Труды и воззрения

Открытия Фарадея органически связаны с его воззрениями. Их история - это также история развития его глубоких и цельных идей. Мы начинаем эту историю с фундаментального открытия электромагнитной индукции.

Уже в 1821 г. в дневнике Фарадея появляется запись: "Превратить магнетизм в электричеством". Мысль о тесной двусторонней связи электричества и магнетизма казалась ему совершенно очевидной, но конкретное воплощение идеи потребовало десяти лет напряжённого труда. Только 29 августа 1831 г. Фарадею удалось получить первый эффект: индукционный ток во вторичной обмотке при замыкании и размыкании тока в первичной обмотке. Этими опытами и началась первая серия его "Экспериментальных исследований"^*, в которой этот первый эксперимент описан следующим образом.

^* ("Экспериментальные исследования по электричеству, I серия: Индукция электрических токов; образование электричества из магнетизма;новое электрическое состояние материи; объяснение магнитных явлений Араго".)

"10. На широкую деревянную катушку была намотана медная проволока длиной в 203 фута, и между витками её намотана проволока такой же длины, изолированная от первой хлопчатобумажной нитью. Одна из этих спиралей была соединена с гальванометром, а другая - с сильной батареей, состоявшей из 100 пар пластин; медные пластинки и здесь были двойные. При замыкании цепи удавалось заметить внезапное, но чрезвычайно слабое действие на гальванометре, и то же самое замечалось при прекращении тока. При непрерывном же прохождении тока через одну из спиралей не удавалось отметить ни действия на гальванометр, ни вообще какого-либо индукционного действия на другую спираль, несмотря на то, что нагревание всей спирали, соединённой с батареей, и яркость искры, проскакивающей между углями, свидетельствовали о мощности батареи". "12. Результаты, полученные мною в это время при опытах над магнитами, заставили меня предположить, что ток, проходящий через один провод, в действительности индуцирует такой же ток в другом проводе, но что продолжительность индуцируемого тока, однако, лишь мгновенна, и он сходен скорее с электрической волной, наблюдаемой при разряде лейденской банки, чем с гальваническим током".

Итак, первым открытием в длинной цепи явлений электромагнитной индукции было открытие индукции токов. Интересно отметить (а на это обстоятельство обычно не обращается внимания), что и самая терминология, употребляемая Фарадеем, и его аппарат указывают, что он, в отличие от современников, был глубоко убеждён в тождестве статического и гальванического электричества. Электростатическое влияние зарядов (электростатическая индукция) было известно давно, со времён Кантона, Вильке и Эпинуса, но индукции гальванической (индукции токов) никто не наблюдал. Впервые это было сделано Фарадеем.

Но ток, по Амперу,- это магнит, а магнит - это совокупность токов. Следовательно, можно, во-первых, получить намагничивание индукционным током, во-вторых, получить индукцию магнитом. "...Поэтому я предположил,- продолжает Фарадей,- что, несмотря на незначительность его действия на гальванометр, он мог бы намагнитить стальную иглу".

"13. Это предположение оправдалось".

Рис. 207. Рисунок Фарадея к опыту с индукцией

Но индукция в электростатике определяется сближением и удалением проводников. Конечно, Фарадей понимал, что замыкание и размыкание тока соответствуют его приближению и удалению, однако он считает необходимым получить индукцию и движением проводников. "18. Однако, так как можно было предположить, что особое действие ограничивалось исключительно актами замыкания и размыкания, то для проверки индукция была вызвана также и другим способом. Провод длиной в несколько футов был расположен на одной стороне широкой доски в форме буквы VV и другой провод, точно такой же формы, был положен на другой доске так, чтобы оба провода соприкасались всеми своими точками при сближении досок, если бы между ними не был проложен лист толстой бумаги. Один из этих проводов был соединён с гальванометром, другой - с вольтовой батареей. Тогда приближение первого провода ко второму вызывало отклонение стрелки, а удаление - отклонение в обратную сторону. Если приближение и удаление проводов совпадали с колебаниями стрелки, то последние вскоре становились весьма заметными; при прекращении же движения проводов относительно друг друга колебания стрелки постепенно прекращались".

Фарадей понял, какое огромное поле исследования и приложений открылось перед ним. В письме Филлипсу от 23 сентября он писал: "Я теперь опять занимаюсь электромагнетизмом и полагаю, что напал на хорошую мысль, но я ещё ничего не могу сказать... Мне кажется, что я знаю, почему металлы становятся магнитными, когда они находятся в движении^*, и почему они не магнитны (в общем), когда находятся в покое".

^* (Речь идёт об эффекте, открытом Араго. Вращающийся медный диск увлекал за собой магнитную стрелку.)

Прежде всего Фарадей установил, что замена деревянного кольца в его исходном опыте железным сердечником в значительной степени усиливает эффект. При размыкании и замыкании тока в первичной спирали А (рис. 208), намотанной на железный сердечник, представляющий собой кольцо с внешним диаметром 6 дюймов, выкованное из железного стержня диаметра ⁷/₈ дм, во вторичной спирали В, соединённой с гальванометром, появлялся индукционный ток.

Рис. 208. Рисунок Фарадея к опыту с индукцией

"28. Гальванометр мгновенно обнаруживал отклонение, причём оно было гораздо более значительное, чем в предыдущих случаях, в которых при батареях, в десять раз более мощных, применялись спирали без железа (п. 10)".

Изготовив цилиндрическую катушку (обмотка наматывалась на картонный цилиндр) с первичной и вторичной обмоткой, Фарадей наблюдал очень слабый индукционный эффект при замыкании и размыкании тока в первичной обмотке, питавшейся от сравнительно мощной батареи.

"34. При введении же внутрь картонного цилиндра другого цилиндра из мягкого железа толщиной 6 ⁷/₈ дюйма и длиной в 12 дюймов индукционный ток оказывал мощное действие на гальванометр..."

В дальнейшем этот опыт был осуществлён Фарадеем 17 октября. "39. Цилиндр из мягкого железа (п. 34) был заменён магнитом цилиндрической формы с диаметром в ³/₄ дюйма и длиной в 8 ¹/₂ дюйма. Один конец этого магнита был коаксиально вдвинут в катушку. После того как стрелка гальванометра пришла в спокойное состояние, весь магнит целиком был сразу вдвинут в катушку. Стрелка гальванометра показала мгновенное отклонение... Если магнит оставался внутри катушки, то стрелка снова приходила в своё прежнее положение и при вынимании его отклонялась в противоположном направлении".

Рис. 209. Явление Араго (рис. Фарадея)

Любой преподаватель физики воспроизводит сейчас эти классические опыты с так называемой индукционной катушкой. Индукцию токов, Фарадей назвал вольта-электрической индукцией, описанную же здесь индукцию магнитом - магнито-электрической индукцией. Получив большой подковообразный магнит Королевского общества, Фарадей разгадал тайну эффекта Араго и обратил явление. 28 октября он "заставил медный диск вращаться между полюсами подковообразного магнита Королевского общества. Ось и край диска были соединены с гальванометром. Стрелка отклонялась, как только диск начинал вращаться".

