FARADAY.
I. Faraday ifjúsága. – Alkalmazása a Royal Institution-ben. – Első kísérletei.
II. A mágnesek és az áramok forgása. – A gázok megsűrítése. – Egyéb dolgozatok. – Faraday kitüntetései
III. Az indukált áramok
IV. Faraday elektrochemiai fölfedezései. – Az elektromos áram, a vezetés és az indukczió elmélete.
V. A mágnesség hatása a polározott fényre
VI. A diamágnesség. – A kristályok, a lángok és a gázok mágnessége. – A légköri mágnesség.
VII. Faraday egyéb művei. – Tudományos jelleme.
VIII. Faraday magánélete, jelleme. – Halála.
I.
Faraday ifjúsága. – Alkalmazása a Royal Institution-ben. – Első kísérletei.
A FIZIKA elsőrangú művelői között kevés olyan egyént találunk, ki szintén csak önereje segítségével a tudomány magaslatára emelkedve, eszméi gazdagsága, kísérletező ügyessége s az ezt nyomban követő nagyszámú és fényes fölfedezéseivel a fizika tartalmát annyira kibővítette és a tudományos új kutatásoknak annyi fényes mezejét megnyitotta, mint FARADAY. Élettörténete nem egyéb, mint hosszú sora a legszebb fölfedezéseknek, melyek egy része a fizikát új ágakkal gyarapította, s ezt figyelembe véve, bátran mondhatjuk, hogy élettörténete egyszersmind a fizika történetének egyik legjelentősebb fejezete.
MICHAEL FARADAY 1791 szept. 22-én a London közelében fekvő Newington-ben született; atyja, ki kovács volt, épen úgy mint az anyja s a többi elődei, igen szigorú vallásos elveknek hódolt, de valami különös tehetség által nem tűnt ki. FARADAY egyszerű származásának megfelelt a nevelése; ő maga mondá a következőket: "Nevelésem a legközönségesebbek közé tartozott s csak az írás, olvasás és a számolásnak egy népiskolában elsajátított elemeire szorítkozott. Szabad óráimat otthon vagy pedig az utczán töltöttem."*
* TYNDALL, Faraday und seine Entdeckungen, deutsche Uebersetzung herausg. v. H. HELMHOLTZ, Braunschweig, 1870. p. 164.
Tizenhárom éves korában RIEBAU-hoz, egy londoni könyvkereskedőhöz (a Blandford Street-en), ki egyúttal könyvkötő is volt, inasnak állott be, hogy a szokásos hét évet a mesterség teljes elsajátítására fordítsa. FARADAY jól választotta meg mesterségét: az a kevés idő, melyet a könyvkötő munkája vagy kevés szabad ideje alkalmával a bekötendő könyvek lapjainak megtekintésére fordíthat, FARADAY-nak elegendő volt, hogy az iskolai képzés hiányát, legalább részben, pótolja. Maga FARADAY mondá: "Inas koromban nagyon szerettem a kezembe került tudományos könyveket olvasni, s ezek közül a Mrs. MARCET Beszélgetései a chemiáról és az Encyclopaedia Britannica értekezései az elektromosságról különösen megtetszettek. Az olyan egyszerű kisérleteket, melyek költségeit néhány pence-nyi heti jövedelmemmel födözhettem, végrehajtottam; úgy szintén egy elektromos gépet, először üvegpalaczkból, később valóságos czilinderből [hengerből], valamint több e fajta elektromos eszközt készítettem." * FARADAY ily módon, a mellett hogy a mesterséget tökéletesen elsajátította, elegendő ismereteket szerzett arra nézve, hogy kiváló szelleme diadalmas pályafutását a legelső kedvező alkalommal azonnal megkezdhesse. Az ifjú FARADAY önképző módjáról még meg kell jegyeznünk. hogy az üzletbe véletlenül került könyvekből szerzett ismereteit, a mennyire lehetett, rendszeresítette, mint erről egy terjedelmes kézirata, melyet inas korában szerkesztett, világosan tanúskodik.
FARADAY plakátok útján tudomást vett egy TATUM nevű fizikusnak a saját házában, a Dorset Street-en tartott előadásairól. Gazdája engedelmével s ROBERT nevű bátyjának segítségével (ez fizette meg a belépti díjat) az esti órákban eljárhatott a TATUM előadásaira, melyek közül mintegy tizenkettőt hallgatott. FARADAY ekkor 20 éves volt.
A leendő fiatal fizikus, ki időközben geométriai tanúlmányokkal is foglalkozott, sokkal többet ízlelt már a tudomány-
* TYNDALL, i. m. p. 165.
ból, sem hogy leghevesebb vágyának, mely a tudományos pályára késztette, ellenállhatott volna: a szorgalmas és iparkodó könyvkötő megutálta mesterségét s csak kedvező alkalomra várt, hogy a tudományok szolgálatába szegődhessék. FARADAY ekkor már oly készülékeket állított össze, melyek messze túlhaladták a kezdő primitív kísérleteit. TATUM házában megismerkedett két fiatal emberrel; az egyik, HUXTABLE orvosnövendék, a másik BENJAMIN ABBOTT kereskedősegéd volt. Ez a két tudománykedvelő ifjú FARADAY vágyait még inkább élesztette, ezekkel közölte FARADAY a legkorlátoltabb körülmények között végrehajtott kísérleteinek eredményeit.
1812-ben DANCE, a Royal Institution egyik tagja, ki FARADAY gazdájával üzleti összeköttetésben volt, FARADAY-t bevezette a S. HUMPHRY DAVY utolsó négy előadására. FARADAY szerényen meghúzódott a karzaton, s az előadásokhoz jegyzeteket és rajzokat készített. "A vágy, hogy tudományos dolgokkal foglalkozzam, ezt jegyzé föl később FARADAY, a világgal való ismeretlenségemmel és kedélyem együgyűségével arra késztetett, hogy még inas koromban SIR JOSEPH BANKS-nek, a a Royal Society elnökének írjak. A portásnál a felelet után tudakozódtam, persze hiába."* Mégis, a DAYY előadásai voltak azok, melyek FARADAY-t véglegesen a tudományos pályára vezették. Ugyanis FARADAY jegyzeteit megküldötte DAVY-nek, még pedig avval a kéréssel, hogy eszközölné ki neki, hogy a Royal Institution-en valami alkalmazáshoz juthasson. DAVY azonnal fölismerte az ifjú rendkívüli tehetségeit, s 1812 decz. 24-én levélben megigérte neki, hogy a következő év január végével, a mikorra utazásából vissza fog térni; személyesen ki fogja hallgatni, s iparkodni fog, hogy kívánságának lehetőleg eleget tegyen.
Ezt megelőzőleg a FARADAY tanuló-évei leteltek s 1812 okt. 8-án mint könyvkötősegéd gazdát cserélt. Új gazdája annyira
* TYNDALL, i. m. p. 167.
zaklatta a segédeit, hogy FARADAY csakhamar átlátta, hogy sokáig nála nem maradhat. Pedig a gazdája nagyon fényes igéretekkel marasztalta, sőt azt is igérte, hogy, mivel gyermekei nincsenek, vagyonának egyedüli örökösévé őt fogja megtenni. FARADAY a DAVY igéretére várakozva, gazdájánál maradt, s esténként el-eljárt a TATUM házában összegyülekező City philosophical Society-be. Ez a társaság a közép és az alsóbb osztályokból való 30–40 tagból állott, a tagok minden második szerda estéjén összegyűltek, hogy különféle tudományos kérdéseket megvitassanak; a közbeeső szerdákon pedig felváltva nyilvános előadásokat tartottak; a társaság igen szerényen lépett ugyan föl, de tevékenysége a tagjaira nézve nagy haszonnal volt. TATUM 1812-ban FARADAY-t a társaság tagjáúl beiratta.
Végre megérkezett DAVY, s miután FARADAY neki kijelentette, hogy régi szándéka mellett híven megmaradt, őt a Royal Institution laboratóriumába asszisztensül fogadta. FARADAY természetben való lakást és hetenként 25 shilling fizetést kapott.
FARADAY egyelőre elérte vágyai netovábbját: állandó alkalma volt, "hogy a természetet műveiben szemlélje, s hogy azt az okot-módot, melylyel a világ rendjét és összefüggését vezérli, figyelemmel kísérje." *
DAVY 1813 őszén Olaszországba utazandó volt, s fölszólította FARADAY-t, hogy mint "természettudományi segéd" útjában kísérné. Miután FARADAY-t biztosította, hogy visszatérése alkalmával az asszisztensi állomást számára fentartja, FARADAY engedett a kérésnek s az ekkor már nagyhírű tudóssal Francziaországon, Svájczon és Tirolon át Olaszországba utazott.
FARADAY, ki az előtt London környékén túl nem volt, ez utazásból igen nagy hasznot merített. Míg maga az utazás szellemi látókörét tágította, addig a DAVY-val való szorosabb érintkezés tudományos ismereteinek fejlődésére a legjótékonyabb befolyással volt. FARADAY sűrűn írt anyjának, kihez gyermeki benső
* TYNDALL, i. m. p. 5.
szeretettel ragaszkodott és ABBOTT barátjának; azonkívül naplót vezetett, még pedig csak azért, "hogy a látott dolgokat a jövendő időkben szelleme elé idézhesse."*
FARADAY 1815 ápril végén tért vissza Londonba s a Royal Institution elnöke által újra alkalmaztatott. FARADAY most, különösen a chemiában, igen nagy haladást tett, s már képes volt a DAVY-től reá bízott könnyebb elemzéseket végrehajtani. Első közleménye a Royal Institution által kiadott The Quarterly Journal of Science czímű folyóiratban jelent meg, s a Montrose herczegnő által DAVY-nek küldött toscanai kausztikus mészkő elemzését tágyalta.
1816 jan. havában FARADAY a City Philosophical Societyben egy 17 chemiai előadásból álló cziklust kezdett meg. Ugyanebben az évben BRANDE tanár előadásainál is asszistensként működött, miáltal teendői, nem is említve önálló kutatásait, rendkívül megszaporodtak. A Royal Institution, tekintettel a FARADAY rendkívüli elfoglaltságára, évi fizetését 100 font sterlingre emelte.
FARADAY 1818-ig több kisebb értekezést tett közzé: 1818-ban a zengő lángokra vonatkozó kísérleteket hajtott végre, s vizsgálatai oly alaposak valának, hogy az eredményekből DE LA RIVE-nek e lángokra vonatkozó elméletét hiányosnak tüntethette föl.
Egyes kisebb dolgozatokat a következő években is tett közzé, bár főtörekvése oda irányúlt, hogy az előljáróitól reá bízott teendőket elvégezze és a saját ismereteit gyarapítsa. 1820-ban egy értekezést írt a chlór és a szén két új vegyületéről és a jód, szén és hidrogén egy új vegyületéről; ez az értekezés a Royal Society előtt fölolvastatott s első dolgozata volt, mely abban a megtiszteltetésben részesült, hogy a Philosophical Transactions-be fölvétetett.**
* TYNDALL, i. m. p. 178.
