Майкл Фарадей — жизнь и открытия создателя учения об электромагнитном поле
Майкл Фарадей вошел в историю наравне с такими выдающимися учеными, как Исаак Ньютон, Андре-Мари Ампер, Ханс Эрстед, Гемфри Дэви, Уильям Волластон. Физик не учился в университете, но совершил прорыв в науке, когда открыл электромагнитную индукцию и придумал ряд изобретений, изменивших мир. Подробнее об интересных фактах из жизни британского ученого – в материале 24СМИ.
Сын кузнеца
Майкл родился в Лондоне в семье Джеймса и Маргарет Фарадеев 22 сентября 1791-го – в один год с Самюэлем Морзе. Родители будущего ученого жили бедно. Дом Фарадеев стоял на окраине столицы Великобритании. Глава семейства работал кузнецом, но слабое здоровье вынуждало периодически брать неоплачиваемый «больничный».
Семья физика состояла в религиозной секте зандеманов, которая носила название по фамилии основателя – Роберта Зандемана. Поэтому родители Фарадея не были связаны с официальной англиканской церковью. Отчасти это повлияло на независимость и самостоятельность убеждений родителей и их детей. Кроме Майкла, кузнец и дочь земледельца воспитывали сына Роберта и дочерей Элизабет и Маргарет.
Посыльный
Родители Майкла в меру возможностей старались дать детям минимальное образование. Фарадей учился в начальной школе: успел научиться читать, освоил письмо и счет. В начале 1800-х годов состояние здоровья отца Майкла ухудшилось, поэтому в семье катастрофически не хватало денег. Образование в школе было бесплатным, но юноша в 13 лет решил оставить учебу, чтобы устроиться на работу и содержать себя самостоятельно, по возможности помогая близким.
По другой версии, Майкл оставил школу после инцидента с учительницей. Наставницу злило, что Фарадей картавит, поэтому попросила старшего брата «проблемного» ученика проучить того ударами палкой. Телесные наказания в начале XIX века в Британии были нормой. Однако родители Майкла, несмотря на бедность и необразованность, имели свои взгляды на жизнь и воспитание, поэтому прервали обучение сына.
Майкл трудился разносчиком книг в магазине Джорджа Рибо. Наниматель был интересным и образованным человеком, который поощрял увлечения своих молодых рабочих. В итоге Фарадей стал ученым, другой посыльный – известным комедиантом, а третий – успешным певцом. Учебу в школе Майклу заменили прилавки с книгами, которые юноша читал в запой.
Наибольшее влияние на подростка оказали книги «Совершенствование разума» Исаака Уоттса и «Беседы о химии» Джейн Марсе.
Страсть к науке
Фарадей не только много читал, но и ставил эксперименты. Первые опыты исследователь проводил с помощью подручных средств, которые находил в кузнице отца. Фарадей-старший однажды купил сыну лейденскую банку. Самообразование Майкла материально поощрял старший брат Роберт, который стал кузнецом. Он давал родственнику деньги на посещение частных лекций по физике и астрономии.
На занятиях Майкл завел ряд друзей, с которыми поддерживал переписку, благодаря чему усовершенствовал письменный стиль изложения. Параллельно Фарадей улучшал навыки публичных выступлений. Юноша посещал лекции серебряных дел мастера Джона Тейтума. Цикл, посвященный электричеству, состоял из 13 выступлений ученого, которые Майкл старательно законспектировал и сопроводил 300 страниц текста иллюстрациями. Лекции Тейтума закончились, но научный голод Фарадея только усилился.
Работа в институте
Из разносчика Фарадей дорос до ученика переплетчика книг. Свободное время Майкл продолжал уделять чтению. Однажды в книжный магазин пришел скрипач и пианист Уильям Дэнс, который оценил рвение молодого подопечного мистера Рибо. Чтобы поощрить устремления Фарадея, Дэнс подарил ему билеты на цикл лекций физика и химика Гемфри Дэви в Королевском институте.