Таким образом, в 1821 г. Фарадей получил непрерывное вращательное получил непрерывное вращательное движение электромагнитным путём, т. е. осуществил первый электродвигатель, а в 1831 г. им был построен новый источник электроэнергии, первая динамомашина. Фарадей сознательно ставил задачу построения такой машины. Он прямо говорит:

"Получив электричество из магнита вышеописанным образом, я полагаю, что опыт г-на Араго может стать новым источником получения электричества, и надеялся, что путем использования электрической индукции земного магнетизма мне удастся сконструировать электрическую машину".

Современная электротехника справедливо считает своим родоначальником Фарадея. С неменьшим правом и радиотехника датируется от опытов Фарадея. Доклад об описанных здесь опытах Фарадей сделал 24 ноября, этот доклад и составляет содержание первой серии "Экспериментальных исследований". В п. 114 этой серии содержится закон, позволяющий определить направление индукционного тока в движущемся проводнике. Здесь уже отчётливо говорится о пересечении магнитных линий. Явление и правило Фарадея, правда, выраженное очень длинно, совпадает с правилом правой руки. В следующей, второй серии^* Фарадей осуществляет опыты индукции магнитным полем Земли и настолько проникся новым пониманием существа явления, что высказывает убеждение: "теоретически следует, повидимому, признать обязательным, что везде, где течёт вода, должны развиваться электрические токи.

^* ("Экспериментальные исследования по электричеству". Серия II. Земная магнитоэлектрическая индукция; общие замечания и положения относительно силы и направления магнито-электрической индукции.)

Если мысленно представить себе линию, проведённую через море от Дувра к Кале, а затем обратно в земле под водой от Кале к Дувру, то эта линия охватит круг проводящей массы, часть которой пересекает магнитные кривые земли, пока вода течёт по каналу вверх и вниз, а другая часть остается в относительном покое. Имеется основание полагать, что по главному направлению описанной линии будут итти токи в том или другом направлении, в зависимости от того, будет ли вода по каналу течь вверх или вниз".

Поэтому с полным правом ту формулировку закона электромагнитной индукции, в которой речь идёт о возникновении индукции при пересечении проводником магнитных силовых линий, называют фарадеевской. Из первых "двух серий его "Исследований" она вытекает со всей ясностью и простотой. Но, как уже отмечалось, в той же первой серии содержатся мысли, подводящие его к исследованиям, составляющим содержание третьей серии. Представим себе процесс обычной электрической индукции. Пусть мы имеем шар А, заряжаемый от электрической машины положительным электричеством. Тогда в соседнем изолированном шаре В начинается движение электричества в том же направлении, шар электризуется через индукцию так, что на ближайшем конце его будет заряд обратного знака (рис. 210).

Рис. 210. Электрическая индукция

Аналогичным образом, по Фарадею, обстоит дело и при вольта-электрической индукции. Если замкнуть цепь индуцирующего контура так, чтобы ток шёл в направлении от А к В, то в индуктируемом контуре появится ток в направлении от В к А, составляющий продолжение тока от А к В. Отсюда, говорит Фарадей, "явствует, что индукционные действия, вызываемые вольта-электричеством, до известной степени сходны с таковыми, вызываемыми электричеством напряжения" (т. е. статическим). Таким образом, Фарадей полагал, что в открытом им явлении вольта-электрической индукции имеется свидетельство в пользу воззрения о единстве электрических сил. С другой стороны, он отмечал, что между электростатической индукцией и вновь открытыми им вольта-электрической и магнито-электрической индукциями имеется и различие. Это различие проявляется в том, что новое индукционное состояние временное. Электростатический индукционный заряд сохраняется всё время, пока рядом находится влияющий заряд, новая же индукция, как неоднократно отмечает Фарадей, носит характер волны. В связи с этим Фарадей развивает мысль о новом так называемом "электротоническом" (т. е. электро-возбуждённом) состоянии материи.

"Когда проволока находится под действием вольта-электрической или магнито-электрической индукции, она находится в особом состоянии, так как противодействует образованию в ней электрического тока, в то время как при обычных условиях индукций такой ток должен был бы возникнуть. При прекращении указанного особого состояния проволока обладает способностью возбуждать ток - способностью, которой она не обладает в обычном своём состоянии..."

"Это особое состояние есть, повидимому, состояние напряжения и может быть рассматриваемо, как эквивалентное току электричества, по крайней мере равное тому току, который получается, когда это состояние индуцируется или прекращается..."

"... Напряжение этого состояния, по всей вероятности, очень велико, но независимо от его величины трудно себе представить, чтобы наличие такого напряжения оказалось бы без влияния на первоначальный индуцирующий ток и не вызвало бы какого-либо рода равновесия..."

Рис. 211. Индукция токов

"... Электротоническое состояние относится не к массе, а к частицам индуцируемой проволоки или вещества и в этом отличается от индукции, производимой статическим электричеством. Если это верно, то это состояние может приниматься жидкостями и даже непроводниками без видимого наличия электрического тока; возникновение же тока является как бы случайностью, обязанной своим существованием проводящей способности моментального характера - движущей силе, обусловленной новым расположением частиц..."

"... В электротоническом состоянии однородные частицы материи принимают правильное расположение в направлении тока, навязанное им электрическими силами. Если материя неразложима, это приводит по освобождении от электрических сил к возникновению обратного тока; в случае же разложимой материи это насильственное состояние может стать достаточным для того, чтобы заставить одну элементарную частицу оставить ту частицу, с которой она насильственно соединена, и соединиться с соседней такой же частицей, с которой она находится в более нормальных отношениях; тем самым насильственное электрическое расположение оказывается разряжённым или освобождённым от электрических сил так же эффективно, как при прекращении индукции. Но так как вольтаический ток продолжается, то электротоническое состояние моментально возобновляется и вызывает насильственное расположение составных частиц, а затем так же мгновенно разряжается благодаря переносу противоположных элементарных частиц в противоположных, но параллельных току направлениях".

Так намечается очередная программа исследований: доказательство идентичности электричеств, электропроводность и химическое разложение жидкостей током, самоиндукция, роль вещества в электромагнитных процессах. А учение об электротоническом состоянии явилось тем зерном, из которого развились взгляды Фарадея об электромагнитном поле, конкретизируемом им с помощью представления о физических трубках сил.

