Восстановление здоровья. – Новые открытия. – Намагничивание света. – Диамагнетизм и магнитное состояние всякого вещества. – Магнитное трение. – Магнетизм кристаллов. – Магнетизм пламени и газов. – Атмосферный магнетизм. – Приготовление к последним работам. – Последние годы и смерть

В Швейцарии Фарадей пробыл около года. Здесь он, кроме переписки с друзьями и ведения дневника, не имел никаких других занятий. Он, однако, вел деятельный образ жизни, передвигаясь из одного пункта в другой и тщательно наблюдая все попадавшееся ему на пути. Дневник всего менее походил на записки туриста, так как его интересовало совсем не то, что интересует фланеров. Вот, для образчика, маленький отрывок из этого дневника: “Августа 2-го 1841 г. – Изготовление гвоздей здесь довольно значительно; приятно следить за работой. Я люблю кузницу и все относящееся к кузнечному мастерству: отец мой был кузнец”.

Пребывание в Швейцарии отразилось на здоровье Фарадея весьма благотворно, и он, вернувшись в Англию, мог приступить к новым работам. Работы этого последнего периода его жизни были посвящены всецело явлениям магнетизма, и если открытия, сделанные за этот период, не имеют того грандиозного значения, какое справедливо признается за открытиями великого ученого в области индукционного электричества, тем не менее они представляют капитальную научную важность и были весьма неожиданны для современников.

Первым таким открытием, опубликованным по возвращении из Швейцарии, было “намагничивание света”, как выражался Фарадей, или “магнитное вращение плоскости поляризации”, как принято говорить теперь. Над этим предметом Фарадей работал еще с 1834 года, но до поездки в Швейцарию не мог достигнуть положительных результатов. Исследователь перепробовал многие прозрачные вещества, пропуская через них поляризованный луч света, и старался, действуя на вещество магнитом, уловить влияние магнетизма на свет. В том, что такое влияние должно существовать, Фарадей не сомневался. “Давно уже, – писал он в мемуаре “О намагничивании света и освещении линий магнитной силы”, – я вместе с некоторыми друзьями естествознания держался мнения, почти перешедшего в убеждение, что различные физические силы имеют одно общее начало, что силы, говоря иначе, родственны между собою и находятся во взаимной зависимости, что они могут превращаться друг в друга и в отношении своего действия обладают определенными эквивалентами… Это твердое убеждение распространяется также на силу, которую мы называем светом”. Сколько, однако, ни старался Фарадей открыть это взаимодействие магнетизма и света, ничего не получалось. Он произвел множество опытов над всевозможными прозрачными телами – и все безуспешно, пока его не посетила мысль воспользоваться для опытов тем тяжелым стеклом, состав которого, как уже известно читателю, был изобретен им для астрономических надобностей и которое оказалось слишком дорогим. Сделав чечевицу из этого стекла и поместив ее между двумя концами железного подковообразного стержня, Фарадей пропускал в стекло поляризованный луч света от лампы и устанавливал стекло таким образом, чтобы наблюдатель не видел отражения пламени лампы в стекле. Железный стержень был обмотан проволокой, концы которой соединялись с гальванической батареей. И вот, когда пропускался ток по проволоке, железный стержень намагничивался, и в стекле появлялось явственное изображение пламени; прекращался ток, железный стержень переставал быть магнитом, и изображение пламени в стекле пропадало. Таким образом, было установлено, что под действием магнита поляризованный луч света изменяет свое направление.