** On two new compounds of chlorine and carbon, and on a new compound of iodine, carbon and hydrogen. Phil. Trans. 1821.
FARADAY 1821-ben BRANDE tanár távollétében, a Royal Institution házának és laboratóriumának felügyelőjévé neveztetett ki. Ugyanez évben (jun. 12-én) megnősült. Előzetesen engedélyt kért, hogy nejével a Royal Institution-ben lakhassék. FARADAY az engedélyt megkapta s nejével abba a lakosztályba költözött, melyet az előtt YOUNG, DAVY és BRANDE foglaltak el.
E helyen nejével negyvenhat éven át boldogan élt.
II.
A mágnesek és az áramok forgása. – A gázok megsűrítése. – Egyéb dolgozatok. Faraday kitűntetései.
Midőn OERSTED és AMPÈRE fölfedezéseinek híre Angolországba jutott, az angol fizikusok figyelme első sorban a tárgy experimentális része felé fordúlt. WOLLASTON arra törekedett hogy a mágnestűnek az áram okozta kitéréseit folytonos forgássá alakítsa át, s fordítva is, a mágneseknek az áramokra gyakorolt hatása az áramok folytonos forgását idézze elő. WOLLASTON ez eszméinek megvalósítását 1821 elején DAVY és FARADAY jelenlétében a Royal Institution laboratóriumában kísérlette meg. FARADAY, kinek figyelmét a tárgy azonnal magára vonta, most az elektromágnesség tüneményeit kezdette tanulmányozni. A mondott évben THOMSON Annals of Philosophy czímű folyóiratában több értekezést tett közzé az elektromágnesség történeti fejlődéséről, s e műveivel tényleg rá lépett arra a térre, melyen később annyi dicsőséget volt aratandó.
FARADAY azonnal átértette a WOLLASTON eszméit s iparkodott, hogy a mágneses forgásokat kísérletileg önállóan megvalósítsa. Nem lesz érdektelen, ha megismerkedünk FARADAY-nak e tárgyra vonatkozó és a mathematikai mechanikai felfogástól eltérő sajátszerű felfogásával. FARADAY a forgások lehetőségét nem a vonzások és taszítások okszerű kombinácziójának, hanem az áram közvetetlen forgató hatásainak tulajdo-
nította, a mint ez a DE LA RIVE-hez 1821 szept. l2-én intézett levelének következő soraiból kitűnik:
"A mágnestűnek a vezető drót előidézte közönséges vonzásait és taszításait csalódásoknak tekintem; e vonzások tényleg sem vonzások vagy taszítások, sem pedig valamely vonzó vagy taszító erő eredményei, hanem inkább hatásai egy, a drótban levő erőnek, mely a helyett hogy a tű sarkát a dróthoz közelíteni vagy ettől eltávolítani törekednék, azt inkább egy körben folytonosan forgatni törekszik, míg az elektromos oszlop működik. Sikerült e mozgás jelenlétét nemcsak elméleti, hanem kísérleti úton is kimutatnom, és sikerült elérnem, hogy tetszés szerint egy drót egy mágnessark körül, vagy pedig egy mágnessark egy drót körül forogjon. A forgás törvénye, melyre a tű és a drót egyéb mozgásai visszavezethetők, egyszerű és szép. Képzeljen ön egy drótot, mely az északi sarkot a délivel oly formán köti össze, hogy az északi vége valamely telepnek pozitív, a déli vége pedig a negatív sarkával van összekötve, akkor egy mágneses északi sark folytonosan a körül forogna, még pedig fölül a Nap látszólagos iránya szerint keletről nyugatra, alúl pedig nyugatról keletre. Ha a teleppel való összeköttetést megfordítjuk, a sark mozgása ellenkező. Vagy pedig ha a forgató erő hatásának a déli sarkot teszszük ki, ennek mozgásai az északi sarkéival ellenkező irányúak lesznek. "
"Ha a drótot engedjük a sark körül forogni, a mozgások az említettekkel megegyeznek...... Abban a helyzetben voltam, hogy e mozgást, a mint ez az AMPÈRE spiráldrótjai stb. által előtüntetve van, a különböző formáiban figyelemmel kísérhessem s mindegyik esetben megmutathassam, hogy különnevű sarkok taszítanak is meg vonzanak is, s hogy egynevű sarkok vonzanak is meg taszítanak is, minek folytán azt hiszem, hogy a spiráldrót és a közönséges mágnesrúd közötti analógiát világosabban mutattam meg mint azelőtt. S mégsem fogadtam el azt a nézetet, mely szerint a közönséges mágnesben elektromos áramok vannak. Nem kételkedem abban, hogy
az elektromosság a spiráldrót köreit ugyanabba az állapotba teszi, mint a miképen a köröket a mágnesrúdban elképzelni lehet, de nem vagyok biztos abban, vajjon ez az állapot közvetetlenűl az elektromosságtól függ-e, vagy pedig hogy más erők által is nem idézhető-e elő, s azért az AMPÈRE elméletében mindaddig fogok kételkedni, míg az elektromos áramok jelenléte a mágnesekben a mágneses hatásoktól eltérő hatásokkal kimutatva nem lesz."*
1821 karácsony napján sikerült FARADAY-nak egy áram átfutotta drótot a Föld mágneses sarkaival is folytonos forgásba hoznia. E találmányok fölötti öröme rendkívül nagy volt, azonban ugyane találmányok többféle kellemetlenséget okoztak neki. WOLLASTON és a Royal Society más tagjai FARADAY-t többé-kevésbbé nyíltan vádolták, hogy a WOLLASTON eszméit elsajátítván, illetlenséget követett el már avval is, hogy a kísérleti megvalósítást nem WOLLASTON-nak engedte át, és egyáltalában elmulasztotta a WOLLASTON eszméit forrásokúl megnevezni. FARADAY-t e vádak nagyon bántották, s bár az eszmék tisztázása végett WOLLASTON-nal közvetetlen érintkezésbe lépett, az ügy kellemetlen utóíze sokáig megmaradt, sőt még FARADAY-nek a Royal Society-be való fölvételét is megnehezítette.
FARADAY 1823-ban a chlórhidrátot elemezte. DAVY azt a tanácsot adta neki, hogy a hidrátot nyomás alatt zárt üvegcsőben hevítse. Ez megtörténvén, a hidrát megömlött s a csövet sárga gőz töltötte be; e gőz két különböző folyadékra vált szét. Midőn FARADAY a cső végét lereszelte, a cső tartalma explodált s az olajnemű folyadék eltűnt. Ez a folyadék nem volt egyéb, mint a nyomás által folyósított chlór. FARADAY ezután ugyanazt az elemet szivattyúval sűrítette meg.*
DAVY a gázok saját nyomásuk okozta megsűrítését a sósavgázra is alkalmazta. FARADAY folytatta e kísérleteket és sikerült
* TYNDALL, i. m. pp. 189., 190.
** On fluid chlorine, Phil. Trans. 1823.
több gázt, melyeket addig állandóknak tartottak, folyósítania. Egyik kísérleténél explózió miatt tizenhárom üvegszálka vágódott a szemébe, de komolyabb baja nem esett. 1844-ben újra hozzáfogott a vizsgálatokhoz, s a folyósítható gázok számát tetemesen szaporította. Vizsgálatai utóbbi sorában több gázt az által sűrített meg, hogy azokat közönséges nyomás mellett rendkívül lehűtötte; hűtőszerűl a szilárd szénsav és az éter keverékét használta. Ily módon sikerült a cziánt, az ammoniakot, a kénhidrogént, az arzénhidrogént, a jódhidrogént, a brómhidrogént, sőt még a szénsavat is folyósítania s egyúttal ez anyagok gőzeinek nyomását alacsony mérsékleteknél meghatároznia.
FARADAY nagyszámú kísérleteiből világosan kitűnt, hogy a gázok nem egyebek, mint igen alacsony mérsékleteknél forró folyadékok gőzei. E kísérletek, melyek az úgynevezett állandó gázoknak a legújabb időkben történt megsűrítésével betetőztettek, a legalaposabban világosítanak föl a testek molekulás szerkezetéről.
FARADAY 1825-ben feltalálta a benzolt, mely az anilin festékek gyártása által újabb időkben igen nagy fontosságra tett szert. A következő évben ismét a fizikához tért vissza: a párolgás hatásait fürkészte. FARADAY alapos és biztos vizsgálataiból azt következtette, hogy még a kéneső [higany] párolgásának is van határa s annál biztosabban hitte, hogy a földi légkör mit sem tartalmaz a Föld szilárd alkatrészeiből. A híres experimentátor itt oly konjekturákba bocsátkozott, melyek a teljes bizonytalanság jellegéből még jelenleg sem vetkőztek ki.
A Royal Society 1825-ben egy bizottságot küldött ki az optikai czélokra gyártott üvegek megvizsgálására és eshetőleg javítására. A bizottság tagjai FARADAY, JOHN HERSCHEL és DOLLOND valának. A bizottság működése négy éven át tartott; 1827-ben FARADAY a Royal Institution udvarán felállított olvasztó-kemenczében tett kísérleteket és sikerült is igen nagy sugártörésú üveget előállítania, azonban az üveg nagyon lágy
volt. FARADAY e kutatások eredményét 1829-ben a Royal Society-nek három fölolvasásban mutatta be.*
FARADAY 1831-ben a hangfigurák egy különös nemének elméletét tette közzé. Ugyanis tapasztaltatott, hogy igen könnyű testek, példáúl a boszorkányliszt, a zengő lapoknak nem a csomóvonalain, hanem a rezgő részein gyűlnek össze, holott a homok mindig a csomóvonalokon torlódott össze. FARADAY kimutatta, hogy a könnyű testek a lap rezgő részei fölött keletkező kicsiny forgó szelektől ragadtatnak el, holott a súlyosabb homokszemekre e szeleknek befolyásuk nincs.**
FARADAY tudományos dolgozatai, melyek közül csak a legfontosabbakat említettük, szerzőjük nevének a tudományos világban osztatlan tiszteletet vívtak ki. Az elismerés már 1823-ban többrendbeli kitüntetésben nyilvánúlt: ebben az évben történt, hogy FARADAY a franczia akadémia levelező tagjává, a flórenczi Accademia de georgofili tagjává, a Cambridgei Philosophical Society és British Institution tiszteletbeli tagjává megválasztatott. Ugyanebben az évben történt, hogy FARADAY a Royal Society huszonkilencz tagja által e híres társaságba való fölvételre ajánltatott. Azonban FARADAY megválasztatása nem ment oly simán végbe; irigyei annyira vitték a dolgot, hogy a híres fizikusnak maga DAVY, a társaság elnöke ajánlotta, hogy a megválasztásra tett ajánlatot vonja vissza, illetőleg vonassa vissza. FARADAY e kényes ügyben oly szilárd és oly nemes magatartást tanusított, hogy végre ellenfelei is beszűntették cselszövényeiket s FARADAY 1824 jun. 8-án a Royal Society tagjává megválasztatott.