Работы Фарадея об идентичности электричеств, составляющие содержание третьей серии "Экспериментальных исследований"^*, подводили его к актуальным проблемам того времени: природа тока, механизм проводимости, происхождение электрического напряжения. В этих вопросах господствовала путаница и разноголосица мнений. Так, например, считалось, что действие гальванических элементов на замыкающие их провода заключается в приведении частиц провода в особое расположение, что и обусловливает соответствующие эффекты в проводах. С этой точки зрения роль полюсов источника заключалась в том, что они являются центрами сил, действующих на частицы проводников или на электрические жидкости. Примером такого представления является теория Гротгуса (1785-1822) о механизме разложения воды. Молекула воды, по Гротгусу (рис. 212), обладает электрическими полярными свойствами: водород электроположителен, кислород электроотрицателен. Под действием полюсов молекулы располагаются таким образом, что электроотрицательный кислород повернётся к положительному полюсу, электроположительный водород - к отрицательному полюсу. Ближайший к положительному полюсу кислород притянется этим последним, молекула воды расщепится, и освободившийся водород соединится с кислородом соседней молекулы, водород этой последней соединится с кислородом следующей и т. д., водород молекулы, находившийся у отрицательного полюса, выделится на этом полюсе. После этого все молекулы поворачиваются на 180°, и процесс начинается снова. Конечно, в итоге такого процесса получается движение ионов.

^* ("Экспериментальные исследования". Серия III. Тождество отдельных видом электричества, происходящих от разных источников; количественные соотношения между обычным и гальваническим электричеством.)

Рис. 212. К теории Гротгуса

Фарадей показал, что представление о создании такого расположения частиц в проводниках не соответствует опытным данным. Установив симметрично две вольтовые батареи NP и N'P', он соединил два соседних полюса N' и Р, оставив противоположные полюсы N и Р' изолированными.

Магнитная стрелка, помещённая над соединительным проводом N'P, не отклонялась Но она немедленно испытывала отклонение, если соединить полюсы N и Р'. "Если предположить,- заключает Фарадей,- что действие банок (т. е. батарей) заключается лишь в том, что они возбуждают в проводах особое распределение их частиц или заключённого в них электричества, и если бы магнитное или электрическое состояние исчерпывалось этим расположением, то состояние расположения в проводе N'P до соединения Р' и N и после такового должно было быть одинаковым и стрелка должна была бы испытать отклонение также и в первом случае, хотя возможно и более слабое, например, лишь половину того, которое наблюдается при полном замыкании. Если же предположить, что магнитные действия зависят от тока, тогда становится ясным, что они не могли быть возбуждены до замыкания, ибо до замыкания ток отсутствовал".

Рис. 213. К теории Фарадея

Но что же такое ток?

"Под током,- говорит Фарадей,- я разумею нечто распространяющееся, будь то электрический флюид или два движущиеся в противоположных направлениях флюида, или только колебания, или, выражаясь ещё более обще, распространяющиеся силы. Под расположением я понимаю местное, не прогрессирующее распределение частиц, жидкостей или сил".

Обратим внимание, в каких общих и осторожных выражениях Фарадей определяет ток. Для него ясно одно, что ток это динамический, прогрессирующий процесс, а не статика. Но состоит ли этот процесс в движении электрической жидкости, или это процесс передачи сил в пространстве, этот вопрос он пока оставляет открытым. Впоследствии он будет высказываться в пользу второй гипотезы, для нега ток - ось сил.

Что же касается существа исследования, то вывод Фарадея вполне определён: "все виды электричества, назависимо от источника их получения, идентичны по своей природе". Различные формы электричества (в соответствии с различными способами его возбуждения) "по существу однородны и различаются лишь по степени и в этом отношении варьируют, в зависимости от изменяющихся условий количества и интенсивности, которые могут быть по желанию изменены почти для каждого вида электричества в той же степени, как мы это наблюдаем между различными видами". Результаты своих исследований Фарадей свёл в таблицу, которая показывает, что различные проявления электрических сил могут быть получены при любом способе возбуждения этих сил. Пустые места означают, что соответствующий эффект пока не был наблюдён, но сделанное Фарадеем примечание свидетельствует о его глубокой убеждённости, что соответствующий эффект будет получен при достаточно мощных источниках. Вот эта таблица:

Итак, качественно почти все явления наблюдаются одинаково у всех видов электричества. Различие только в количественном отношении, и Фарадей желает установить количественное отношение между обыкновенным (т. е. статическим) и вольтовым электричеством. Но для этого надо было найти рациональную меру для измерения электричества. Химические и магнитные действия представляются ему наиболее подходящими для этой цели. Проделанные им опыты приводят его к выводу, что "химические, равно как и магнитные силы, прямо пропорциональны абсолютному количеству прошедшего электричества".

Так был сформулирован первый закон Фарадея для электролиза. Количественные измерения позволили Фарадею установить, что статическое электричество - это электричество высокого напряжения и малой силы, в гальваническом электричестве соотношение обратное. Так, гальванический элемент, изготовленный из платиновой и цинковой проволочек диаметром в ¹/₆ дюйма, опущенных в подкислённую воду (капля серной кислоты на унцию воды) на глубину в ⁵/₈ дюйма, с взаимным расстоянием ⁵/₁₆ дюйма, даёт за 6 секунд такое же количество электричества, которое получается при 30 оборотах сильной электростатической машины. Для разложения одного грана (= 0,065 г) воды требуется такое же количество электричества, которое способно зарядить большую лейденскую банку 800000 раз.

Четвертая серия "Экспериментальных исследований"^* посвящена вопросу электропроводности твёрдых тел и жидкостей. Различие между проводниками первого и второго рода было известно уже Вольту. Исследования Фарадея по проводимости явились подготовительными к будущим его электрохимическим исследованиям, но они же были первым шагом в формировании его основоположного "воззрения о роли среды в физических взаимодействиях. Между прочим, в своих исследованиях Фарадей пришёл к выводу, что жидкости, кроме "электролитической" проводимости, имеют и "металлическую" проводимость. Эти наблюдения Фарадея до последнего времени считались не подтверждёнными. Открытие твёрдых полупроводников поколебало представление о резкой грани между ионной и электронной проводимостью.

^* ("Экспериментальные исследования". Серия IV. Новый закон электрической проводимости; общие соображения о проводящей способности.)

Изучению электролиза посвящены пятая и седьмая серии "Экспериментальных исследований"^*. Здесь Фарадей прежде всего показывает, что источники статического электричества лейденская банка и электростатическая машина также могут вызывать химическое разложение, как и гальваническое электричество. На основании своих опытов он полагает, что представление о внешней причине (притяжение полюсов), вызывающей химическое разложение молекул, несостоятельно. Основным физическим моментом является среда, масса электролита. Ток является осью сил, заполняющих эту среду. "Электрическое разложение обусловливается внутренним корпускулярным притяжением в телах, действующим в направлении электрического тока, и производится силой, которая либо притекла со стороны, либо только даёт направление присущему телам химическому сродству. Разлагаемое тело можно рассматривать как массу действующих частиц, из которых все, входящие в сферу влияния тока, принимают участие в процессе...

