Однако одно обстоятельство оставалось непонятным: почему эти силы действуют не все время, пока ток батареи проходит по виткам стороны А, а существуют только в мгновение замыкания и размыкания тока? «Что будет, — думал Фарадей, — если совсем устранить из опыта батарею с электрическим током, взяв вместо электромагнита обыкновенный постоянный магнит?»[17]
Третий день его опытных исследований был 24 сентября. В этот день он построил новый, чрезвычайно простой прибор. Вокруг железного цилиндра Фарадей обмотал спиралью медную проволоку, концы которой соединил с гальванометром. Цилиндр находился между двумя постоянными магнитами? один из них был обращен кверху северным полюсом, а другой — южным.
Фарадей сблизил верхние концы магнитов между собой до соприкосновения — стрелка гальванометра покачнулась. Он разъединил концы магнитов — стрелка снова вздрогнула. Когда же исследователь прервал связь нижних концов магнита (отводил от одного из них конец медной проволочной спирали) и повторил опыт, — стрелка не шелохнулась.
— Мой сегодняшний опыт ясно обнаружил превращение магнитной силы в электрическую, — говорил Фарадей жене за обедом. — Мне кажется, что я приближаюсь к окончательному решению своей задачи.
Однако оставалось все то же недоумение: почему действие электрических сил, возбужденных магнитом, оказывалось только мгновенным и не могло проявляться длительно?
1 октября — четвертый день исторических экспериментальных исследований. На этот раз ученый хотел выяснить роль железа в исследуемом явлении.
Фарадей взял планочку из сухого дерева и намотал на нее 203 фута медной проволоки. Изолировав ее опять шнуром и коленкором, он намотал сверх нее другую проволочку той же длины. Твердо установив, что проволоки первичной и вторичной обмоток, как их теперь называют, нигде непосредственно не соприкасаются друг с другом, он соединил первую обмотку с гальванометром, а вторую — с полюсами батареи. При замыкании и размыкании тока во вторичной обмотке стрелка каждый раз вздрагивала.
«Таким образом, — заключает Фарадей протокол своих опытов 1 октября, — индукция действует и без посредства железа, но действие так слабо, или, вернее, так кратковременно, что оно не успевает привести стрелку в движение».
Проходят еще две недели сосредоточенного раздумья, и под датой 17 октября лабораторный журнал рассказывает про новый опыт:
«Я взял цилиндрический магнитный брусок (3/i дюйма в диаметре и 8,5 дюйма длиной) и ввел один его конец в просвет спирали из медной проволоки (220 футов длиной), соединенной с гальванометром. Потом я быстрым движением втолкнул магнит внутрь спирали на всю его длину, и стрелка гальванометра испытала толчок. Затем я также быстро вытащил магнит из спирали, и стрелка опять качнулась, но в противоположную сторону. Эти качания стрелки повторялись всякий раз, как магнит вталкивался или выталкивался.
Это значит, что электрическая волна возникает только при движении магнита, а не в силу свойств, присущих ему в покое».
Теперь Фарадей разгадал наконец-то причину своих прежних десятилетних неудач: магнит может лежать сколько угодно вблизи спирали и не произведет в ней никакого действия. Но когда они меняют взаимное положение, в спирали мгновенно возникают индукционные электрические токи.
28 октября Фарадей производит еще один великолепный опыт. Ученый перенес в свою лабораторию большой подковообразный электромагнит, принадлежавший Королевскому институту. К полюсам магнита он прикрепил два стальных бруска и в промежуток между ними ввел край медного диска. Диск мог вращаться вокруг своей оси так, что край его продолжал находиться между полюсами магнита. Край диска и ось его были соединены с гальванометром.
На сей раз стрелка вела себя по-особенному. Все время, покуда диск вращался, она была отклонена от своего нормального положения. Значит, между магнитными полюсами возникали длительные индукционные токи! Так родился «медный диск Фарадея» — прототип современных динамо-машин[18].
Вскоре Фарадей убедился, что подобное же действие получалось, когда он непрерывно пересекал пространство между полюсами магнита простой медной проволокой. Описывая этот опыт, он впервые упоминает свои знаменитые «линии магнитных сил». И поясняет: «Линиями магнитных сил я называю те линии, которые становятся доступными нашему зрению, когда мы рассматриваем расположение железных опилок вокруг полюсов магнита».
Современники не зря называли Фарадея «властелином молний». Его электромагнитные опыты — золотой ключ к последующему освоению человечеством стихий «электрического океана».
24 ноября Фарадей представил Королевскому обществу отчет о своих новых открытиях. Там он, между прочим, пророчески писал:
«Я все время стремился открыть новые явления и связи между ними, обусловленные электромагнитной индукцией. Меня меньше занимала задача увеличить мощность уже открытых явлений. Я твердо убежден, что полное развитие этой мощности будет найдено впоследствии».
ГЛАВА ВТОРАЯ,
айкл Фарадей был счастлив. Мог ли он не чувствовать себя счастливым? Ему удалось сделать то, над чем безуспешно бились лучшие ученые разных стран. Имя его стало известно всему миру. Оксфордский университет избрал его своим почетным доктором, многие академии наук, и среди них прежде всего Академия наук в Петербурге, почтили его званием академика. Будущее манило Майкла новыми открытиями.
Однако и в этот самый счастливый период жизни Фарадея в ней были свои трудности. Ошеломляющее открытие — увы! — не обогатило ученого. Он по-прежнему получал от Королевского института ничтожный оклад и квартиру из двух комнат «с углем и свечами».
Для того чтобы несколько увеличить этот ничтожный заработок, он и теперь должен был работать на стороне, по частным заказам и поручениям. Особенно часто его приглашали для экспертизы на судебные процессы. В то время нередко возникали судебные тяжбы между промышленниками по поводу недоброкачественности поставленных товаров. За экспертизу платили большие деньги.
В конце 1831 года, подсчитав свой годичный заработок по частным поручениям, Фарадей с удивлением сказал жене:
— Я заработал за этот год тысячу фунтов стерлингов.
— Чтобы получить такую сумму, тебе пришлось бы работать в Королевском институте десять лет, — рассмеялась Сара.
Продолжая эту деятельность, Фарадей мог бы через несколько лет стать богатым человеком. Но он с большой неохотой принимал частные предложения, а однажды вернулся из суда очень мрачный.
— Мои заключения разошлись с показаниями всех других свидетелей, и это не понравилось председателю суда. В своем напутственном слове он сказал: «Сегодня наука не пролила на дело того света, которого мы вправе от нее ожидать».
— Но ты показал то, что велела тебе совесть? — спросила Сара.
— Разумеется, я говорил только то, что считаю правдой. Но все же я показываю правду за деньги, и меня всегда могут заподозрить в недобросовестности. Это унижает мое достоинство ученого и человека. Служение истине должно быть бескорыстным. Я много думал об этом за последнее время. Очень мучает меня и то, что я отдаю этим мелким, внутренне бесплодным делам то время и силы, которые мог бы употребить на исследования. Как ты думаешь, Сара, можем ли мы прожить без моих побочных заработков?
Сара задумалась.
— Трудно будет, конечно, но детей у нас нет. А копить деньги мы с тобой все равно ведь не будем…
После этого разговора Фарадей стал решительно отказываться от самых соблазнительных предложений.
17
Постоянный магнит — брусок стали, намагниченный от другого магнита. Постоянным он называется в отличие от электромагнита, который обладает магнитными свойствами только в то время, когда по его обмотке проходит электрический ток.
18
Динамо-машина — машина, создающая электрическую энергию за счет преобразования механической энергии.