Mindazonáltal FARADAY eddigi munkássága csak előjátéka volt ama nagyszabású tudományos tevékenységnek, mely a fizikai tudományt ép oly meglepő, mint következményeikben legmesszebb ható eredményekkel gazdagította. Úgy látszott,
* On the manufacture of glass for optical purposes, Phil. Tr. 1830.
** On a peculiar class of acoustical figures etc., Phil. Trans. 1831.
mintha a természet csak a FARADAY experimentátori elmésségére várt volna, hogy addig rejtegetett titkait egyszerre kinyilatkoztassa.
III.
Az indukált áramok.
FARADAY nagyszabású fölfedezéseit, melyekkel a vizsgálatoknak egészen új mezejét nyitotta meg, túlnyomó számmal az elektromosság terén tette.
A nagy eredmények, melyek FARADAY előtt ezen a téren a jelen században elérettek, a következők valának:
az elektromos oszlop;
az elektromos áram chemiai hatásai;
az elektromos áramnak a mágnestűre gyakorolt hatása;
az elektromos áramok kölcsönhatásai;
az elektromos áram mágnesező hatásai;
a forgás-mágnesség;
a hőelektromosság.
E fölfedezések és az ezeket nyomban követő jelentős tények mind egymás közötti szoros kapcsolatuknál, mind pedig sokoldalúságuknál fogva a tények alapos és biztos ismeretét kívánták meg attól, ki avval a merész szándékkal lépett az elektromos kutatások terére, hogy az eddigi nagy eredményeket újakkal, még pedig az eddigiekhez méltókkal gyarapítsa. Ez ismeretekkel FARADAY bőven rendelkezett. Tudományos képességeit TYNDALL a következőképen jellemzi: "1831-ben szellemi nagysága tetőpontján találjuk őt; negyven éves volt, telve ismeretekkel és teremtő erővel. Tanulmány, előadások és kísérletek által az elektromosság egész mezejét a magáévá tette, áttekintette, hogy hol homályos még ez a mező, és hogy mely pontokban látszott lehetségesnek ismereteinek bővítése."*
Az indukczió tüneményei ily pontok valának. Tudva volt,
* TYNDALL, i. m. p. 18.
hogy valamely elektromos testnek jelenléte elegendő, hogy egy másik testet megelektromozzon; tudva volt, hogy a mágnes jelenléte elegendő, hogy a vasat megmágnesezze: nagyon természetesnek látszott tehát, hogy az elektromos áram jelenléte is elegendő, hogy egy zárt vezetőben áramot idézzen elő.
Azonban az utóbbi pontra nézve az experimentátorok kísérletei hajótörést szenvedtek; a zárt vezetők közelében levő áramok a vezetőkben új áramokat nem hoztak létre. FARADAY-nak tudomása volt e kísérletek balsikeréről. Mindazonáltal ő csak akkor hitt valamely kísérlet sikertelenségében, ha erről személyesen meggyőződött s ez oknál fogva nem röstellette, hogy a mások által sikerteleneknek talált kísérleteket 1831 őszén ismételje.
FARADAY egy fahenger körül két dróttekercset csavart, az egyiket egy teleppel, a másikat pedig egy érzékeny galvanométerrel kötötte össze. Az áram keringett, de a galvanométer tűje nyugodtan maradt. FARADAY az oszlop tíz eleméhez még száztíz elemet csatolt. Midőn az áram keringett, hatás nem mutatkozott ugyan, de FARADAY figyelmét nem kerülte el egy mellékkörülmény, mely tulajdonképeni várakozása körén kívül esett: valahányszor az áramot zárta, a tű mindannyiszor kitért, hogy az áram folytonos működése után nyugalmi helyzetébe ismét visszatérjen; valahányszor az áramot megszakította, a tű ismét mindannyiszor kitért, még pedig az előbbenivel ellenkező irányban.
FARADAY e tüneményekből azt következtette, hogy az áram megindításánál és megszakításánál a zárt vezetőben pillanatig tartó áramok keletkeznek, s azonnal kimutatta hogy ez áramoknak elseje az oszlop áramával ellenkező, a másodika pedig az oszlop áramával megegyező irányú. Az indukált áramok föl voltak találva.
FARADAY eleintén abban a nézetben volt, hogy a galvanométerrel összekötött tekercs, mindamellett hogy az oszlop áramának teljes megindítása után a tű nyugodtan maradt, nem
volt természetes állapotban, mert a természetes állapotba való visszatérését az oszlop áramának megszakítása után a mágnestű jelezte. Eddigi kutatásai fonalán továbbá fölfedezte még azt is, hogy elegendő egy zárt vonalba összetekert drótot egy árammal átfutott dróthoz közelíteni vagy tőle távolítani, hogy a semleges vezetőben pillanatnyi áramok keletkezzenek, mely áramok a közelítésnél az oszlop áramával ellenkező, a távolításnál ugyanavval megegyező irányúak valának.
Mindezek a fölfedezések a FARADAY öntudatos törekvéseinek eredményei valának; a véletlen játékának semmi szerep sem jutott. FARADAY indukált áramokat keresett, s azokat, persze várakozásától eltérő alakban, meg is találta. Azonban FARADAY kombináló szellemének sikerült e tünemények csoportját tetemesen kibővítenie. FARADAY tudta, hogy a vas az elektromos árammal mágnesezhető, s a hatások kölcsönösségébe vetett erős bizalommal fogott e hatás megfordításának kísérleti bebizonyításához. Egy vasgyűrűre két szigetelt drótot úgy tekert fel, hogy a tekercsek végei a gyűrű szemben fekvő részein feküdtek. Az egyik tekercset az elektromos oszloppal, a másikat pedig a galvanométerrel kötötte össze. Abban a pillanatban, midőn a gyűrű az egyik tekercs hatása miatt mágnessé vált, a másik tekercscsel összekötött galvanométer tűje oly hevesen lódult meg, hogy többszörös körülforgásokat tett. Ugyanilyen s az előbbenivel csak irányra nézve ellenkező hatás mutatkozott abban a pillanatban, midőn a vas megszűnt mágnessé lenni.
Miután ez a tény meg volt állapítva, FARADAY fürkésző szelleme könnyen megtalálta az általánosításokat. A gyűrűt egyenes rúddal helyettesítvén, ugyanazokat a hatásokat találta. Ezután a lágyvasat nem árammal, hanem aczélmágnessel megosztás által mágnesezte; az eredmény mindig ugyanaz volt. Végre a vasat teljesen mellőzte, s az indukált áramokat egyszerűen az által hozta létre, hogy egy dróttekercsbe egy állandó aczélmágnesnek egyik sarkát dugta, vagy ezt a tekercsből kihúzta.
Evvel be volt bizonyítva, hogy a mágnesek elektromos áramokat épen úgy indukálhatnak, mint maguk az áramok. Ez a tény FARADAY-t egy oly tünemény okainak földerítésére vezette, mely tünemény, mindamellett, hogy már hét év óta ismeretes volt, a fizikusok előtt meg nem fejtett rejtvényként állott. ARAGO feltalálta a forgás-mágnességet, mely abból állott, hogy egy fémkorong fölött lengő tű gyorsabban jött nyugalomba, mint máskülömben, továbbá, hogy a tű alatt gyorsan forgó fémkorong a kezdetben nyugvó tűt a forgás irányában tovaragadta. ARAGO, AMPÈRE, POISSON, BABBAGE és HERSCHEL minden irányban megvizsgálták e tüneményeket, a nélkül, hogy kielégítő elméleteket felállíthattak volna. BABBAGE és HERSCHEL ARAGO kísérletét megfordították, a mennyiben egy vízszintes korongot egy alatta felállított s középvonala körül gyorsan forgatott patkó-mágnes hatásai által lassú forgásba hoztak; azonban a hatások kölcsönösségén kívül egyebet ez a kísérlet sem derített föl.
FARADAY az indukczió fölfedezése után elérkezettnek látta az időt, hogy a tünemény elméletét fölállítsa. A forgó mágnesség valamennyi tüneményét a mágnesek által a vezető tömegben indukált áramoknak tulajdonította, s az indukcziónak kísérletileg megállapított törvényeiből könnyű volt a bekövetkezett hatásokat megmagyaráznia. Az elmélet és a tapasztalás közötti összhangot semmi ellenmondás sem zavarta meg; azonban a híres experimentátor az elméletek dolgában ép oly óvatos volt, mint a forgás-mágnesség feltalálója s mindaddig nem nyugodott meg az elméletben, míg a mozgó korongokban levő áramok jelenlétét közvetetlenűl meg nem mutatta.
FARADAY egy rézkorong tengelyét és karimáját egy galvanométer drótjaival összekötvén, a korongot a Royal Society gyűjteményében levő nagy patkómágnesnek sarkai között gyorsan forgatta, s valóban, a galvanométer tűjének a forgás irányától föltételezett kitérései állandó áram jelenlétéről tanúskodtak.
Ez a kísérlet az elméletet egészen biztos tapasztalati alapra
fektette. De FARADAY azon volt, hogy az áramok keletkezésének elméletét lehetőleg szabatossá tegye, s ez oknál fogva még egy újabb vizsgálatot tett. A mágnesek sarkaira tapadó vasreszelék bizonyos vonalakban csoportosúl; FARADAY e vonalakat mágnesi erővonalak-nak nevezte el, s megmutatta, hogy az indukált áramok keletkezésének szükséges, de egyszersmind elegendő föltétele az, hogy a vezető tömegek ezeket az erővonalakat kellő irányban átmessék.
FARADAY e szép fölfedezéseit 1831 nov. 24-én terjesztette a Royal Society elé. * Már a következő év elején ugyanezen tárgyra vonatkozó újabb eredményeket mutatott be. A Földet mágnesnek tekintve, kigondolta, hogy miképen lehetne a Földdel áramokat indukáltatni. Egy dróttekercsbe vaspálczát dugott, s midőn a pálczát az inklináczió-tű irányába emelte, a tekercsben áram keringett; ugyanez történt akkor is, midőn a tekercset az inklináczió-tűvel párhuzamosan felállította s csak ezután dugta be a pálczát. Hogy a Föld okozta indukcziót még közvetetlenebbűl kimutassa, rézkorongot vízszintes síkban úgy forgatott, hogy a korong a földmágnesség erővonalait átmesse; most a galvanométer folytonos áram jelenlétét mutatta. Midőn a korong a mágnesi déllőben [hosszúsági körben], vagy az inklináczió-tűn átvezetett bármely más síkban forgott, a galvanométer tűje nyugodtan maradt. FARADAY továbbá megmutatta, hogy azok a mágneses hatások, melyeket BARLOW-nak HERSCHEL ajánlatára tett kísérleteiben egy gyorsan forgatott vasgolyó mutatott, a Föld által indukált áramokra vezetendők vissza, s hogy a golyónak nem kell szükségképen vasból lennie, s elegendő, hogy az elektromosságot vezesse.