^* ("Экспериментальные исследования". Серия V. Электрохимическое разложение. Серия VII. Электрохимическое разложение (продолжение); электрохимический эквивалент.)

По моему мнению, эти действия производятся внутренними силами в теле, разлагаемом током, а не внешними силами, как можно было бы думать, если бы они были сосредоточены на полюсах...". Если вдуматься в приведенную цитату, то можно видеть, насколько глубокими и проницательными были идеи Фарадея. "Замечательно, что Faraday, открывший законы электролиза, ничего нового не высказал по вопросу о механизме этого явления"^*, высказывается проф. Хвольсон в своём известном курсе физики. Но как раз замечательно другое, что Фарадей впервые высказал идею не о внешнем разложении полюсами, а о внутреннем полярном разложении частиц. Идея поляризационного смещения, идея силового поля, действующего по определённому направлению,- все это существенно новые идеи высказаны здесь Фарадеем. Они развивались и совершенствовались, но основное их содержание не изменялось. Законы электролиза Фарадея не стоят особняком в цепи его исследований и не противоречат его основным физическим воззрениям. Учитывая роль среды в физических взаимодействиях, Фарадей мыслит о её структуре, и не случайно, что из воззрений Фарадея развилась не только физика поля, но и электронная теория.

^* (Хвольсон, Курс физики, т. IV, изд. Риккера, 1907, стр. 518.)

В соответствии со своими воззрениями на электролиз, как на внутренний процесс, Фарадей считает существенно необходимым изменить номенклатуру обозначений. Полюса, подводящие ток к жидкости (её Фарадей называет электролитом - электрическим раствором), являются истоками и стоками линий электрического тока, воротами электрического процесса.

их Фарадей обозначает электродами ("пути электричества"). Полюс, на котором выделяется кислород (идущие вверх частицы), называется анодом, полюс, на котором выделяется водород (идущие вниз частицы), называется катодом. Сами движущиеся частицы называются соответственно анионом и катионом, вообще - ионами. Эта номенклатура не сразу завоевала признание, но в настоящее время она общеупотребительна. Заметим, что Фарадей избегает терминов положительное и отрицательное электричество.

Рис. 214. Электролиз по Фарадею

По воззрениям Фарадея, электролитическое действие "происходит от видоизменения химического сродства в частицах, вызываемого электричеством; видоизменение состоит в том, что химическое сродство действует в одну сторону сильнее, чем в другую, и этим заставляет частицу переходить через новый ряд соединений и разложений в противоположном направлении и наконец на границе разлагаемого тела её выталкивает наружу".

В результате своих исследований Фарадей нашёл первый закон электролиза и установил пропорциональность количества вещества, выделенного при прохождении единицы электричества, химическому эквиваленту вещества. Этот важный закон впервые указал на дискретность электрического заряда, т. е. явился основой электронной теории. Принято считать, что вывод из закона Фарадея о дискретности электричества был сделан впервые Гельмгольцем в его фарадеевской речи, произнесенной в 1881 г. Но на самом деле уже Максвелл в своём "Трактате по электричеству и магнетизму" говорил о молекуле электричества. Однако, кого бы ни считать первым, высказавшим идею об атоме электричества, следует признать, что эта идея возникла из открытий Фарадея.

Электрохимические исследования Фарадея заставили его подойти вплотную к сложному и запутанному вопросу о связи химические сил и электричества, о споре контактной и химической теорий вольтова столба. Этому вопросу посвящены восьмая, шестнадцатая и семнадцатая серии "Экспериментальных исследований".

Спор шёл в то время о природе источника электрического напряжения в вольтовом столбе. Сторонники контактной теории утверждали, что электрическое напряжение, разделение электричества возникает всегда при контакте разнородных веществ и представляет собой первичное явление. Наоборот, сторонники химической теории (Де-ля-Рив, Беккерель) полагали, что разделение электричества при контакте представляет собой вторичное явление, результат химической реакции соприкасающихся веществ. Он л указывали, что не может быть сухого соприкосновения разнородных металлов, поверхность соприкосновения гигроскопична и в жидкой плёнке действуют химические силы. Этот спор из важного, но по существу частного вопроса о природе контактной разности потенциалов превращался в общий принципиальный вопрос о превращении физических сил, о природе химических сил. Так, например, видный химик Берцелиус утверждал, что химические силы электрической природы являются результатом электрических притяжений и отталкиваний частиц.

Фарадей не мог согласиться с такой постановкой вопроса, у него были свои взгляды на природу электрических взаимодействий, которая определялась средой. Кроме того, его твёрдое убеждение в вечности, неразрушимости физических сил не позволяло ему мириться с существованием "perpetuum mobile", к чему, по его мнению, должны были придти сторонники контактной теории. В работе 1840 г. он высказывается по этому поводу со всей определённостью:

"Контактная теория принимает, что сила, способная преодолеть столь большие сопротивления, как, например, сопротивление хороших и дурных проводников прохождению через них тока, и сопротивление электрического действия, дающего разложение тела, что подобная сила может возникнуть из ничего; далее, что без всякого изменения в действующих веществах, без всякой затраты движущей силы образуется ток, который непрерывно продолжается, несмотря на постоянное сопротивление, или же, как в вольтовых элементах с разложением, может быть прекращён только теми продуктами распада, которые он сам накопит на своём пути. Это было бы действительно созданием двигательной силы из ничего в отличие от всякой другой силы природы.

Есть много процессов, при которых внешняя форма силы изменяется настолько, что происходит видимое превращение одной силы в другую. Так, мы можем превратить химические силы в электрический ток "или последний в химическую силу. Прекрасные опыты Зеебека и Пельтье показывают взаимный переход теплоты и электричества, а из других опытов, Эрстеда и моих, вытекает взаимная обратимость электричества и магнетизма. И нет такого случая, не исключая даже электрического угря и ската, где бы сила была создана или получена без соответственной затраты чего-либо другого".

Если отвлечься от двусмысленного, неясного термина "сила", то можно ли отчётливее выразить идею сохранения и превращения энергии? Гений Фарадея нашёл возможность найти в удручающем потоке фактов и теорий то руководящее начало, которое позволило физикам и химикам установить правильную точку зрения как в данном вопросе, так и других конкретных задачах. В ту пору, когда ещё так смутны и неясны были представления о силе, о химическом сродстве, наконец о самом электричестве, важно было найти такую руководящую нить. И, действительно, вскоре другу Фарадея, химику Шенбейну, открывшему озон, удалось установить компромиссную точку зрения, сводящуюся к тому, что в гальваническом элементе при соприкосновении различных веществ возникает напряжение, следствием которого являются химические реакции в замкнутой цепи, доставляющие энергию тока. Эта точка зрения и легла в основу гельмгольцевской теории гальванического элемента.

