Работы по сжижению газов заняли 1823-й и часть вокруг проволоки во все время действия батареи”. Вскоре Фарадей имел возможность убедиться в полной верности такого воззрения. В первый день Рождества 1821 года он с глубокой радостью позвал жену полюбоваться первым вращением магнитной стрелки вокруг проводника гальванического тока.

Добившись этого успеха, Фарадей на целых десять лет оставляет занятия в области электричества, посвятив себя исследованию целого ряда предметов иного рода. В том же 1821 году, еще работая над вопросом о вращении магнитной стрелки под влиянием тока, он случайно натолкнулся на явление испарения ртути при обыкновенной температуре. Позже Фарадей посвятил немало внимания изучению этого предмета и, основываясь на своих исследованиях, установил совершенно новый взгляд на сущность испарения. Теперь же он скоро оставил этот вопрос, увлекаясь все новыми предметами исследований. Так, вскоре он стал заниматься опытами над составом стали и впоследствии любил одаривать своих друзей стальными бритвами из открытого им сплава. В 1823 году Фарадей занялся исследованием вещества, долго принимавшегося за хлор в твердом состоянии, но оказавшегося, по исследованию Дэви, гидратом хлора, то есть соединением хлора и воды. Фарадей первым анализировал это вещество и написал отчет о его составе. При чтении отчета Дэви подал мысль Фарадею разогреть гидрат хлора под давлением в запаянной стеклянной трубке. Фарадей произвел этот опыт, при этом гидрат расплавился, трубка наполнилась желтым паром и расплавленное вещество разделилось на две жидкости. В это время в лабораторию зашел некто доктор Парис и, заметив в трубке, над которою возился Фарадей, маслянистое вещество, с пренебрежением осмеял молодого химика, работающего с “грязными” инструментами. Фарадей промолчал и продолжал свое дело. Когда он отпилил конец трубки, в котором находилось маслянистое вещество, произошел взрыв, чуть не изуродовавший Фарадея. Взрыв этот сильно обрадовал молодого ученого, наведя его на мысль, что маслянистое вещество было не что иное, как жидкий хлор. Он немедленно повторяет опыт, несмотря на всю его опасность, исследует полученное вещество, убеждается, что это действительно жидкий хлор, и таким образом получает возможность препроводить высокомерному доктору Парису следующий достойный ответ на его выходку: “Милостивый государь! Масло, замеченное вами вчера, было не что иное, как жидкий хлор. Преданный вам Фарадей”.

Так было произведено одно из важнейших открытий в области физики – первое сжижение газа, и вместе с тем установлен простой, но действительный метод обращения газов в жидкость. Когда гидрат хлора был нагрет, он разложился на составные части, и хлор принял свою обычную газообразную форму. Давление собравшейся в одном конце запаянной трубки массы газообразного хлора было так велико, что под влиянием его часть хлора сгустилась в жидкость. Этот простой метод Фарадей затем применил еще к нескольким газам, считавшимся дотоле постоянными, и превратил их в жидкость. Вскоре он, однако, оставил работы в этом направлении и возвратился к ним не ранее 1844 года. Тогда он применил, кроме давления, образующегося в трубке от скопления самого газа, еще и искусственное, внешнее давление и этим путем превратил в жидкость еще несколько наиболее “упорных” газов. Надо заметить, что опыты эти были очень небезопасны: во время одного из них лицо Фарадея было буквально засыпано осколками взорванной стеклянной трубки, и глаза уцелели только чудом.

Эти опыты совершенно изменили господствовавший дотоле взгляд на природу газов, так как они твердо установили, что газы – это просто пары жидкостей, имеющих низкую точку кипения. Во время Фарадея еще далеко не все газы были обращены в жидкое состояние; но в наше время, когда ученые располагают способами воздействовать на газы такими чудовищными давлениями, которые во времена Фарадея можно было только воображать, и присоединять к действию давления еще и действие искусственных чрезвычайно низких температур, уже не остается газов, которые не могли бы быть обращены в жидкость. Помимо чисто научного интереса – выяснения сущности молекулярного строения тел, сжижение газов начинает получать и громадное практическое значение: достаточно упомянуть о применении жидкой углекислоты (для чрезвычайного понижения температуры) и жидкого воздуха (подводные лодки и ружья Жиффара).