* E fölfedezéseire vonatkozó első értekezéseivel (Induction of electric currents; Evolution of electricity from magnetismus; New electrical state or condition of matter; Explication of Arago's magnetic phenomena, Phil. Trans. 1831.) nyitotta meg iratainak azon hosszú sorát, mely Experimental researches in electricity czímmel 1855-ig harmincz seriesben jelent meg.
FARADAY a BARLOW kísérleteit sárgaréz golyóval még föltünőbb eredménynyel ismételte. Ezután az a gondolata támadt, hogy a sárgaréz golyót magával a földgömbbel helyettesítse: drótból kört készített s ezt merőlegesen felállította, a kör közepébe pedig mágnestűt függesztett föl. Midőn a drótot kelet felé lehajtotta, a tű északi sarka nyugat felé tért ki, s ellenkező kitérés történt, midőn a drótot nyugat felé hajtotta le. Ezután egy mágnesrudat merőlegesen állított föl, a rúd egyik sarkát s a közepét egy galvanométerrel kötötte össze; midőn a rúd tengelye körül gyorsan forgott, a galvanométer tűje állandó áram jelenlétét mutatta.
E kísérletek szép sikere FARADAY-t még merészebb konczepczióra bátorította föl: bebizonyíthatónak vélte, hogy a Föld tengelye körüli forgása által áramokat indukál. Azonban az idevonatkozó kísérletei, bár experimentátori összes elmésségét vétette latba, eredménytelenek maradtak. Mindazonáltal FARADAY annyira meg volt győződve következtetései helyességéről, hogy elméleti szempontból szükségképen való következménynek tartotta, hogy legalább is ott, hol nagyobb víztömegek folynak, áramoknak kell képződniök.
A mondottakból világosan kitűnik, hogy egy magánosnak látszó tény, az áramok okozta indukczió, a FARADAY kezei között mennyi alapos következtetést s e következtetések alapján mennyi új fölfedezést eredményezett. De az indukczió tüneményeinek sora még nem volt kimerítve. Tapasztaltatott, hogy az áram megszakításánál a záródrótok között élénk szikra ugrik át, s ha a záródrótba emberi test van iktatva, a test heves ütést érez. FARADAY átlátta, hogy e tünemények nem lehetnek az áram közvetetlen hatásai, s egyszersmind megtalálta a dolog magyarázatát. Ugyanis megmutatta, hogy az áram a zárásnál és a megszakításnál a saját vezetőjében pillanatnyi áramokat indukál, még pedig a zárásnál a főárammal ellenkező irányút, a megszakításnál pedig megegyező irányút; az első a főáramot egy pillanatra gyöngíti, az utóbbi pedig erősíti. FARADAY az
ilyen áramokat extra-áramoknak nevezte s azokat 1835 elején ismertette.
Az indukczió feltalálásával a vizsgálatok hosszú sora nyílt meg, de a FARADAY feltalálta tények elvi jelentőségű új találmánynyal nem szaporodtak. Az experimentátorok legközelebbi törekvése az indukált áramok erősítése volt. A feladat két részre oszlott: az elektromos és a mágneses indukczió fokozásara. A feladat első részének megfejtése előbb sikerült: s RUHMKORFF gépe a fizika legbecsesebb eszközei egyikévé vált. De a mágneses indukczió tökéletesítése is csak idő kérdése volt.
Miután FARADAY megmutatta a módját, hogy miképen lehet a mágnesekkel pusztán csak a kellő mozgások előidézésével áramokat létrehozni, a mechanikusok és fizikusok által már csak az a probléma volt megfejtendő, hogy mily módon lehet a mechanikai munkát elektromossággá a legczélszerűbben átalakítani. Eleintén az ellenkező átalakítás foglalkoztatta az elméket: az elektromos áramok mágnesező hatásait ügyes mechanikusok folytonos mozgások előidézésére, elektromágneses mótorok szerkesztésére használták föl. Azonban e gépeknek csak akkor lehetett gyakorlati hasznuk, ha az alkalmazott erőforrás olcsóság tekintetében a többi erőforrással a versenyt kiállhatta volna; de mind a kísérleti, mind pedig az elméleti vizsgálatok kiderítették, hogy az elektromágneses gépek gazdasági hatásának növelése csakis az áram erősítésétől várható, már pedig az elektromos oszlopokkal előállított erős áram minden körülmény között nagyon költséges erőforrás, minélfogva az elektromágneses gépek azon fizikai eszközök körében maradtak, melyeknek gyakorlati jelentősségük nincs. Az indukczió feltalálása új irányt jelölt ki: az áram előállítása mechanikai munkából, ez volt az a probléma, melynek megfejtése sokkal több gyakorlati eredménynyel kecsegtetett. S valóban, a legnagyobb elmésséggel és kitartással végrehajtott kísérletek nem maradtak fényes eredmény nélkül; igaz, hogy az indukczió feltalálása után negyven év telt el, míg a feladat teljesen kielé-
gítő módon fejtetett meg, de ez a negyven évi időköz annál fényesebben tanúskodik arról, hogy az emberi szellem elvetette nemes mag előbb-utóbb meghozza áldásos gyümölcseit. Az indukált áramok, melyek az indukczió csecsemőkorában csak a FARADAY galvanométerének tűjét térítették ki, jelenleg az emberiség jólétének egyik leghatalmasabb tényezőivé váltak: a ki az indukcziós telegráf jótéteményeit élvezi, vagy a ki az indukált áramok gyógyító hatása által testi szenvedéseitől szabadúl meg, annak ép oly hálás tisztelettel kell viseltetnie FARADAY emléke iránt, mint a hullámoktól hányatott hajósnak, kit a világító tornyokon lobogó elektromos tűz biztos révpartra vezet. FARADAY teljes öntudatában volt annak az áldásos eredménynek, melyet a jövendő idők találmányából teremni fognak, s mégis, FARADAY volt az az ember, kiről egyik barátja elmondhatta, "hogy fölfedezéseit inkább meg se tette volna, ha szellemét a gyakorlati haszonra való tekintet nyugtalanította volna". * FARADAY a haszonélvezet legkecsegtetőbb kilátásai mellett is csak a tudomány szolgája maradt, s megelégedett a kezdeményezés dicsőségével. "Kivánatosabbnak látszott előttem, ezt írta 1831-ben, hogy a mágnes-elektromos indukcziótól függő új tényeket és vonatkozásokat kutassak föl, sem mint hogy a már meglevőknek hatásait fokozzam, abban a szilárd meggyőződésben, hogy az utóbbiak teljes kifejlődése a későbbi időkben nem fog elmaradni."**
IV.
Faraday elektrochemiai fölfedezései. – Az elektromos áram, a vezetés, és az indukczió elmélete.
FARADAY még be sem fejezte az áramok és a mágnesek kölcsönhatásaira vonatkozó vizsgálatokat, s az elektrochemiát már is szép eredményekkel gazdagította. Valamint az induk-
* TYNDALL, i. m. p. 33.
** TYNDALL, i. m. p. 33.
czióra vonatkozó vizsgálatai, úgy az elektrochemiaiak is nem forogtak egy különálló tény körül, hanem a tünemények egész csoportjára terjeszkedtek ki. FARADAY-nek az a törekvése, hogy az igazságot a természet működésének mindegyik ágazatában a legutolsó részletekig földerítse, azt eredményezte, hogy azt a tért, melyre fürkésző szellemével lépett, csak akkor hagyta el, midőn minden lehető irányban alaposan átkutatta.
FARADAY első elektrochemiai vizsgálatai a vegyületeket szétbontó áram quantitatív meghatározásaira vonatkoztak. * E meghatározásokban arra törekedett, hogy az áramot statikai mértékre vezesse vissza. Eleintén a dörzsölési elektromosság és a VOLTA-féle áram chemiai hatásait hasonlította össze, azaz megvizsgálta, hogy az elektromos gép korongjának hány körülforgást kell tennie, hogy a fejlődő elektromosság chemiai hatásai a bizonyos ideig működő áraméival egyenlők legyenek. Ezután ugyanavval a dörzsölő elektromossággal leydeni palaczkokat töltött meg s azt kereste, hogy avval mekkora fölületű fegyverzeteket lehet a sűrítésig megtölteni; ez által az áram erejét bizonyos számú palaczkokban megsűrített elektromosság mennyiségével hasonlította össze. Ily módon azt találta, hogy az az elektromosság, mely egy grán [szemer] víz felbontására megkívántatik, egyenlő 800,000 leydeni palaczkban összegyűjtött elektromossággal, vagyis, hogy e nagyszámú palaczkok kisütései által egy grán víz volna felbontható. Ha e kisütéseknek hatásai egy kisütéssel egyesíttetnének, akkor az egyesített hatás egy villáméval érne föl, s FARADAY megmutatta, hogy négy grán czink oxidácziójának erélye ugyanannyi elektromosségot ad, mint a mennyi egy ily hatalmas villám előidézésére megkívántatnék. FARADAY maga is egy kissé megütközött a mérés aránytalannak látszó eredményén, azonban BUFF, WEBER és KOHLRAUSCH-nak a bizonyos chemiai hatásokat előidéző elektro-
* Identity of electricities of different sources; relation by measure of common and Voltaic electricity, Phil. Trans. 1833.
mosság mennyiségére vonatkozó mérései FARADAY eredményeit teljesen igazolták.
FARADAY ezután mindinkább bele merűlt az áram chemiai hatásainak vizsgálatába. A vegyületek szétbontásának oka, a szétbontás módja, mind oly dolgok valának, melyek természetére a többé-kevésbbé valószínű hipothézisek, melyek az ideig felállíttattak, kevés világosságot vetettek. FARADAY remélte, hogy a chemiai hatások kísérleti beható tanulmányozásával sikerülend a homályt eloszlatnia.