В то время как Фарадей работал над электрохимическими процессами, были сделаны наблюдения, расширяющие область индукционных явлений. В 1834 г. Дженкин (и почти одновременно Массой) заметил усиление электрической искры при размыкании тока, если провод свить в спираль и вставить в неё железный сердечник. Чем длиннее провод и чем больше число витков, тем сильнее искра. Но удлинение провода означало увеличение сопротивления, что должно повлечь за собой ослабление тока, а следовательно, и уменьшение искры. Оба наблюдателя считали свой эффект противоречащим закону Ома и загадочным. Фарадей правильно усмотрел в новом явлении частный случай индукции и доказал существование экстратоков. Исследованию самоиндукции посвящена девятая серия "Экспериментальных исследований", вышедшая вместе с десятой серией в 1835 г., после чего в работе Фарадея наступил более чем двухлетний перерыв, вызванный сильным переутомлением.

Классическими опытами, которые и поныне воспроизводятся на школьных демонстрациях, Фарадей доказал, что при размыкании экстраток имеет то же направление, что и основной ток, при замыкании он противоположен. Существование экстратоков снова вернуло его к идее электротонического состояния. "Я не могу сопротивляться впечатлению, что существует какой-то связанный и соответствующий эффект". Роль среды, окружающего пространства, занимает его мысли. И после длительного перерыва он начинает одиннадцатую серию своих "Исследований" классическими опытами по электрической индукции.

Мы знаем, что факт электростатической индукции послужил основой для эпинусовской теории дальнодействия. Мы знаем, далее, что в законе Кулона роль среды в электрических взаимодействиях игнорируется. Правда, Кавендиш впервые обнаружил влияние среды в электростатических явлениях, но его опыты по электричеству не были опубликованы. Поэтому исторически понятие диэлектрика было введено впервые Фарадеем.

Фарадеевские исследования электрической индукции знаменательны в двух отношениях. Здесь Фарадей открыто порывает с точкой зрения actio in distance и переносит центр физического исследования на среду. С другой стороны, в этих исследованиях живо чувствуется влияние "Писем" Эйлера. Воззрение на электричество как на некоторую модификацию эфира, проводимое Эйлером в этом сочинении, развивается Фарадеем дальше. Но так как воззрения Эйлера примыкали к ломоносовским, то можно установить замечательную преемственность: Ломоносов - Эйлер - Фарадей. Отметим, что "Письма к немецкой принцессе" Эйлера были одной из книг, оказавших сильное влияние на молодого Фарадея.

Представление о некоторой деформации в частицах среды поляриза-ционного характера отмечается уже в первых исследованиях Фарадея по электропроводности. Это поляризационное состояние теперь Фарадей распространил и на эфир. Наэлектризованное тело приводит окружающее пространство в особое состояние, в результате чего через любую замкнутую поверхность, окружающее тело, смещается электричество в количестве, равном заряду тела. С помощью замкнутой проводящей полости можно обнаружить такое смещение, а именно (теорема Фарадея): если внутрь замкнутой проводящей полости поместить наэлектризованные тела, то на внутренней стороне полости индуктируется заряд, противоположный по знаку заряду наэлектризованных тел и равный ему по величине, на внешней стороне индуктируется равный и одноимённый заряд. Расположение зарядов внутри полости не играет никакой роли. Заземление оболочки приводит к защите внешнего пространства от действия внутренних зарядов.

Рис. 215. Цилиндр Фарадея

Эта теорема иллюстрируется известным опытом с цилиндром Фарадея. Если в металлический цилиндрический сосуд А поместить наэлектризованное тело С, изолированное от стенок сосуда, то электроскоп, соединённый с цилиндром, показывает один и тот же заряд независимо от положения С. С может находиться в соприкосновении с внутренней стороной цилиндра, тогда после его изъятия листочки электроскопа остаются в прежнем положении, само же тело С оказывается незаряженным (рис. 215).

Рис. 216. К теории индукции Фарадея

Это смещение, деформация частиц эфира, распространяется по кривым линиям, Фарадей показал это следующим опытом (рис. 216). Над наэлектризованным цилиндром был помещён металлический диск. В различных участках за этим диском f, g, h помещался пробный шарик. В ближайшей к цилиндру точке f заряд не индуктировался, но в g и h индукционный заряд можно было обнаружить. С точки зрения действия на расстояние следовало бы заключить о непосредственной передаче по прямым линиям и, следовательно, ожидать электризации в f. Поэтому Фарадей из факта экранирующего действия проводников (которое он продемонстрировал еще эффектным опытом с клеткой) сделал вывод о невозможности actio in distance, о роли среды. Для того чтобы исследовать влияние среды, Фарадей изготовил сферические конденсаторы, названные им аппаратами распределения. Внешняя обкладка конденсатора состояла из двух металлических полусфер. Внутренний шар подвешивался на проволоке, окружённой сургучом. Пространство между обкладками можно было соединять с воздушным насосом, заполнять различными газами, а также заполнять жидкими изоляторами или расплавленными твёрдыми (серой, шеллаком). Один из таких конденсаторов заряжается и приводится в соприкосновение с другим. Если промежуточная среда одинакова, то заряд распределяется поровну. Иное будет, если один аппарат имеет воздушную прослойку, а другой - наполовину заполнен шеллаком. При одинаковых потенциалах внутренних обкладок (внешние заземлены) заряд распределится не поровну, ёмкость конденсатора с шеллаком увеличится. Различные тела обладают, как выражается Фарадей, различной индуктивной способностью. Вещества, способные передавать индукционные действия, он назвал диэлектриками. К диэлектрикам относится и чистый эфир. Диэлектрики, по Фарадею, являются носителями электрического состояния. Если удалить обкладки конденсатора и привести в взаимное соприкосновение (опыт с разборным конденсатором), а затем вновь собрать конденсатор, то обкладки вновь зарядятся: диэлектрик сохранял своё поляризационное состояние.

Рис. 217. Конденсатор Фарадея

Существенную роль диэлектрика Фарадей демонстрирует и таким классическим опытом. Пусть две металлические пластинки А и С соединены с золотыми листочками а и b. Соединим на мгновение А и С с землёй и поместим посредине между ними заряжённую пластинку В. Тогда стороны А и С, обращенные к В, зарядятся вследствие индукции одинаково, и листочки а и b остаются в покое. Но если между А и С поместить диэлектрическую пластинку, симметрия нарушается, листочки а и 6 притягиваются (рис. 218).

Опыт Фарадея с диэлектриком

Влияние среды должно иметь место во всех электрических явлениях и в частности в электрическом разряде. Форма и характер разряда существенно зависят от промежуточной среды, химической природы газа, его давления, температуры. Фарадей начал изучение газового разряда, и его именем названо открытое им тёмное пространство в светящемся под действием разряда разреженном газе.