Работы по сжижению газов заняли 1823-й и часть 1824 года. В том же 1824 году Фарадей сделал несколько второстепенных открытий в области физики. Среди прочего он установил тот факт, что свет влияет на цвет стекла, изменяя его. В следующем, 1825 году Фарадей снова обращается от физики к химии, и результатом его работ в этой области является открытие бензина и серно-нафталиновой кислоты. Нет надобности объяснять, какое громадное значение имеет открытие первого из этих веществ; достаточно напомнить, что, помимо непосредственного разнообразного употребления бензина, последний лег в основание играющих теперь такую видную роль анилиновых красок. Вслед за тем Фарадей снова возвращается к физике и останавливается на вопросе о пределах испарения. Работы, предпринятые Фарадеем в этом направлении, привели его к убеждению, что для всякого тела есть предел испарения, что при определенной низкой температуре и определенном давлении всякое тело перестает давать пары. Новейшая физика, однако, начинает склоняться к противоположному воззрению – об отсутствии пределов испарения.

В 1825 году Фарадей был избран Королевским обществом в члены комиссии, имевшей целью улучшить фабрикацию стекла. Это было первым выражением признания со стороны высшего ученого ареопага компетентности Фарадея в вопросах физики и химии. Фарадей усиленно принялся за порученное ему дело и занимался им наряду с другими работами в течение четырех лет. Между прочим, в это время он составил сплав особого рода для оптических стекол. Стекла Фарадея не получили широкого распространения на практике вследствие их дороговизны; но для самого Фарадея они позднее послужили основанием важных открытий.

В 1831 году Фарадей опубликовал трактат “Об особого рода оптическом обмане”, послуживший основанием прекрасного и любопытного оптического снаряда, именуемого “хромотропом”. В том же году вышел трактат Фарадея “О вибрирующих пластинках”. Вопрос, которому был посвящен этот последний трактат, очень занимал ученых того времени и казался крайне трудным для разрешения. Было замечено, что легкие тела – например, семена ликоподия – собираются на вибрирующих местах звучащих поверхностей, тогда как песок располагается по узловым линиям. Фарадей показал, что вопрос решается очень просто: он доказал, что легкие тела увлекаются небольшими воздушными вихрями, между тем как это воздушное движение не производит влияния на более тяжелые тела. Все эти разнообразные работы, частью имеющие только чисто научный интерес, частью приведшие к значительным практическим результатам, были для Фарадея только подготовительной школой для работ в области электричества, которым он всецело отдался с 1831 года. Этот подготовительный период выработал в Фарадее остроумного экспериментатора и вместе с тем тонкого мыслителя, который в равной мере владел и анализом, и синтезом. В течение этого периода Фарадей испытал свои силы, проверил свои склонности и окончательно остановился на области знания, которая тогда была еще не разработана и привлекала его пытливый ум своею таинственностью. Работы в этой области и наполнили затем жизнь Фарадея, начиная с 1831 года, доставив ему ту славу “царя физиков”, которая остается за ним доселе.

ГЛАВА III. “ЦАРЬ ФИЗИКОВ”

Электромагнитная индукция; индукционное электричество. – Индукция, возбуждаемая земным магнетизмом. – Тождество электричества. – Измерение количества электричества. – Закон электрической проводимости. – Электрохимия. – Металлы, сгущающие газы. – Законы электрохимического разложения. – Источник силы в вольтовом столбе и общий закон сил. – Кривые электричества. – Проводники и изоляторы. – Усталость и поездка в Швейцарию

“Физику необходимо двадцать лет работы, чтобы возмужать, – говорил Фарадей, – до того он переживает состояние детства”. Справедливость этой мысли, прежде всего, оправдалась на самом Фарадее. Только к сорока годам у Фарадея развернулись вполне его силы, и он начинает делать открытие за открытием, приводящие в изумление весь мир. Все же предыдущие работы за почти 20 лет, из которых, впрочем, некоторые (например, сжижение газов) могли сами по себе обессмертить имя их автора, являются действительно детскими сравнительно с колоссальными открытиями, сделанными Фарадеем во второй период его научной деятельности (1831–1840 гг.).