Nagyon el volt terjedve az a nézet, hogy a szétbontás oka a sarkoknak, vagy a vezető ama részeinek, melyeken az áram a szétbontandó folyadékba be- és kilép, a folyadék alkotó-részeire gyakorolt specziális vonzásainak tulajdonítandó. FARADAY megmutatta, hogy a szétbontáshoz a sarkok vonzásainak semmi köze, mert nagyszámú kísérleteinek egyik csoportjában a sarkokat egészen mellőzte, a nélkül, hogy a szétbontás megszűnt volna. Ugyanis a szétbontandó só oldatával lakmusz- és kurkuma-papirszeleteket megnedvesített, ezeket üveglapra helyezte s egymásfelé fordított kihegyesített végeiket vagy nedves vezető zsinórral kötötte össze, vagy pedig összekötést nem is használt, hanem a dörzsölő elektromos gép elektromosságát a papircsúcsok között egyszerűen a levegőn ugratta át. Mindegyik esetben a papirszeletek végeinek színváltozásai a létrejött szétbontásról kétségtelenül tanúskodtak, tehát a sarkok állítólagos vonzó hatása szóba sem jöhetett. Ezt az eredményt az elektrochemiai szétbontás új terminológiájának kiinduló pontjává tette: ő és WHEWELL a közösen megállapított új műkifejezéseket 1834 elején a Royal Society elé terjesztették. A sarkok elnevezés helyét az elektródok foglalták el; a szétbontandó anyagot elektrolit-nek, s a szétbontó folyamatot elektrolizis-nek nevezték. A többi kifejezések általános elterjedést nem nyertek ugyan, de a fogalmak tisztázására jótékony befolyással voltak. FARADAY-nak az a törekvése, hogy a GROTTHUSS hipothézisét, mely a DAVY vizsgálataiban jelentős támogatásra
talált, a dolog lényegét világosabban föltüntető elmélettel helyettesítse, sikertelen maradt. FARADAY maradandó becsű kísérletei e kényes kérdés alapos megvitatására értékes anyagot szolgáltattak ugyan, de a dolog benső lényegével, az elektromos áram fizikai természetével számot nem vethetvén, a hipothézisek helyébe pozitív törvényt nem állíthattak.
Valóban, ha a FARADAY elektrochemiai fölfedezéseiről van szó, mindenek előtt azok a törvények ötlenek szemünkbe, melyek az áram előidézte szétbontás tényleges eredményeit tapasztalati igazságokként tüntetik föl, melyek többé semmi hipothézises elemet magukban nem foglalnak. FARADAY átlátta e törvények termékenységét, s további törekvései az elektrolizis kísérleti törvényeinek megállapítására irányultak.
Közönségesen három törvénybe foglaljuk össze az eredményeket, melyeket FARADAY e munkájával elért.
Az első törvény azt mondja, hogy az áram által csak vezető folyós testek bonthatók szét. E törvény érvényességét az egyes esetekben már más experimentátorok is fölismerték, sőt ez a törvény bizonyos tekintetben axioma-szerűnek látszik, mert ha valamely testen az áram vagy általában az elektromosság nem hatolhat át, egészen természetszerűnek látszik, hogy az az illető test, mint az elektromosságra nézve egészen közönyös, az áram által chemiai változásokat nem szenvedhet. Azonban FARADAY ez alapigazságot fizikailag is megállapította, s ebben rejlik a törvényszerűség. FARADAY vizsgálatai szerint szükséges, hogy a felbontást a molekulák poláros elrendezkedése előzze meg, s ha az illető test az utóbbira képtelen, egyszersmind a felbontásra sem alkalmas. FARADAY az 1833-ban közzétett egyik értekezésében megmutatta, hogy ugyanazon testek, melyek folyós állapotban az elektromosságot vezetik; szilárd állapotban nem vezetik. A víz vezető, a jég pedig szigetelő; e körülmény okát abban találta, hogy a szilárd testek rideg állapota megakadályozza a részecskék poláros elrendezkedését. Hasonlóképen megmutatta, hogy az oxidok, a chlór-, jód- és kén-vegyületek,
melyek szilárd állapotban szigetelők, folyós állapotban vezetők, a hogy az elektromosság vezetése a folyóssá tett anyagok egy részének felbontásával múlhatatlanúl össze van kapcsolva. FARADAY tehát a vezetést és a felbontást fizikai összefüggésbe hozta s ebben rejlik törvényének elvi jelentőssége.
Mindazonáltal FARADAY a szokott óvatosságával nem ment annyira, hogy azt is állította volna, hogy az elektromosságnak igen csekély mennyisége nem mehetne át felbontás nélkül az összetett folyadékon, minélfogva a vezetés és a felbontás szükségképeni összefüggése egy ideig nyilt kérdés maradt. Azonban DE LA RIVE kiterjedt vizsgálatai alapján mint kísérletileg bebizonyított tényt tűnteté föl, hogy az elektromosság áthatolása valamely testen szükségképen egyenértékű felbontással jár.
FARADAY második törvénye az elektromosság és az elektrolizises hatás quantitatív összefüggését fejezi ki: a testnek bizonyos idő alatt felbontott mennyisége az átáramlott elektromosság mennyiségével egyenes arányban van.
E törvény levezetésére FARADAY-nek alkalmas mérő eszközről kellett gondoskodnia, s ez eszközt az áramnak chemiai hatásaiban találta föl. Ugyanabba az áramba egymástól különböző méretű több vízbontó készüléket iktatott s a fejlődő gázokat összegyűjtötte. Azt tapasztalta, hogy a különböző vízbontókon felfogott gázok mennyiségei tökéletesen egyenlők; mivel pedig valamennyi vízbontón csak egy bizonyos erősségű áram ment át, azt következtette, hogy az egyenlő erősségű áramok egyenlő idők alatt egyenlő mennyiségű vizet bontanak föl.
Ezután az áram vezetőjébe csak egy vízbontót iktatott, de az ebből kimenő áramot két részre ágaztatta, s mindegyik ágba egy vízbontót iktatott. Mivel most mind a vezető drót ágai, mind pedig a három vízbontó teljesen egyenlők valának, föltehette, hogy az utóbbi két vízbontó mindegyikén csak félannyi elektromosság megy át, mint az első vízbontón;
s valóban az áram ágaiba iktatott vízfelbontókban egyenlő mennyiségű gáz fejlődött, még pedig a kettőben együttvéve annyi, mint az első vízbontóban egymagában.
FARADAY e kísérleteket erős és gyenge áramokkal ismételte, s a felbontandó víz savtartalmát, tehát vezetőképességét is változtatta, s mindig az előbbeniekkel összhangzó eredményeket kapott. Mindezekből azt következtette, hogy az elektrochemiai szétbontás nagysága független az elektródok nagyságától és az oldat tömöttségétől, s csakis az oldaton átáramló elektromosság mennyiségétől függ, vagyis az elektromosság mennyisége arányos a chemiai hatással.
FARADAY e törvényre alapította a voltamétert, mely az áram erősségét az időegységben fejlődő gázok mennyiségével méri.
E megelőző vizsgálatok által a kellő ismeretek birtokában lévén, FARADAY az elektrolizis harmadik törvényének, s egyszersmind az egész elektrochemia alaptörvényének levezetéséhez fogott.
FARADAY ugyanazon áram vezetőjébe több felbontó készüléket iktatott; az egyikbe kénsavval savanyított vizet, a többiekbe chlorhidrogént, jódhidrogént és brómhidrogént tett. Az elektromos oszlop bizonyos ideig működvén, azt tapasztalta, hogy a hidrogén mennyisége mindegyik felbontóban ugyanakkora, miből azt következtette, hogy a többi alkotórészek a chemiai összetétel arányában váltak ki. FARADAY ez eredménynyel nem elégedett meg; ugyanazon áram vezetőjébe ismét egy vízbontót és egy czinnchloriddal megtöltött üvegcsövet iktatott. Megelőző kísérleteiből tudta, hogy a szilárd czinnchlorid az áramot nem vezeti, tehát az elektrolizisre képtelen, minélfogva ezt a testet a csőben megolvasztotta; negatív elektródúl a csőbe forrasztott s gömbben végződő platinadrótot, pozitív elektródúl pedig széncsúcsot használt. Midőn az áram már elegendő mennyiségű durranó gázt fejlesztett, e gáz mennyiségét, valamint az üvegcsőben a platinán egyidejűleg kivált czinn mennyiségét meghatározta; az előbbenit 0.4972-nek, az utóbbit
pedig 3.2 gránnak találta. A víz ismeretes chemiai összetételéből meghatározta, hogy a fejlődött durranó gáz a víz chemiai aequivalensének hányad részét teszi s ekkor ismét azt tapasztalta, hogy a kapott viszony egyszersmind a kiválott czinn mennyiségének a czinn aequivalenséhez való viszonyát fejezte ki, tehát az elektromosságnak az a mennyisége, mely a vízmolekulákat alkotórészeire felbontotta, egyszersmind a czinnchlorid molekuláit is felbontotta.
Ez eredménynyel az aequivalensek szerint való felbontás törvénye új megerősítést kapott, azonban FARADAY a voltaméter adataival még számtalan anyag felbontásának eredményét hasonlította össze. E mellett különös figyelemmel kellett lennie az elektrolizisnél föllépő másodrendű hatásokra. Igen sok esetben kiválott elemek vagy az elektróddal, vagy pedig az elektrolittel új chemiai összeköttetésbe lépnek; FARADAY e másodrendű hatásokat a felbontás közvetetlen eredményeitől gondosan szétválasztotta; sőt szántszándékosan választott oly eseteket, melyekben a másodrendű hatások a felbontás közvetetlen eredményét komplikálják, s maga keresett oly eseteket, melyek a törvénytől netalán eltérő eredményeket adhatnának, de minden önmaga okozta nehézségen diadalmaskodva, a chemiai aesquivalensek szerint való felbontás törvénye a legszigorúbb igazság fényében tűnt elő. *
FARADAY nagy érdeme épen abban a körülményben rejlik, hogy a másodrendű hatásokat a közvetetlenektől gondosan megkülönböztetni tudta. Nem szenved kétséget, hogy az aequivalensek szerint való felbontás törvénye a chemiai hatások bővebb tanulmányozása után előbb-utóbb önkénytelenül is előtérbe tolakodott volna, mert az elektrolizisnek már első eredménye is mintegy előre sejttette ezt a törvényt. A vízbontásnál kelet
* FARADAY elektrochemiai vizsgálatait az Experimental researches III-ik, IV-ik, V-ik (1833), VI-ik, VII-ik, VIII-ik (1831.) sorozatában tette közzé.
kező hidrogén- és oxigén-mennyiségek nyiltan utaltak az elektrolizis alaptörvényére, bár itt is az oxigénnek az ozonképződés okozta kontrakcziója [összehúzódása] mint másodrendű hatás az eredmény átlátszóságát zavarta. OERSTED megmutatta, hogy a semleges sók felbontásánál a savak és alkáliák a telítés-arányban válnak ki, de éppen mivel a másodrendű hatásokat figyelembe vette, a sók szétbontásának lényeges törvényére nem következtethetett. FARADAY elmésségének volt fentartva, hogy e tünemények komplikácziójában a dolog lényegét fölismerje s a tüneményeket törvényszerű alapra fektesse.
FARADAY elektrochemiai vizsgálataival a VOLTA-féle áram elméletére vonatkozó vizsgálatai természetszerű összefüggésben vannak.
VOLTA az elektromos oszlop chemiai hatásait nem ismervén, az áram forrásának a puszta érintkezést tartotta. A chemiai hatások ismeretével a VOLTA elméletében való hit erősen megrendült: a fizikusok nagy része az áram forrását a chemiai hatásokban találta. Olaszországban FABBRONI, Angolországban pedig WOLLASTON védelmezték ezt a felfogást, mely a BECQUEREL és DE LA RIVE beható vizsgálatai által mindinkább terjedt; csak Németországban örvendett az érintkezés-elmélet általános elterjedésnek.