"Два латунных стержня в 0,3 дюйма толщины были введены с противоположных сторон в стеклянный шар до взаимного соприкосновения, воздух в шаре был сильно разрежен. Через стержни был пропущен электрический разряд из машины, и во время прохождения разряда концы стержней были отделены друг от друга. В момент отрыва на конце отрицательного стержня появилось длительное свечение, между тем как положительный оставался совершенно тёмным. При увеличении расстояния на конце положительного стержня появился пурпуровый сноп или туман, направлявшийся прямо к отрицательному стержню. С увеличением промежутка этот сноп удлинялся, но никогда не доходил до соприкосновения с отрицательным свечением - между ними постоянно оставался короткий тёмный промежуток".

"...Разъяснение этих явлений было бы очень важно",- указывает Фарадей. "Если смотреть на эти явления, как на дальнейшее доказательство того, что основания распределения и разряда следует искать в состоянии частиц диэлектрика, то было бы крайне важно знать в точности, в чём заключается различие действия в тёмных и светлых частях".

Итак, различные случаи электрических процессов приводят Фарадея к выводу, что причину этих процессов следует искать во внутреннем состоянии частиц диэлектрика или проводника. Природа электрических сил - не дальнодействие, а близкодействие. Таков, по мнению Фарадея, характер всех центральных сил. Но так называемые "поперечные" силы, т. е. силы взаимодействия токов, силы их магнитного поля, не зависят от свойств промежуточной среды. По крайней мере попытки Фарадея обнаружить такое влияние успеха не имели: "... поперечная сила распределения токов, тоже способная действовать на расстояние, не распространяется таким же образом (т. е. как электрическая) через посредстве промежуточных частиц". Всё же Фарадей полагает "возможным и даже вероятным, что магнитное действие передаётся на расстояние через посредство промежуточных частиц"^*.

^* ("Экспериментальные исследования". Серия XIV.)

Однако ближайшие исследования Фарадея не имеют целью доказать это положение и посвящены доработке вопроса об источниках электричества. Четырнадцатая серия доказывает тождественность электричества рыб с электричеством других источников. Шестнадцатая и семнадцатая серии посвящены вольтову столбу. В восемнадцатой серии Фарадей исследует природу открытого Армстронгом явления электризации паровой струи, вырывающейся из предохранительного клапана. Фарадей пришёл к выводу, что причиной такой электризации является трение частиц пара о стенки выводной трубки, причём конденсированные частицы заряжаются положительно, а стенки котла отрицательно.

Семнадцатая серия появилась в 1840 г., восемнадцатая - в 1843 г. Казалось, что период творческого подъёма прошёл, и жалобы Фарадея на переутомление звучат чаще и чаще. Но намеченная им программа: доказать единство и взаимную превратимость сил природы, доказать универсальность мировой среды - эфира, ещё не выполнена. В 1845 г. он возвращается к ней и ищет влияния магнетизма на свет. К этому времени, работая над маяками, Фарадей исследовал и перепробовал много сортов стекла. Ему пришла в голову мысль исследовать влияние магнитного поля на поляризованный свет.

Рис. 219. Магнитные силовые линии

Пучок света, поляризованный отражением от стеклянной поверхности, проходит через испытуемое стекло и затем через николь. Установив николь на темноту, подвергают стекло действию электромагнита: поле становилось освещенным и, чтобы получить вновь темноту, необходимо было повернуть николь на некоторый угол.

Так было открыто магнитное вращение плоскости поляризации. Сообщение об этом новом эффекте помещено в девятнадцатой серии "Экспериментальных исследований" под характерным названием "О намагничивании света и освещённости магнитных линий сил" Наиболее сильно вращало плоскость поляризации кремнеборное стекло, затем стекло с борнокислой окисью свинца. Так Фарадей открыл действие магнита на свет. Эту задачу - открыть действие электричества на свет - ставил его предшественник - Ломоносов.

Теперь Фарадей уже с большой уверенностью ищет доказательства влияния среды на магнитные взаимодействия. Насколько трудно было получить надёжный результат, можно судить по такой исторической справке. В 1802 г. Кулон опубликовал сообщение, что ему удалось наблюдать намагничивание дерева и других материалов. Испытуемый образец имел форму иглы длиной 7-8 мм и диаметром ³/₄ мм (для металлов ¹/₄ мм) и подвешивался на тонкой шёлковой нити между двумя магнитами, обращенными друг к другу разноимёнными полюсами. Однако выяснилось, что намагничивание было обусловлено присутствием железных частиц.

Как мы уже упоминали выше, попытки Фарадея обнаружить намагничивание различных веществ не увенчались успехом. В новых опытах Фарадей использовал сильный электромагнит. Кусок тяжёлого стекла, подвешенный перед полюсом электромагнита, отталкивался последним. Изготовив из того же стекла стержень и поместив его между полюсами, он нашёл, что стержень располагается перпендикулярно силовым линиям, т. е. не по оси, а по экватору. Так был открыт диамагнетизм. Вместе с тем ему удалось установить, что многие тела, считавшиеся немагнитными, как, например, платина, палладий, сургуч и др., намагничиваются и располагаются аксиально, вдоль силовых линий. Эти вещества были названы парамагнитными. Исследованию новых магнитных действий посвящены серии двадцатая и двадцать первая.

Какова причина столь полярно-противоположного поведения тел? Фарадей полагает, что разницу надо искать не в самих телах, а в их отношении к окружающей среде. Отсюда его интерес к изучению магнитных свойств газов и пламени (серии XXI и XXXI). Идею этих опытов можно уяснить из более поздних экспериментов по магнетизму жидкостей. Если обозначить через а плотность магнитных масс на поверхности раздела двух сред, перпендикулярной силовым линиям, I₁ и I₂ - интенсивность намагничивания впервой и второй средах, Н₁ и Н₂ - напряжённости магнитных полей в них, μ₁, μ₂ - магнитные проницаемости обеих сред, а В₁ и В₂ - магнитные индукции, то

С другой стороны,

Но

следовательно,

Если

Фарадей помещал между полюсами магнита сосуд, в который наливал раствор парамагнитной соли железа (хлорного железа). В этот раствор он помещал трубочку, заполненную раствором другой концентрации. Если концентрация раствора в трубочке была выше концентрации в сосуде (μ₁>μ₂), то трубочка принимала аксиальное положение. Если же концентрация в сосуде была больше, чем в трубочке (μ₁<μ₂), то трубочка занимала экваториальное положение, т. е. вела себя как диамагнитное вещество.