Это открытие дало толчок целому ряду исследований Фарадея в данной области. Он так обстоятельно обследовал открытое им явление, что после него в этом отношении не сделано почти ничего нового. От магнитов исследователь перешел к электрическим токам и при этом убедился, что и они вызывают изменение направления луча поляризованного света. Фарадей разъяснил, что при употреблении магнитов луч не сразу переходит от состояния темноты к maximum'y ясности, тогда как при употреблении электрических токов он мгновенно достигает своего maximum'a. Попутно с этим великий физик отметил и множество других особенностей данного явления. Затем он остановился на том факте, что некоторые вещества, такие, как терпентинное масло, кварц и другие, обладают способностью поворачивать поляризованный луч без содействия магнетизма, и выяснил существенную разницу между этим, так сказать, натуральным вращением и магнитным. Кто интересуется этими в высшей степени интересными, хотя и слишком специальными открытиями Фарадея, пусть обратится к подробным курсам физики. В том же 1845 году, когда были опубликованы результаты многолетних опытов Фарадея над “намагничиванием света”, он выпустил новый мемуар, посвященный еще более важному предмету – “магнитному состоянию всякого вещества”. Производя всевозможные опыты над действием магнита на различные вещества, Фарадей долго не мог открыть ничего нового, кроме общеизвестного факта, что магнитом одни вещества притягивались, а на другие он вроде бы не оказывал никакого действия. Но вот однажды Фарадей повесил перед полюсом сильного электромагнита кусок своего тяжелого стекла и был поражен, увидев, что магнит отталкивает стекло. Он немедленно обратился к литературе и нашел там факт, открытый раньше его и дотоле остававшийся без внимания со стороны людей науки, – что висмут отталкивается магнитом. Фарадей принялся за исследование этого явления. Он вешал полоску своего стекла или висмута между полюсами электромагнита – полоска удалялась при возбуждении магнита и принимала “экваториальное” положение, то есть перпендикулярное к линии, соединяющей полюсы магнита. Наоборот, тела, притягиваемые магнитом, будучи помещены между полюсами магнита, принимают осевое положение, то есть параллельное линии, соединяющей полюсы. Фарадей повторил эти опыты над множеством самых разнообразных веществ и убедился, что нет вещества, на которое магнит не оказывал бы действия, будет ли это твердое, жидкое или газообразное тело, минеральное, животное или органическое, соль, щелочь или кислота, и так далее. При этом одни вещества располагаются всегда по “экваториальной” линии при помещении их между полюсами магнита, а другие – по “осевой”; первые, как бы отталкиваемые магнитом, Фарадей назвал “диамагнитными”, а для вторых, притягиваемых магнитом, сохранил название “магнитных”.

Во время этих опытов Фарадей сделал новое великое открытие, позднее сделанное самостоятельно также Тиндалем. Речь идет о “магнитном трении”. Кусок металла вешался на нити между полюсами электромагнита и приводился в состояние качания; пока не возбуждался ток и, стало быть, пока в железном стержне не было магнетизма, металл на нити свободно качался; но лишь только возбуждался ток и железный стержень превращался в магнит, качание прекращалось и металл, подвешенный на нити, делался неподвижным. Если ввести кусок металла между полюсами сильного электромагнита и вращать его, то получается впечатление препятствия, встречаемого движениями металла, словно металл погружен в вязкую жидкость или трется о вещество, похожее на масло или сыр. Трение это настолько сильное, что от него металл нагревается. Если металл повесить между полюсами электромагнита на закрученной нити и затем пустить ток, то начавший кружиться на раскручивающейся нити металл замедляет свое вращательное движение и настолько сильно нагревается, что если даже это будет медь, она может расплавиться, а свинец расплавляется весьма быстро.

Это открытие снова дает толчок мыслям и работам Фарадея – и он производит целый ряд специальных исследований над “магнитными растворами” (то есть растворами веществ различной магнитной силы) и погруженными в них телами. Мы не будем излагать здесь этих исследований ввиду их слишком специального интереса; скажем только, что в конечном результате они привели Фарадея к выводу, что явления магнитного притяжения и отталкивания подчиняются общим законам механики.