FARADAY is a vitába keveredett, s föllépése az eszmék tisztázására jótékony befolyást vala gyakorlandó. 1834-ben terjesztette a Royal Society elé e tárgyra vonatkozó első iratát, melyben, mint ezt tőle várni lehetett, a chemiai elmélet partját fogta. FARADAY az áramot fémes érintkezések nélkül is előállította s olyan folyadékokat talált, melyek az elektromosságot vezetik ugyan, de mindaddig, míg föl nem bontattak, áramot előidézni képtelenek valának; evvel bebizonyította, hogy az elektromos és chemiai hatások szoros összefüggésben vannak, s megelőző vizsgálatai alapján e hatások kölcsönös arányosságáról is meg volt győződve.
FARADAY-nek e vizsgálata azért is nevezetes, mert ez által
indíttatott meg ama kérdés eldöntése, vajjon a VOLTA-féle elektromosság a levegőn átáramlik-e? FARADAY azt hitte, hogy sikerült neki ezt az áramlást, még mielőtt a záródrótok érintkeztek volna, már egy elemmel is létrehoznia. E tévedését később belátta s meggyőződött, hogy a mondott eredmény csakis az oszlop elektromindító erejének rendkívüli növelése által volna elérhető. Mivel a különféle elektromosságok azonosságának bebizonyítása érdekében nagyon kívánatosnak látszott, hogy ez a kérdés eldöntessék, GASSIOT, FARADAY egyik barátja, egy 4000 elemből álló telepet állított össze, s e teleppel az elektromosságnak mérhető levegőrétegen váló átáramlását előidézte.
FARADAY látván, hogy első irata az érintkezés-elmélet híveire kevés hatással volt, 1840-ben egy második értekezést tett közzé. Ebben az érintkezés-elméletet a beható ellenvetések és a czáfoló kísérletek egész halmazával támadta meg. S valóban a várt hatás most már nem maradt el: az érintkezés-elmélet hívei szívósan ragaszkodtak ugyan nézeteikhez, de a tények hatalmával szemben elméletük fizikai jellemét meg kellett változtatniok. Azonban ez a szívósság a tudománynak csak hasznára vált : mert tudnunk kell, hogy FARADAY, épen úgy mint őt megelőző elvtársai, nemcsak az áramot, hanem az áram keletkezésének, vagyis megindításának okát is a chemiai hatásokban kereste. Az érintkezés-elmélet hívei (vagy legalább is ezek nagyobb része) a FARADAY által felhozott tényekkel szemben feladták ugyan azt a nézetet, hogy az áram forrása a puszta érintkezés, de az áram keletkezésére nézve szilárdan megmaradtak az érintkezés-elmélet mellett. Miután KOHLRAUSCH 1849-ben, később pedig Sir WILLIAM THOMSON minden kétséget kizáró módon kísérletileg bebizonyították, hogy a puszta érintkezés az elektromosságok különválasztására elegendő, az érintkezéselmélet oda módosúlt, hogy az áram megindítását az érintkezés eszközli ugyan, de az áram további erélyének forrása a chemiai hatásokban rejlik, s az áram forrásainak ez az elmélete e fizikusok túlnyomó részétől el is fogadtatott.
FARADAY 1840-iki irata egy elvi ellenvetést is hoz föl, s ez az ellenvetés hivatva lett volna, hogy a vitás kérdést azonnal eldöntse, ha jelentősségét kellőleg átértették volna. "Az érintkezés-elmélet, mondja FARADAY, fölteszi, hogy az az erő, mely képes legyőzni hatalmas ellenállást, példáúl a jó vagy rossz vezetőkét, melyeken az áram átmegy, vagy az elektrolízises hatásét, mely által a testek felbontatnak, – hogy ilyen erő a semmiből jöhet létre; továbbá, hogy a ható anyagokban végbemenő csere és valamely hajtó erő fogyasztása nélkül oly áram keletkezik, mely bizonyos állandó ellenállással szemben folytonosan működik, vagy pedig, mint a VOLTA-féle elemben, csak azon akadályok által fékeztetik, melyeket önmaga gördít útja elé. Ez valóban annyi volna, mint valamely hajtóerőnek teremtése semmiből. Vannak különféle folyamatok, melyeknél az erő megjelenésének módja olyformán változhatik, hogy az egyik erőnek egy másik erővé való látszólagos átalakulása jő létre. Ily módon chemiai erőket elektromos árammá, vagy pedig ezt chemiai erővé átalakíthatjuk. PELTIER és SEEBECK szép kísérletei a hő és az elektromosság kölcsönös átmenetét mutatják, s az OERSTED által, valamint az általam végrehajtott más kísérletek az elektromosságnak és mágnességnek azt a képességét mutatják, mely szerint kölcsönösen átalakúlhatnak. De semmi esetben, még az elektromos ángolnánál és rájánál sem fordúl elő az elektromos erő teremtése vagy nemzése a nélkül, hogy más valami el ne fogyasztatnék." *
Ez a megjegyzés, mely az akkori érintkezés-elmélet ellen tétetett, világosan tanúskodik arról, hogy mily magas fokban volt megérlelődve az erély megmaradásának eszméje, de épen az a körülmény, hogy ez eszme jelentősségét egész terjedelmében akkor még nem ismerték föl, világosan mutatja azt is, hogy a döntő fordulat az átalakulások quantitatív meghatározásától fügött. [!]
* TYNDALL, i. m. pp. 59., 60.
Két évvel a FARADAY iratának megjelenése után az az igazság, melyet FARADAY egy specziális elmélet támogatására hozott föl, a J. R. MAYER alapvető értekezésében már az összes tüneményekre kiterjedő általános természeti törvényként szerepelt.
FARADAY-t az elektromos áram elméletére vonatkozó vizsgálatai az elektromosság vezetésére és az indukczióra vonatkozó általános elmélkedésekre vezették. Ezen a téren gyakran letért a kísérletek által ellenőrizhető tények mezejéről, még pedig azon egyszerű oknál fogva, mivel oly kérdéseket vitatott, melyek már az emberi tudás szélső határainál feküsznek. FARADAY érezte a nehézségeket, melyeket a tapasztalati alap hiánya ily esetekben okozott; s ha mégis az abstrakt spekulácziók terére lépett, akkor ezt csak az igazság utolsó szálainak földerítésére irányuló törekvésének kell betudnunk. Szellemének tudományos irányzatát ily esetekben sem tagadta meg: az oly tényeket, melyek földerítését mindenkor a hipothézis világában kell keresnünk, FARADAY a szemlélhető valósághoz, a mennyire csak lehetett, közelebb hozni törekedett.
FARADAY 1837-ben tette közzé első értekezését a dörzsölésbeli elektromosságról. Azt a kérdést vitatta, vajjon az elektromos és a mágneses hatások csak a testek között levő médiumok jelenlététől jöhetnek-e létre. Itt az erőknek a távolságba gyakorolt hatásait kellett figyelembe vennie, s ezen hatásokról alkotott nézetei, habár ezeket a kísérletek által megerősítetteknek vélte, a szigorú kritikát nem igen állják ki. Így példáúl azt állította, hogy az elektromos és mágneses erők bizonyos esetekben görbe vonalak mentén is hatnak, holott nem kételkedett abban, hogy a nehézség okozta vonzalom mindig egyenes irány szerint hat és sohasem fordúl meg valamely sarok körül. Ez említett nézetét arra kísérletre alapította, hogy valamely testet indukczió útján akkor is meg lehet elektromozni, ha közötte és az indukáló test között széles ernyő van; ily esetben tehát az erő mintegy megkerüli az ernyő széleit!
E mellett még megmaradt az a kétsége, vajjon a közbetett ernyő nem gyakorol-e az elektromosság indukáló hatásaira közvetetlen befolyást. E kérdés eldöntésére egy sajátszerű leydeni palaczkot állított össze: egy gombos nyéllel ellátott és elszigetelt fémgolyót egy másik fémgolyóval vett körül; a két golyó között mintegy másfél hüvelyknyi köz maradt. FARADAY két ilyen készüléket állított össze, s az elsőt megtöltvén, az összegyűjtött elektromosságot a másodikkal közölte, a fönmaradó elektromosságokat pedig a COULOMB mérlegével megmérte. FARADAY azt tapasztalta, hogy az első készülék elektromossága felét adja át a másodiknak, ha mindkettőben a két fémgolyó között levegőréteg volt, ha ellenben az első készülékben a két golyó között sellak, kén, vagy más dielektrikum volt, akkor az az elektromosságának felénél többet tartott vissza, tehát a dielektrikum az elektromosság egy részét abszorbeálta. A készülék teljes kisütése után a gombban az elektromosságnak nyoma sem volt, de bizonyos idő múlva, a mint a dielektrikumból visszatért, mérhető mennyiségben gyűlt össze.
FARADAY ezekből azt következtette, hogy az elektromosság a különböző szigetelőkbe különböző mértékben hatolhat, s ezt a folyamatot úgy képzelte, hogy a szigetelő részecskéi egymást indukczió által megelektromozzák. Ennek következtében a vezetők és szigetelők közötti különbséget, mint az illető anyagokra jellemzőt, elvetette, s azt mondotta, hogy mivel a vezetésnek bizonyos mértékben még a legjobban vezető anyag is ellen áll, a vezetők és szigetelők közötti különbség csak abban állhat, hogy az elsőkben a részecskék indukczió okozta elektromozása sokkal gyorsabban terjed tova mint az utóbbiakban. A vezetés a részecskék egymás után következő indukcziójából áll, s ha a részecskék kisülése igen lassan megy végbe, akkor a vezetés szigeteléssé válik.
Ilyenféle következtetésektől vezettetve, FARADAY végre minden elektromozást úgy tekintett, mint az indukczió egyik nemét. Szerinte lehetetlen valamely testet csakis egyféle elek-
tromossággal megtölteni. Azonban az ilyen föltevések nem világosak mindenki előtt, mert az elektromosság benső természetét sokkal mélyebb homály borítja, sem hogy olyan egyes tényeknek a kedveért, melyek valamely hipothézist valószínűvé tenni látszanak, az ezen hipothézisen alapuló föltevéseket is elfogadjuk. "FARADAY, mondja TYNDALL, minden szigetelt vezetőt valamely leydeni palaczk belső fegyverzetének tekint. Valamely szigetelt golyó a szoba közepén ő rá nézve ilyen belső fegyverzet. A falak alkotják a külső fegyverzetet, s a kettő közötti levegő az a szigetelő, melyen át a megtöltés indukczió útján történik. FARADAY szerint a falaknak a golyóra gyakorolt reakcziója nélkül a golyót ép oly kevéssé lehetne megtölteni, mint valamely leydeni palaczkot, melynek külső fegyverzetét eltávolítottuk. A távolság ő rá nézve közönyös. Az a képessége, mely szerint mindent általános alapvonalakra vezet vissza, lehetővé teszi neki, hogy a nagyság fogalmát háttérbe szorítsa; s ha a szoba falait – vagy akár az egész Földet – eltávolítanók, akkor a Napot és a bolygókat tenné meg a leydeni palaczk külső fegyverzetéül. Nem merem állítani, hogy FARADAY ezekben az értekezésekben valamennyi elméletét mindig teljesen bebizonyította. Azonban ez iratain egy filozófiai ér vonúl át; az elektromos kisülésre vonatkozó kísérletei és végső következtetései maradandó becsűek."*
V.