Рис. 220. Пара- и диамагнетизм

Экспериментируя с газами, Фарадей пропускал струю газа между полюсами электромагнита, примешивая к ней пары соляной кислоты (НCl). Над струёй помещались стеклянные трубки, смоченные раствором аммиака (NH₃). Когда магнит отклонил струю газа, то одна из этих трубок покрывалась парами нашатыря,что давало возможность определить направление Отклонения газа. Из этих экспериментов Фарадей установил, что только кислород в воздухе парамагнитен, все прочие газы диамагнитны. Если газы помещать в углекислоту, то парамагнитными оказываются не только кислород, но и воздух и окись азота. Пламя обладает в воздухе сильными диамагнитными свойствами, что можно обнаружить по изменению его формы в магнитном поле. Впоследствии (серия XXV, "Phil. Trans.", 1851 г,) Фарадей изучал магнитные свойства газов, заполняя ими мыльные пузыри.

Отметим, что диамагнитное отталкивание кусочка висмута, плавающего в лодочке по поверхности воды, наблюдал Бругманс в 1778 г. а в 1827 г. аналогичное явление для сурьмы обнаружил Э. Беккерель.

Исследования Фарадея всё более и более укрепляли его убеждение в единстве сил природы, в простоте природы, в её соответствии самой себе. Поскольку в кристаллах имеет место оптическая анизотропия, то, по мысли Фарадея, должна быть и электрическая и магнитная анизотропия. Его поиски электрической анизотропии кристаллов окончились неудачей (серия XIV, 1838г.). Но в отношении намагничивания Фарадею удалось доказать существование магнитокристаллических осей в монокристалле висмута, далее в сурьме, мышьяке и других телах (серия XXII, "Phil. Trans.", 1849; серия XXIII, "Phil. Trans.", 1850).

Заканчивая свои исследования, Фарадей писал: "Не могу закончить этот ряд исследований, не отметив, как быстро растут наши знания о молекулярных силах, с какой яркостью каждое исследование выявляет их важность и делает изучение их привлекательным. Ещё немного лет тому назад магнетизм был для нас тёмной силой, действующей на очень немногие тела; теперь же мы знаем, что он действует на все тела и находится в самой тесной связи с электричеством, теплотой, химическим действием, со светом, кристаллизацией, а через последнюю - с силами сцепления. При таком положении вещей мы чувствуем живую потребность продолжать наши работы, воодушевляемые надеждой привести магнетизм в связь даже с тяготением".

Поискам такой связи посвящена двадцать четвёртая серия "Исследований". Опыт Фарадея был поставлен следующим образом. Он изготовил катушку из изолированной медной проволоки длиной 350 футов (около 107 м), длина катушки была 4 дюйма (приблизительно 10 см), внешний диаметр 2 дюйма, внутренний 1 дюйм. Концы проволоки посредством скрученных вместе проводов присоединялись к чувствительному гальванометру. Катушка с высоты 36 футов бросалась на мягкую подушку с таким расчётом, чтобы её ось во время падения оставалась вертикальной. Но гальванометр оставался неподвижным, превращения силы тяжести в электричество не наблюдалось. "На этом пока мои опыты заканчиваются,- писал Фарадей,- результаты их отрицательны, тем не менее моя уверенность в существовании связи между силой тяжести и электричеством ими не поколеблена".

Уверенность Фарадея оправдалась. Со времён Максвелла мы знаем,, что свет - электромагнитные волны. А гравитационное искривление светового луча ныне доказано астрономическими наблюдениями.

Последние исследования Фарадея посвящены обоснованию и развитию его основных физических воззрений. Эти работы встретили недружелюбное отношение в современных ему кругах физиков. Стоке был против напечатания двадцать четвёртой серии в "Phil. Trans.", а "Анналы" Поггендорфа напечатали последние три серии в виде кратких извлечений "за недостатком места". Причина такого недружелюбного отношения заключалась в том, что идеи Фарадея резко дисгармонировали с традиционным формально-математическим мышлением теоретиков. "Я был осведомлён,- писал Максвелл в предисловии к своему "Трактату",- что высказывалось мнение о различии между фарадеевским методом понимания явлений и методами математиков, так что ни Фарадей, ни математики не были удовлетворены языком друг друга".

"... Фарадей своим мысленным оком видел силовые линии, проходящие по всему пространству там, где математики видели центры сил, притягивающие на расстоянии. Фарадей видел промежуточную среду там, где они ничего не видели, кроме расстояния. Фарадей искал сущность явлений в том, что в действительности происходит в среде, другие удовлетворялись тем, что находили эту сущность в способности действия на расстоянии, которою одарены электрические жидкости".

Пожалуй, трудно точнее и ярче очертить то расхождение между методом Фарадея и методом "математиков", чем это было сделано Максвеллом в процитированных нами строках. Фарадей - основатель физики электро-магнитного поля, физики эфира. Учение о физических силовых линиях ("фарадеевские трубки"), натяжениями и давлениями которых объясняется все действия токов, магнитов и наэлектризованных тел, центральный пункт его физических воззрений. Намеченная им ещё в первых исследованиях идея об электрическом состоянии развернулась и конкретизировалась в этих его основных воззрениях. В п. 3269 его "Исследований" сжато сформулировано учение о силовых линиях:

"3269. Взаимное соотношение магнитных силовых линий и электрической оси активности^* стало известным ещё со времён Эрстеда и Ампера. Это при наличии тех соображений, которые я стремился развить, позволяет нам высказать догадку или суждение с некоторой определённой степенью вероятности касательно природы линий магнитной силы. Я склоняюсь к мысли, что они физически существуют соответственно их аналогу, электрическим линиям (курсив наш.- П. К.), и, принимая это во внимание, а далее ставлю вопрос, вероятно ли предположение, что они характеризуются динамическими условиями аналогично тому, что имеет место в отношении электрической оси, с которой они столь тесно и, быть может, неизбежно связаны, причём в данном случае возникала бы идея о магнитных токах; или они образованы некоторым состоянием напряжения вокруг электрической оси и могут быть рассматриваемы поэтому как статические по своей природе^**. Снова и снова меня преследует идея об электротоническом состоянии (60, 1114,1661, 1729,1733)^***: такое состояние совпадало бы и было бы тождественно с тем, что образует физические линии магнитной силы. Другое соображение связано с тем же направлением мыслей. Я раньше отмечал, что магнитный эквивалент статического электричества неизвестен; действительно, если скрытое состояние электрической силы соответствует столь же скрытым условиям, определяющим магнитную силу, и если электрический ток или ось электрической активности соответствует линиям магнитной силы или осям магнитной активности, то в этом отношении ничего неизвестно о магнитных условиях, которые соответствовали бы статическому состоянию электрических сил (1734). Затем, если мы признаем, что физические линии магнитной силы являются токами, то весьма неправдоподобно, чтобы подобное связующее звено отсутствовало в природе; более неправдоподобно, я полагаю, чем предположение, что магнитные условия должны зависеть от какого-то состояния напряжения; и это тем более неправдоподобно, что при последнем предположении физическое существование линий магнитной силы было бы столь же достоверно, как и в случае предыдущего предположения; свойство же искривлённости этих линий, признать которое, как мне кажется, столь необходимо в соответствии с действительными фактами, оказывалось бы чем-то возможным".