Затем начинаются исследования Фарадея над магнетизмом кристаллов. Поводом к этим исследованиям послужили его наблюдения над особенностями кристаллов висмута. Висмут, как мы уже упоминали, отталкивается магнитом и, помещенный между полюсами, принимает экваториальное положение. Но последнее бывает всегда только с кусками висмута, не имеющими определенной формы. Что же касается кусков висмута, имеющих форму геометрических тел, и притом удлиненных, то они иногда не принимали экваториального положения, а упорно стояли под острым углом или даже принимали осевое положение, подобно магнитным телам. Заинтересованный этими аномалиями, Фарадей принялся усиленно изучать их и пришел к открытию “новой силы или нового вида силы в частицах материи”; силу эту он назвал “магнитокристаллическою”. Закон ее действия Фарадей определяет следующими словами: “Ось магнитокристаллической силы стремится занять положение, параллельное или касательное к магнитной кривой или к линии магнитной силы, проходящей через место, занимаемое кристаллом”. Исследования Фарадея показали, что эта магнитокристаллическая сила не имеет ничего общего с отталкивающими и притягивающими действиями магнита. Остроумно скомбинированные опыты выяснили, что при соблюдении известных условий магнитокристаллическая сила может удалять от полюсов центр тяжести сильно магнитного тела и приближать к нему центр тяжести диамагнитного тела. Действие магнитокристаллической силы находится в тесной зависимости от строения кристалла и, очевидно, обуславливается расположением его частиц. Действие это не только пассивное, но и активное, и если магнит заставляет кристалл принимать направление, параллельное или касательное к линии, соединяющей полюсы магнита, то и, наоборот, кристалл побуждает магнитную стрелку, свободно висящую, принимать положение, параллельное ему. Вообще, исследования Фарадея в упомянутой области были таковы, что после него здесь, в сущности, нечего было делать, и за 40 с лишним лет, прошедших со времени этих исследований, к ним наука почти ничего не прибавила.

Работы над магнетизмом кристаллов заняли вторую половину 40-х годов. Затем Фарадей обратился к только что открытым тогда Банкаляри магнитным явлениям пламени. Он повторил производившиеся над этими явлениями опыты и обследовал их со значительно большею полнотою, нежели то было сделано Банкаляри. Опыты эти привели его сначала к исследованию магнитных свойств горячего воздуха, затем – других газов и, наконец, атмосферы. Экспериментальная часть была необычайно деликатна и крайне трудноисполнима. Большинство газов невидимо – и, тем не менее, Фарадею нужно было следить за ними. Он ловил газы в трубки, удалял их из магнитного поля и исследовал, погружая один в другой. Таким путем Фарадей определил, что кислород, погруженный в другие газы, сильно притягивается магнитом, тогда как азот отталкивается им. Некоторые из этих явлений были чрезвычайно красивы. Особенный эффект получался, когда действию магнита подвергалась смесь паров хлористого аммония с кислородом: первое вещество, отталкиваемое магнитом, собиралось в чрезвычайно оригинальное облако. Особенную услугу Фарадею оказали мыльные пузыри, которые он наполнял разными газами и помещал между полюсами магнита. Чрезвычайно оригинальное зрелище представляли эти пузыри, наполненные диамагнитными парами, когда они, будучи внесены в магнитное поле, тотчас же выталкивались из него силою магнита; наоборот, пузыри, наполненные магнитными газами, быстро притягивались магнитом.

Из этих опытов, как они ни кажутся скрупулезными, Фарадей умел извлекать крупнейшие обобщения и поучения. Вот что он пишет, между прочим, в своем мемуаре, посвященном магнетизму газов: “Едва ли здесь нужно говорить, что кислород, находящийся в атмосфере, обладая громадною магнитною силою, должен оказывать очень большое влияние на распределение магнетизма нашей планеты, в особенности если припомнить, что магнитное состояние кислорода существенно меняется с изменением плотности и температуры атмосферы. Я склонен видеть в этом настоящую причину многих изменений магнитной силы, которые наблюдались и теперь аккуратно наблюдаются в различных местах земной поверхности. Вероятно, дневные и годовые изменения также находятся в зависимости от этой причины, как и многие постоянные неправильные изменения, тщательно записываемые фотографическим способом. Если бы мои ожидания оправдались и нашли бы, что влияние атмосферы способно произвести подобные результаты, тогда, вероятно, мы бы имели новую зависимость между северным сиянием и земным магнетизмом, а именно: более или менее доказанное соединение магнетизма земли через воздух с магнетизмом надвоздушного пространства. Прибавим к этому, что магнитные отношения и изменения, еще неизвестные, могут сделаться заметными и измеримыми параллельно с изучением того, что я решаюсь назвать атмосферным магнетизмом”. Такие великие идеи возникали в уме Фарадея в то время, когда он выполнял свои многочисленные скрупулезные опыты – по действию теплоты и холода на магнетизм воздуха и магнитную стрелку, по определению размеров магнитной силы воздуха, по выяснению зависимости распределения магнетизма в атмосфере от сходимости и расходимости линий магнитной силы и тому подобному. И если теперь, после открытия зависимости между изменением склонения магнитной стрелки и числом солнечных пятен, нельзя уже признавать за магнетизмом атмосферы исключительного влияния на возникновение годовых и дневных магнитных изменений и магнитных бурь, тем не менее остается несомненным, что содержащийся в атмосфере кислород оказывает огромное влияние на все магнитные явления на Земле. В самом деле, столб воздуха, имеющий в основании квадратный фут, по исследованиям Фарадея, обладает такою же магнитною силою, как 204 пуда кристаллизованной окиси железа: понятно отсюда, какой чудовищный “магнит” представляет собою наша атмосфера и как громадно должно быть ее магнитное действие.