A mágnesség hatása a polározott fényre.
Az 1840-ik év után FARADAY tudományos tevékenységében rövid szünet állott be. Szellemének rendkívüli megerőltetése nem maradt káros következmények nélkül, s magát nem egy alkalommal teljesen kimerűltnek érezte. 1841-ben állapota még rosszabbra fordúlván, a nyugalom elkerülhetetlen
* TYNDALL, i. m. p. 70.
volt. FARADAY a keresett nyugalmat Angolországban alig találta volna meg; laboratóriumának közelsége bizonyára arra csábította volna, hogy nagy mértékben megfogyatkozott erejének végső megfeszítésével is a tudomány iránt való adóját rójja le. FARADAY tehát Svájczba utazott, s itt a természet magasztos tüneményeinek nyugodt szemléletével enyhítette fáradt szellemének bajait.
Az üdülésnek ez a neme FARADAY lelkületének egészen megfelelt, s nemsokára újult erővel fogott legszebb tervei egyikének megvalósításához, a mágnesek fényre gyakorolt befolyásának kísérleti bebizonyításához.
FARADAY nagyon jól tudta, hogy a polározott fény a legfínomabb és a legérzékenyebb eszköz a testek fizikai szerkezetének megvizsgálására. Miután az izotróp közegek molekulás szerkezetük változtatásával mesterséges úton kettőstörő közegekké átalakíthatók valának, FARADAY meg volt győződve, hogy abban az esetben, ha az elektromosság a molekulás szerkezetet változtatja, a polározott fény ez átalakulás jelenlétét meg fogja mutatni. A polározott fényt 1834-ben az átlátszó elektrolitekre, 1838-ban pedig a dielektrikumokra alkalmazta. Egy üvegkoczkának szemben fekvő két lapját staniol-lemezekkel bevonta, az egyik bevonatot egy hatásos elektromos géppel, a másikat pedig a Földdel kötötte össze, s a polározott fénynyel megvizsgálta az elektromos megosztás behatása alatt álló üveg szerkezetét. Mindamellett, hogy a kísérlet eredménytelen maradt, FARADAY meg volt győződve, hogy alkalmas eszközök felhasználásával a siker el nem maradhat.
Midőn FARADAY Svájczból visszaérkezett, négy év előtt félbehagyott kísérleteit újra megkezdette. Mivel nem remélte, hogy az elektromosság közvetetlen hatásaival szembetűnő eredményt érhetne el, az a szerencsés gondolata támadt, hogy az elektromosság helyett a mágnességet alkalmazza. Hogy a következtetések miféle lánczolatával jött erre a gondolatra, azt világosan soha sem fejezte ki, mely körülmény támogatni lát-
szik azt a föltevést, hogy "inkább inspiráczióból, mint a logikából fakadtak." FARADAY csak annyit mondott, hogy a természeti erők közös forrásáról régóta meg volt győződve, s hogy ezek az erők, mint közeli rokonságban levők, kölcsönösen átalakúlhatnak s hatásaikra nézve aequivalenseik vannak, s ezt a meggyőződését kiterjesztette a fényre is.
FARADAY fölfedezését 1845 november havában A fény mágnesezése és a mágneses erővonalak meqvilágítása sajátszerű czím alatt tette közzé.* Kísérleteinél azt a súlyos üveget használta, melyet optikai eszközök javítása czéljából gyártott. E czélra az üveg alkalmatlan volt ugyan, de az itt leírandó fölfedezés által fényesen megjutalmaztatott FARADAY-nek az a fáradsága, melyet ez üveg gyártására fordított. Ebből az üvegből, mondja FARADAY nevezett értekezésben, egy körülbelül két hüvelyk területű és félhüvelyk vastagságú darabot, melynek oldallapjai csiszolva valának, diamagnetikum gyanánt az elektromos áramtól még nem mágnesezett sarkok közé úgy helyeztem el, hogy a polározott fény az üveg hossza mentén átfuthatott; az üveg úgy hatott, mint a hogy a levegő, víz, vagy más átlátszó anyag hatott volna. Ha az okulár oly helyzetbe hozatott, hogy a polározott sugarat kioltotta, vagy inkább hogy az általa létrehozott kép láthatatlanná vált, akkor az üveg közbetétele e tekintetben semmi változást sem idézett elő. E körülmények között az elektromágnes ereje az által indíttatott meg, hogy az elektromos áram a tekercsein átvezettetett, s a lámpa lángjának képe azonnal láthatóvá vált, s mindaddig, míg a mágnesség fentartatott, látható maradt. Az elektromos áram megszakítása s ennek következtében a mágneses erőnek megszűntetése után a fény hirtelen eltűnt. E tüneményeket minden pillanatban lehetett ismételni s minden alkalommal az ok és a hatás ugyanazt azt az összefüggést mutatták." **
* On the magnetization of light and the illumination of the magnetic lines of force, Exp. research. Ser. XIX., Phil. Trans. 1845.
** TYNDALL, i. m. p. 78.
Ez az ok pedig nem volt egyéb, mint az, hogy a sarkok közé tett üveg a sarkok hatása miatt forgató képességre tett szert, azaz a polározódás síkját bizonyos szöggel elfordította; az izotróp üvegnek tehát oly tulajdonságai voltak, mint a minőkkel némely kristályos anyagok és szerves folyadékok már természetes állapotukban el vannak látva.
FARADAY a nélkül, hogy a tünemény optikai természetét ismerte volna, annak lényegét a fény és a mágnesség kölcsönhatásaiban kereste. Innét eredt értekezésének sajátszerű czíme. Azonban a fődolog, e kölcsönhatás bebizonyítása, el volt érve s most már csak azon volt, hogy a tünemény kísérleti törvényeit megállapítsa.
FARADAY kimutatta, hogy a polározódás síkjának forgásiránya függ a mágnes-sarkok helyzetétől s a sarkok felcserélésével ellenkezővé válik; továbbá bebizonyította, hogy a forgatás a legnagyobb akkor, ha a polározott sugár iránya összeesik a mágnes tengelyével, s hogy a forgatás egészen megszűnik, ha a sugár a mágnes tengelyére merőleges. Végre bebizonyította, hogy a mint a polározódás síkjának közönséges forgatásánál, úgy itt is a forgatás arányos a sugár által átfuttatott üveglap hosszúságával. Ezután üveg helyett folyadékokat és mintegy 150 féle oldatot vizsgált meg, a forgató képességet mindegyikben feltalálta, azonban a gázok minden igyekezete daczára sem mutattak észlelhető eredményt.
FARADAY megkísérlette azt is, vajjon a forgató hatás elérhető-e a puszta árammal, azaz mágnesek alkalmazása nélkül. Az eredmény megfelelt várakozásának, mert az elektromágnes tekercsébe tett üvegdarabok és folyadékok a polározódás síkját forgatták, még pedig mindig az áram irányában. Egyszersmind azt is tapasztalta, hogy ily esetekben a kioltott sugár világossága maximumát egy pillanat alatt éri el, holott az elektromágnesek alkalmazása mellett a maximum rövid, de mégis mérhető idő múlva áll elő, mely késedelem okát annak tulajdonította, hogy
az elektromágnes csak bizonyos idő eltelte után éri el mágneses ereje maximumát.
Miután a tünemény természetét ily sokféle kísérlettel megvilágosította, FARADAY az elektromágneses és a közönséges forgatás között való összefüggés megállapításához fogott, s e téren is föltűnő eredményekre jutott. Először is megmutatta, hogy a terpentinolajban a forgatás nagysága független attól a szögtől, melyet a polározott sugár a mágnes tengelyével, vagy a mint ő mondotta, a mágnesi erővonalak irányával bezár. Még föltünőbb volt a következő különbség: a terpentinolajat tartalmazó csőnek bármelyik végén ejtsük is be a polározott sugarat, a terpentinolaj a polározódás síkját mindig jobbra forgatja; ellenben a mágneses forgatásnál a forgatás iránya attól függ, hogy melyik sarok felől esik be a fény.
FARADAY ezt az utóbbi különbséget felhasználta ama tétel kísérleti szigorú bebizonyítására, hogy a forgatás nagysága arányos a polározott sugártól befutott úttal, s azt hitte, hogy sikerülend a gázok forgató képességét is bebizonyítania, de ez utóbbi czélból végrehajtott kísérletei eredménytelenek maradtak.
VI.
A diamágnesség. – A kristályok, a lángok és a gázok mágnessége. – A légköri mágnesség.
A régi felfogás csak a vasnak és az aczélnak tulajdonított mágneses erőket. Később, midőn a kísérleti ismeretek fejlődése mellett hathatósabb mágnesek készítése lehetővé vált, kiderült, hogy a mágnesek nemcsak az aczélt és vasat, hanem még egyéb testeket is vonzanak. COULOMB ez utóbbiakra nézve a kísérletek egész sorát hajtotta végre, sőt torziós módszerével az ezen testekre gyakorolt erő nagyságát is meghatározta.
Mindazonáltal a vas és az aczél a testek között elfoglalt kiváltságos helyzetüket megtartották, mert alig kételkedett valaki abban, hogy a különböző testek vonzása a kisebb-
nagyobb vastartalomnak tulajdonítandó. Mégis, a múlt század végén tett egyes észleletek, a mágneseknek némely testekre gyakorolt hatásairól világosan tanuskodtak. Így példáúl a hollandi BRUGMANNS, ki a megvizsgálandó testeket a víz vagy a kéneső fölületére tett papirdarabkákra illesztette, azt tapasztalta, hogy a kénesőn úszó bizmút az erős mágnes sarkaitól taszíttatik. Hasonló észleleteket tettek még BECQUEREL, LE BAILLIF, SAIGY és SEEBECK. Azonban mindezek az észleletek egyedül állók valának, e tünemények általánosításáról vagy rendszeres csoportosításáról szó sem volt.
FARADAY-nak e régibb szórványos észleletekről tudomása nem volt. Vizsgálataira a természeti erők kölcsönösségére vonatkozó nézetei indították, s a biztos siker reményében véghez vitt munkája őt egy fizikai általános törvénynek felállítására vezette: bebizonyította, hogy minden test alávethető a mágneses hatásoknak. Lássuk kutatásai főbb mozzanatait.