Фарадей законспектировал лекции и решил обратить на себя внимание известного ученого. Молодой человек переплел конспекты в аккуратную книгу и отправил Дэви, который в 1810-х слыл звездой химии. Посылка Майкла содержала послание, в котором Фарадей просил принять его на работу в институт.
В октябре 1812-го 21-летний ученый-самоучка завершил обучение переплетчика. На работу молодой человек поступил в мастерскую французского иммигранта, который был полной противоположностью мистера Рибо. Фарадей называл нанимателя самодуром и чувствовал себя на новом месте некомфортно, поэтому искал работу получше.
Майкл рассчитывал, что в институте сможет неплохо зарабатывать и заниматься наукой. Но Дэви скептически оценил рвение Фарадея, который даже школу не окончил. Химик деликатно указал соискателю, что переплетное дело – выгодное и востребованное занятие, а наука требует знаний и жертв. Но Майкл не отступал при беседе с Дэви. В итоге ученый взял переплетчика на должность ассистента.
Позже президент Лондонского королевского общества Дэвис Гилберт в шутку заметил, что «величайшим открытием» Дэви был Майкл Фарадей.
Путешествие по Европе
В институте ассистент следил за лабораторным оборудованием, наводил порядок на рабочем месте, помогал Дэви во время исследований и чтения лекций. Когда Фарадей пришел в Королевский институт, Наполеон Бонапарт потерпел поражение в России и бежал во Францию. Но война в Европе продолжала бушевать до 1814 года.
В 1813-м Дэви с женой Джейн, которая приходилась дальней родственницей Вальтеру Скотту, и Фарадеем отправился в поездку, которая затянулась на 2 года. Супруга Дэви относилась к Майклу с пренебрежением и расценивала его как лакея. Но Фарадей унаследовал от родителей смирение и терпеливость, поэтому спокойно реагировал на издевки Джейн.
Интересный факт: Англия находилась в состоянии войны с Францией, но Наполеон сделал исключение для Дэви и его спутников, впустив в страну подданных вражеского государства. Благодаря Гемфри молодой ученый познакомился с Андре-Мари Ампером, Жозефом Гей-Люссаком и Алессандро Вольтой. Особое впечатление на Майкла произвела поездка на озеро Комо в Италии, где жил создатель прототипа первой в мире аккумуляторной батареи.
Дэви с долей колебания представил Вольте Фарадея, который в поездке выполнял роль слуги. Британский ученый несколько часов провел в лаборатории итальянского коллеги. Рядом с Дэви и Вольтой стоял Майкл, который записывал пояснения работодателя и задавал уточняющие вопросы. Алессандро обратил внимание, что помощник Дэви – смышленый человек с глубокими научными познаниями.
Ссора с Дэви
Фарадей побывал во Франции, Швейцарии, Италии. Вернувшись в Британию, Майкл начал самостоятельный научный путь: делал публичные доклады, писал статьи и заметки, проводил опыты. Пять лет ученый посвятил проблемам химии, сделал ряд открытий, за что получил место в Королевском обществе.
Более заметное достижение Фарадея связано с электричеством. Ученые исследовали явление «превращения магнетизма в электричество». Дэви и вице-президент Общества Волластон предполагали, что проводник с током будет двигаться в магнитном поле. Майкл независимо открыл эффект вращения, который на практике оказался непохож на теоретическую модель коллег.
Исследования Фарадея в сфере электромагнетизма привели к созданию сырого, но работоспособного прототипа электродвигателя. Его некоторое время безуспешно пытались построить Дэви и Волластон. Впоследствии наработки Фарадея использовал русский ученый Борис Якоби, который создал более компактный и применимый на практике электродвигатель.
Но в Лондоне изобретение ученого-самоучки вызвало скандал. Волластон признал успех Фарадея и отказался от претензий. Но Дэви не мог поверить, что ученик превзошел учителя. Гемфри со скандалом прогнал Майкла, который тяжело переживал ссору с наставником. После ухода из Королевского общества Фарадей устроился в стеклодувную мастерскую, владелец которой попросил нового работника раскрыть секрет баварского стекла. Ученый взялся за решение задачи с полной ответственностью, но потратил несколько месяцев на эксперименты, которые не принесли результат.