К тому времени, когда Фарадей окончательно посвятил себя исследованиям в области электричества, было установлено, что при обыкновенных условиях достаточно присутствия наэлектризованного тела, чтобы влияние его возбудило электричество во всяком другом теле. Вместе с тем, было известно, что проволока, по которой проходит ток и которая также представляет собою наэлектризованное тело, не оказывает никакого влияния на помещенные рядом другие проволоки. Отчего зависело это исключение? Вот вопрос, который заинтересовал Фарадея и решение которого привело его к важнейшим открытиям относительно индукционного электричества.

По своему обыкновению Фарадей начал ряд опытов, долженствовавших выяснить суть дела. На одну и ту же деревянную скалку Фарадей намотал параллельно друг другу две изолированные проволоки; концы одной проволоки он соединил с батареей из десяти элементов, а концы другой – с чувствительным гальванометром. Когда был пропущен ток через первую проволоку, Фарадей обратил все свое внимание на гальванометр, ожидая заметить по колебаниям его появление тока и во второй проволоке. Однако ничего подобного не было: гальванометр оставался спокойным. Фарадей решил увеличить силу тока и ввел в цепь 120 гальванических элементов; результаты снова те же. Фарадей повторил этот опыт десятки раз и все с тем же успехом. Всякий другой на его месте оставил бы опыты, убежденный, что ток, проходящий через проволоку, не оказывает никакого действия на соседнюю проволоку. Но Фарадей старался всегда извлечь из своих опытов и наблюдений все, что они могут дать, и потому, не получив прямого действия на проволоку, соединенную с гальванометром, стал искать побочные явления. Сразу же он заметил, что гальванометр, оставаясь совершенно спокойным во все время прохождения тока, приходит в колебание при самом замыкании цепи и при размыкании ее. Оказалось, что в тот момент, когда в первую проволоку пропускается ток, а также когда это пропускание прекращается, во второй проволоке также возбуждается ток, имеющий в первом случае противоположное направление с первым током и одинаковое с ним во втором случае и продолжающийся всего одно мгновение. Эти вторичные мгновенные токи, вызываемые влиянием первичных, индукцией, названы были Фарадеем индуктивными, и это название сохранилось за ними доселе. Будучи мгновенными, моментально исчезая вслед за своим появлением, индуктивные токи не имели бы никакого практического значения, если бы Фарадей не нашел способ при помощи остроумного приспособления (коммутатора) беспрестанно прерывать и снова проводить первичный ток, идущий от батареи по первой проволоке, благодаря чему во второй проволоке беспрерывно возбуждаются все новые и новые индуктивные токи, становящиеся, таким образом, постоянными. Так был найден новый источник электрической энергии, помимо ранее известных (трения и химических процессов), – индукция, и новый вид этой энергии – индукционное электричество.

Продолжая свои опыты, Фарадей открыл далее, что достаточно простого приближения проволоки, закрученной в замкнутую кривую, к другой, по которой идет гальванический ток, чтобы в нейтральной проволоке возбудить индуктивный ток направления, обратного гальваническому току, что удаление нейтральной проволоки снова возбуждает в ней индуктивный ток уже одинакового направления с гальваническим, идущим по неподвижной проволоке, и что, наконец, эти индуктивные токи возбуждаются только во время приближения и удаления проволоки к проводнику гальванического тока и что без этого движения токи не возбуждаются, как бы близко друг к другу проволоки ни находились. Таким образом, было открыто новое явление, аналогичное вышеописанному явлению индукции при замыкании и прекращении гальванического тока.