^* (Напомним, что Фарадей рассматривал ток, как ось сил.)

^** (Другими словами, Фарадей ставит вопрос, являются ли магнитные линии - линиями истечения некоторой субстанции в духе Лукреция, Декарта, Эйлера, или линиями сил - осями некоторой деформации в среде (эфире).)

^*** (В скобках указаны номера пунктов "Экспериментальных исследований", в которых Фарадей развивает идею об электротоническом состоянии. Некоторые из этих параграфов нами уже цитировались.)

В последующих пунктах Фарадей считает необходимым ещё раз разъяснить существо своей точки зрения на природу магнитных взаимодействий и её отношение к другим воззрениям на тот же предмет:

"3301. В настоящее время существуют две или, скорее, три общие гипотезы о физической природе магнитной силы. Первая - гипотеза эфира, ведущая за собой представление об эфирных токах. Она изложена в простой форме Эйлером в его "Письмах", предназначенных для физика без математической подготовки. Согласно этой гипотезе магнитный флюид или эфир движется потоком через магниты, а также вещества и пространства, их окружающие. Затем существует гипотеза двух магнитных флюидов, присутствующих во всех магнитных телах и собирающихся на полюсах магнита, где они притягивают и отталкивают частицы обоих флюидов на расстоянии и, таким образом, вызывают притяжения и отталкивания тел, содержащих эти флюиды и находящихся на расстоянии друг от друга. Наконец, имеется гипотеза Ампера, которая предполагает существование электрических токов вокруг частиц магнитов. Токи эти, действуя на расстоянии на другие частицы, содержащие такие же токи, упорядочивают расположение частиц в массах, к которым принадлежат частицы, делая таким образом эти массы способными к восприятию магнитного действия. Каждая из этих идей в большей или меньшей степени варьируется различными физиками, но для моих целей достаточно этих трёх основных гипотез. Моё физико-гипотетическое представление не заходит так далеко, как вторая и третья из этих гипотез, ибо оно не занимается вопросом о возникновении или поддержании магнитной силы в магните. Моя гипотеза совпадает скорее с первой (курсив наш.- П. К.), хотя и не идёт так далеко. Принимая магнит за центр силы, окружённой силовыми линиями, которые в качестве представителей силы получили уже математическое обоснование и оправдание^*, она рассматривает эти линии, как физические (курсив Фарадея) линии сил, существенно необходимые как для существования силы внутри магнита, так и для передачи её магнитным телам на расстоянии. Сторонники теории эфира могут рассматривать эти линии как токи или распространяющиеся вибрации, или стационарные колебания, или же, наконец, как состояния напряжения. По многим соображениям их необходимо считать существующими вокруг провода, несущего электрический ток, как и в том случае, когда они исходят из магнитного полюса".

^* (Фарадей имеет в виду исследования В. Томсона, показавшего в ряде статей, что метод силовых линий с успехом может быть применён для математического описания электростатических явлений.)

Фарадей считает, далее, что необходимо поставить вопрос "об истинном, но неизвестном, естественном, магнитном действии". "Нам нужно,- указывает он,- не множество различных методов представления сил,но единственно истинное физическое выражение как того, что раскрывают нам явления, так и законов, управляющих последними". При этом Фарадей полагает, что "из принятых в настоящее время гипотез - гипотезы флюидов и гипотезы токов - какая-либо одна должна быть неверна, а быть может и обе". Своё убеждение Фарадей обосновывает указанием на то, что "ни одна из этих концепций не могла привести к открытию явления диамагнетизма и, как я думаю, явления магнитного вращения света". Таким образом, неплодотворность этих гипотез, которые в лучшем случае могли описать уже известные факты, но не стимулировали поисков новых эффектов,- вот в чём, по Фарадею, заключается их основной порок. И это, конечно, правильно.

Фарадей, руководясь своими воззрениями, открыл столько нового, что он не мог не выработать убеждения, что в них отражается вернее и глубже, чем в старых воззрениях, сущность природы. Опыты Фуко, только что принесшие победу волновой теории света, внушали ему надежду, что столь же успешно может быть решена задача об истинной сущности магнитных явлений. Фарадей уподобляет магнит Солнцу, магнитные линии - световым лучам и считает, что отсюда возможен экспериментальный подход. Он писал:

"... бесспорно станет вопрос о наивозможно широком рассмотрении этой проблемы с точки зрения чисто физической, ибо если предположить существование физических линий магнитной силы, соответствующих (в смысле своего реального существования) световым лучам, то не представляется столь невероятным, что к ним можно будет подступиться экспериментальным путём. Разрешение вопроса об их существовании черезвычайно важно, тем более что есть все основания надеяться на положительный ответ. Поэтому я предполагаю, не выдвигая никаких физических гипотез о природе магнита, кроме того, что было мною сказано в п. 3299, снова обратить внимание экспериментаторов, в несколько, правда, несвязной форме, на этот вопрос как с точки зрения недостаточности современных физических взглядов, так и с точки зрения возможного существования линий физических сил. Я ограничу свои замечания немногими пунктами, как-то полярность, двойственность и т. д. В своей попытке я исхожу из следующих соображений:

1. Подтверждение математиками правильности преставления о направлении и количестве магнитной силы при помощи абстрактных силовых линий.
2. Успешное применение этих линий во многих случаях мной лично (п. 3174).
3. Наблюдаемая аналогия между магнитной силой и другими двойственными силами как в статическом, так и в динамическом состоянии, в особенности же аналогия между магнитом и вольтовой батареей или другим постоянным источником электрических токов.
4. Идея Эйлера о магнитных эфирах или циркулирующих флюидах.
5. Высказанное сэром Исааком Ньютоном твёрдое убеждение в том, что даже сила притяжения не может произвести действия на расстояние без посредства какого-либо агента, играющего роль физической линии силы^*. ^* (Здесь Фарадей в сноске цитирует известное письмо Ньютона Бентли (см. гл. VIII))
6. Пример борьбы между двумя теориями света и разрешение этого вопроса экспериментальным путём".

Это замечательное "завещание" Фарадея послужило программой для работ Максвелла и последующей плеяды великих физиков - Герца, Лебедева, Попова и других. К сожалению, мало обращалось внимания на идейные корни воззрений Фарадея (за исключением п. 5, где Фарадей говорит о Ньютоне, в связи с чем очень часто вспоминают о "нет материальном агенте") и на его отношение к современной ему идейней борьбе в физике. Мы ещё раз отмечаем здесь, что Фарадей определённо указывает на происхождение своих воззрений от Эйлера, и, следовательно (о чём, конечно, он сам не знал) от Ломоносова. Мы отметим здесь, что Фарадей следил за перипетиями великого спора о природе света и что его симпатии были не на стороне ньютонианцев. Более того, победа волновой теории дала возможность Фарадею надеяться и на победу его теории, его физических воззрений.