В Королевское общество ученый вернулся в 1829-м, когда Дэви умер. Бывшие коллеги так и не помирились, хотя Фарадей рассчитывал на дружбу с наставником и был готов дальше помогать ему в исследованиях.
Электромагнитная индукция
Фарадея называли «королем экспериментов». За карьеру исследователь поставил 30 тыс. опытов. Все научные мероприятия ученый детально документировал. Майкл не обладал математической грамотностью, слабо теоретизировал вектор изысканий, но превосходно использовал экспериментальные просторы.
Пик карьеры выпал на 1830-е годы, когда Фарадей открыл электромагнитную индукцию. Ученый с помощью электрического тока вызывал движение предметов, что произвело впечатление на научное сообщество. Значение открытия заключается в том, что человечество впоследствии научилось вырабатывать электроэнергию в промышленных масштабах. Теоретический облик фарадеевским изысканиям придал его последователь Джеймс Максвелл, который родился в год открытия электромагнитной индукции.
В начале 1840-х годов Фарадей жаловался на здоровье и делал перерывы в работе. Но возвращение ученого сопровождалось новыми прорывами в науке, среди которых исследования поляризации света и диамагнетизм.
До проблем со здоровьем естествоиспытатель увлеченно изучал пересечение химии и электричества. Результатами стали законы электролиза и основание нового раздела – электрохимии.
Электрогенератор
Кроме электродвигателя, Фарадей изобрел электрический генератор и трансформатор. Наработками ученого в дальнейшем пользовались Никола Тесла и Томас Эдисон. Исследования и изобретения Фарадея ускорили электрификацию промышленных объектов и домов рядовых граждан. Вклад в науку Фарадея и других ученых, приручивших электричество, трудно переоценить, а в финансовом выражении достижения исчисляются в триллионах, а то и квадриллионах единиц любой валюты.
Британские власти ценили новатора, поэтому привлекали Фарадея для решения технических задач. Майкл участвовал в совершенствовании маяков, придумывал дополнительную защиту для днищ кораблей от коррозии.
Фарадей успел внести первый вклад в нанотехнологии: экспериментатор изучал частицы металла в коллоиде золота, описав оптические особенности в сравнении с другими, более крупными, компонентами.
Крымская война
В 1854 году Великобритания выступила на стороне Турции в Крымской войне. Британцы не хотели нести колоссальные потери на чужбине, поэтому обратились за помощью к Фарадею. Власти просили ученого создать химическое оружие, чтобы применить против русских. Майкла просьба расстроила. Открыватель электромагнитной индукции с возмущением отказался и назвал идею правительства аморальной.
Великое зловоние
Пока поэты восхваляли величие Темзы, Майкл Фарадей и Чарльз Диккенс били тревогу. Население Лондона в первой половине XIX века увеличилось в три раза. Городская канализационная сеть отправляла все отходы в Темзу, которая считалась самой грязной рекой в Европе.
Фарадей в 1855 году поднимал проблему в письме, которое направлял в редакцию газеты «Таймс». Ученый призывал к совершенствованию канализационной системы и очистке Темзы. Фарадей предупреждал, что игнорирование проблемы приведет к большим проблемам для города.
Ученого поддерживал Диккенс. Но меры приняли, только когда летняя жара 1858 года поспособствовала распространению по городу стойкого смрада. Событие в истории получило название «Великое зловоние».
Дружба с королевой
С членами правительства Британии у Фарадея были только деловые отношения. Но королева Виктория ценила Майкла не только как ученого, но и как человека. Исследователь неоднократно обедал за одним столом с главой королевства и получил от нее в пожизненное пользование комфортабельный дом на территории дворцового комплекса. Кроме того, все расходы на содержание жилища оплачивала Виктория.