После всех этих обширных работ Фарадей обратился к вопросам чисто философского характера. Он старается выяснить природу вещества, определить отношения между атомом и пространством, между пространством и силами, останавливается на вопросе о гипотетическом эфире как носителе сил и так далее. И здесь он, где и когда только можно, старается помочь работе ума опытами, чтобы обосновать на них и подкрепить этим путем свои выводы. Эту умозрительную работу мы рассмотрим в следующей главе. Теперь же скажем только, что к концу 50-х годов работы, продолжавшиеся четыре десятка лет почти без перерыва и сопровождавшиеся громаднейшим умственным напряжением, не могли не ослабить сил Фарадея, возраст которого к этому времени становился уже весьма почтенным. Тем не менее, он продолжал работать. Предметом его последних исследований был вопрос: требует ли магнитная сила времени для своего распространения. Усталый Фарадей не смог уже решить этот вопрос, и остается неизвестным, каким именно путем он думал идти к его решению; но он успел сделать обширные подготовительные работы, от которых остались многочисленные своеобразные аппараты – круги, зубчатые колеса, сочетание зеркал и другое. Фарадей долго и упорно боролся с упадком сил, пытаясь не оставлять начатых работ, – но природа оказалась сильнее его воли, и в начале 60-х он вынужден был оставить свои занятия. Некоторое время “царь физиков”, однако, еще продолжал посещать еженедельные заседания в Королевском институте и вообще принимать участие в жизни ученого мира; но скоро старческая слабость и болезнь заставили Фарадея отдаться полному покою. Последние годы его жизни представляли медленную агонию. Он угасал без страданий и совершенно спокойный. Как это случается крайне редко, у него не было ни малейшего проявления обычной раздражительности и нетерпеливости, и потому уход за ним не представлял никакой неприятности. В это время все заботы о нем приняла на себя одна из его племянниц, так как жена сошла в могилу ранее его. Фарадей доживал последние годы совершенно уединенно и принимал почти одного Тиндаля, своего любимого ученика, который, в свою очередь, питал к Фарадею самые нежные чувства. Тиндаль навещал своего учителя весьма часто и сообщал ему наиболее интересные научные новинки; он был единственным звеном, связывавшим Фарадея с научным миром, так как чтение для него было вредно, да к тому же стало почти недоступно ему. Тиндаль не обременял своего учителя и передавал ему только то, что было действительно достойно внимания. Несмотря на полное ослабление всех способностей, и в особенности памяти, Фарадей до последних дней сохранил интерес к науке. В последний год жизни его чрезвычайно заинтересовали электрическая машина Гольца и открытие Пастером удивительного свойства виннокаменной кислоты отклонять поляризованный свет то вправо, то влево, в зависимости от минерального или органического происхождения названного вещества.

Фарадей до такой степени заинтересовался открытием Пастера, что начал было сам работать над этим явлением; способности его, однако, в это время были настолько слабы, что он смешивал действительность с продуктами своей фантазии и вообразил, что сделал какое-то необычайно важное открытие. По свидетельству Тиндаля, которому Фарадей излагал свое “чудесное открытие”, это был уже бред. После этого последнего усилия умственных сил Фарадей стал быстро угасать и умер 25 августа 1867 года, 77 лет от роду.