Характер ученого
Фарадея из плеяды ученых-современников выделяла скромность и отсутствие желания сколотить огромное состояние на изобретениях и открытиях. К концу жизни Майкл не обладал миллионами. Заработанные средства ученый тратил на исследования и даже отказался от дворянского титула.
При выборе работы Фарадей ориентировался не на выгоду, а на интерес с научной точки зрения. Современники характеризовали изобретателя как трудоголика. В итоге, когда Майкл заболел, денег на лечение не было.
За славой ученый тоже не гнался, хотя заслуги самоучки были оценены при жизни. Фарадей два раза отказывался от должности президента Королевского общества.
Ученый и христианин
Выделял новатора подход к духовной составляющей человека. Многие ученые скептически отзывались о религии и Боге, называли себя атеистами. Но Фарадей был христианином и придерживался учения протестантской общины, которую называют гласитами. Конфессия возникла в Шотландии в 1730 году. Паства сформировалась из бывших последователей пресвитерианской церкви.
Фарадея несколько раз избирали старейшиной общины и диаконом. Но ученый строго разграничивал науку и религию. Исследователь уверял, что в лаборатории руководствуется правилами ученого сообщества, а не Библии.
Отравление ртутью
После 50 лет новатор обладал крепким физическим здоровьем, но возникли проблемы с памятью. Ученый страдал от апатии, упадка сил, головокружений. Немецкий исследователь Альфред Шток полагал, что корень ментального расстройства Фарадея лежал в отравлении парами ртути. Майкл работал с этим металлом в стеклодувной мастерской, использовал в опытах. Шток указывал, что ситуация с Фарадеем напоминает случай Ньютона, который также работал с ртутью и к 50 годам жаловался на подорванное здоровье.
Последние годы Фарадей доживал в доме, который пожаловала королева. Рядом с ученым была жена Сара, с которой Майкл прожил в браке 45 лет. Детей у пары не было. Навещал пожилого ученого, который по своему желанию прервал все контакты и почти не выходил из дома, ученик – Джон Тиндаль.
Умер Фарадей 25 августа 1866 года за рабочим столом. Еще при жизни ученого королева Виктория предлагала похоронить его в Вестминстерском аббатстве, где покоятся прославленные британцы, но Майкл отказался. Похоронили открывателя магнитной индукции на Хайгейтском кладбище в Лондоне, где находится могила Карла Маркса. Для ученого с мировым именем поставили обычный памятник, на котором выбиты годы жизни: 1791–1866.
Последнее открытие
За 4 года до смерти Фарадей предположил, что магнитное поле способно смещать спектральные линии. Развить перспективную гипотезу не удалось из-за несовершенного оборудования. Через 30 лет нидерландский физик Питер Зееман продолжил работу британца. Ученый подтвердил теорию, сослался на Фарадея как на автора и в 1902 году получил Нобелевскую премию.
Фарадей так и остался самоучкой, хотя заслуги естествоиспытателя признали десятки научных академий по всему миру. Успех не вскружил голову Майклу, который не забыл, как начинался его путь. Сверстники Фарадея в начале XIX века работали в шахтах или в рабских условиях трудились на фабриках. Выходца из нищей семьи могла ждать аналогичная участь, но подвернулся шанс устроиться в книжный магазин.
Фарадей благодарил Джорджа Рибо всю жизнь и посвятил ему книгу. Магазин, в котором работал Фарадей, существует и сегодня. На фасаде установлена мемориальная доска, которая напоминает, что здесь 200 лет назад работал будущий ученый.
В биографии физика есть интересный эпизод. Майкл Фарадей и другие ученые создавали множество трудов, посвященных электричеству. Широчайшая область исследований, которая таила огромные перспективы, привлекала толпы энтузиастов. Однажды парламентарий Уильям Гладстон, который впоследствии стал премьером Британии, спросил с издевкой, почему ученые так возятся с электричеством: мол, что в нем такого важного. Фарадей ответил с пророческой иронией: «Скоро вы будете обкладывать его налогами».