FARADAY diamagnetikum-nak olyan testet nevezett, "melyen a mágneses erővonalak áthatnak s mely az utóbbiak hatásaitól nem tér a vas vagy a mágneskő közönséges mágneses állapotába," * Azonban a mágneseknek a súlyos üvegre s a folyadékokra gyakorolt s optikai tüneményekben nyilvánuló hatása arról győzte meg, hogy a kellő eszközök alkalmazása mellett egyéb mágneses hatásokat is elő lehetne idézni. Már régebben megpróbálta, vajjon az erős aczélmágnesek vagy elektromágnesek sarkai nem gyakorolnak-e a hozzájuk közelített különböző testekre vonzó vagy taszító hatást, de mindig eredménytelenül. FARADAY azonban mindaddig nem nyugodott, míg a rendelkezésére álló eszközök mindegyikét föl nem használta, minélfogva elhatározta, hogy kísérleteit rendkívüli erős mágnesekkel fogja ismételni. S valóban, midőn a súlyos üveg egy kicsiny darabkáját egy hatalmas elektromágnes egyik sarka előtt fölfüggesztette, azt vette észre, hogy a mint a mágnesség
* TYNDALL, i. m. p. 78.
előidéztetett, az üveg a sarktól távozott, tehát a sarktól taszíttatott. Midőn az üvegdarabot két sark között függesztette föl, az eredmény az volt, hogy az üveg aequatoriális helyzetet vett föl, vagyis a sarkokat összekötő vonalra merőlegesen helyezkedett el. Ellenben a sarkok között függő közönséges mágneses test helyzete mindig axiális, vagyis a sarkokat összekötő vonal irányába eső volt. E kísérleti eredmények után a diamagnetikum kifejezést más értelemben vette s diamágnesieknek az olyan testeket nevezte el, melyek a mágnesektől taszíttattak, a többieket pedig mágnesieknek nevezte. Később a mágnesi kifejezést valamennyi testre alkalmazta, s a vonzó vagy taszító hatásra való tekintettel a testeket a paramágnesi és diamágnesi testek csoportjába osztotta.
FARADAY ezt a fölfedezést 1845 végén közölte a Royal Society-vel. * Ha kísérleteit csak egy-két testtel hajtotta volna végre, akkor nagyon valószínű, hogy az ő észleletei is az elődei észleleteinek sorsára jutottak volna. Azonban FARADAY az első eredményektől buzdíttatva, vizsgálatait a legkülönbözőbb testekre terjesztette ki: sók, savak, alkáliák, alkoholok, különféle oldatok, üveg, foszfor, gyánta, zsírok és olajok, állati és növényi szövetek egyaránt mutatták az erős mágnesek hatásait.
Miután FARADAY nagyszámú kísérleteivel valamennyi testnek mágnességét bebizonyította, azon volt, hogy e tünemények sajátságait a kísérletek módosításával behatóan tanulmányozza. Törekvéseit siker koronázta, mert bebizonyította, hogy az ARCHIMEDES elve a mágnesség terén is érvényes, vagyis bebizonyította, hogy a paramágnesi anyagok a náluk erősebben mágnesi folyadékokban fölfüggesztve, aequatoriális helyzetet vesznek föl, tehát diamágnesi testekké válnak, s fordítva is, a diamágnesi anyagok a náluk erősebben diamágnes folyadékokban paramágnesi anyagok módjára viselik magukat.
* On new magnetic actions and on the magnetic condition of all matter, Exp. research. Ser. XX., XXI. Phil. Trans. 1846.
Ezután azt a kérdést vetette föl, vajjon a diamágnesi hatások valóban egy taszító erőnek, vagy pedig az illető testeket netalán környező mágnesi médium még erősebb vonzásának tulajdonítandók-e? Kísérleteit légüres térben ismételte, azonban jelentős különbség nem mutatkozott, minélfogva kénytelen volt a diamágnesi tüneményeket valóságos taszításnak, nem pedig az eshetőleges vonzások különbségének tulajdonítani. A taszításról elméletileg úgy akart számot adni, hogy föltette, miszerint az erős mágnes sarkai a paramágnesi anyagokban különnevű, a diamágnesi anyagokban pedig egynevű sarkokat, diamágnesi sarkokat indukálnak. Szokott óvatosságát ez alkalommal sem tagadta meg, mert miután egy kísérleti tény sem látszott az ellentett polárosság mellett bizonyítani, föntebbi magyarázatát később maga is elvetette, s helyette egy másikat, a megosztásbeli elektromosságról alkotott nézeteinek megfelelőbbet fogadott el. Mindazonáltal a diamágnesi sarkok jelenlétét s evvel a taszítás okát nemsokára REICH, TYNDALL, POGGENDORFF és W. WEBER közvetetlenül megmutatták, és WEBER a diamágnesi polárosságot elméletileg is megállapította.
Ha az elektromos áramot bizmút-pálcza körül vezetjük, a pálcza sarkainak helyzete ellenkező lesz avval a helyzettel, melyet ugyanazon áram mellett a vaspálcza sarkai vettek volna föl. Ugy látszik, hogy ez a föltűnő jelenség, valamint a diamágnesség tüneményei általában, az AMPÈRE mágnesség-elméletét alapjaiban ingatják meg. Nem marad egyéb hátra, mint hogy vagy azt vegyük föl, hogy az AMPÈRE elmélete csakis a mágneses testekre érvényes specziális elmélet, vagy pedig hogy az ellenmondást a diamágnesség elméleti kellő megállapításával eloszlassuk. S valóban a FARADAY által fölfedezett annak a ténynek, hogy az ARCHIMEDES elve a mágnesség terén is érvényes, EDMOND BECQUEREL beható vizsgálatai szerint eléggé döntő ereje van ahhoz, hogy az ellenmondást eloszlassa. A diamágnesi polárosság kimagyarázására az éternek erősebben mágnesi hatásainak föltétele elegendő. E föltétel jogosúlt, mert ha
föl vagyunk jogosítva arra, hogy az étert a sugárzó erély médiumának tartsuk, nincs ok arra nézve, hogy miért tekintsük azt a mágnesi hatásoknak alá nem vethetőnek, annál is inkább, mivel a mágnesi hatások és a sugárzó erély kölcsönösségét FARADAY egyik fölfedezése kísérletileg kimutatta.
A diamágnességre vonatkozó vizsgálatai közben FARADAY egy érdekes tüneményt észlelt. Midőn egy ízben a két sark közé egy réz darabot függesztett föl, a réz a fonálnak sodorlata miatt keringett, de ez a forgás azonnal megszűnt, a mint az elektromágnest megindította. Ezután a tüneményt szánt-szándékosan idézte elő: egy rézkoczkát vett, s a fölfüggesztésre szolgáló fonalat erősen megsodorta. A fonál a rajta a csüggő koczkával együtt gyorsan visszatekerődzött, de a mint az áram az elektromágnes körül keringeni kezdett, a koczka mozgása hirtelen meglassúlt mintha csak valamely szívós folyadékba mártotta volna. FARADAY e tünemény okait az indukczióra vezette vissza. A mágnes sarkai a koczka vezető tömegében olyan irányú áramokat indnkáltak, hogy ez áramok és a mágnessarkok kölcsönhatásai miatt a koczka mozgása meglassíttatott. FARADAY e kísérlettel a forgás-mágnesség tüneményeit egy érdekes észlelettel gyarapította, s a sarkok között forgó vezető tömegek megmelegedésére vonatkozó érdekes vizsgálatokra adott alkalmat.
A diamágnességre vonatkozó vizsgálatai után FARADAY a kristályok mágnességével foglalkozott.
A kristályoknak a mágnesi erővel szemben tanúsított különös magatartását POISSON, elméleti nézetei által vezéreltetve, előre jelezte, s PLÜCKER tényleg fölfedezte.
A különböző anyagok a mágnes sarkai között vagyis a mágnesi mezőben vagy axiális vagy aequatoriális helyzetet vesznek föl. Ez azonban csak addig áll, míg a mágnesi vagy diamágnesi indukczió miatt előidézett vonzó vagy taszító erőknek a test egyik mérete szerint nagyobb forgató képességük van mint egy másik mérete szerint. Tegyük föl, hogy a test gömb-alakú: a forgató képesség egyik irányban sem lehet nagyobb,
mint egy másik irányban, minélfogva a gömbalakú testek semmi különös irányító erő hatásának alávetve nincsenek.
PLÜCKER azonban bebizonyította, hogy ez a tétel a kristályos anyagokra nézve nem érvényes; a kristályokból készített gömbök a mágneses mezőben bizonyos irányban helyezkednek el, sőt az egyik irányban nagyobb kiterjedésű kristálydarabok is más helyzetet vesznek föl, mint a minőt az anyaguk mágnesi szerkezetéből elvárni lehetne.
Nemsokára PLÜCKER észleletei után FARADAY a kristályos bizmúton, antimónon és arzénen hasonló észleleteket tett.
A mágnessarkok közé tett hosszúkás bizmút-darabkák, mindamellett hogy a bizmút diamágnesi test, néha ferdén, sőt néha mágnes-sarkok irányában helyezkedtek el. Midőn FARADAY egy szépen kifejlődött kicsiny bizmút rhomboédert tett a sarkok közé, a krisztallografiai főtengely axiális helyzetet vett föl.
FARADAY észleletei eredményeit 1848 decz. 7-én közölte a Royal Society-vel. A kristálynak azt a tengelyét, mely a körülmények szerint majd axiális, majd aequatoriális helyzetet vesz föl, mágnes-kristályos tengelynek nevezte, s emez elhelyezkedés okát új erőnek, melyet "a kényelem kedvéért" mágnes-kristályos erőnek nevezett, tulajdonította.
PLÜCKER kiterjedt vizsgálataiból kiderült, hogy a szabályos rendszerbe nem tartozó valamennyi kristálynak ilyen mágnes-kristályos tengelye van, mely tengely a négyszöges és hatszöges rendszerben a krisztallografiai főtengelylyel vagy az optikai tengelylyel összeesik. A gyorsan hűtött mágneses üvegnél PLÜCKER az optikailag egytengelyes kristályoknak megfelelő eredményeket észlelt; TYNDALL továbbá megmutatta, hogy a fakoczka a mágnesi mezőben úgy helyezkedik el, hogy a rostok iránya aequatoriális legyen. KNOBLAUCH és TYNDALL még megmutatták, hogy az egyik irányuk szerint összeszorított testek ezen irány szerint aequatoriális helyzetbe jutnak. Végre PLÜCKER bebizonyította, hogy az optikailag kéttengelyes kristályoknak szintén két mágnes-kristályos tengelyük is van.
E pontosan és minden egyes részleteikben tüzetesen megállapított eredmények FARADAY-t a tünemény okainak fölkeresésére késztették. Kísérleteinek és spekuláczióinak eredményeként arra a következtetésre jutott, hogy a mágnes-kristályos erő sem vonzó, sem taszító erő nem lehet, s mind a mágnesi, mind pedig a diamágnesi erőtől lényegesen különbözik; ezen erőnek működése abban áll, hogy a hatásának alávetett testeknek bizonyos irányt ad; azonban másrészről ez az erő szoros összefüggésben van a kristályok strukturájával s ennélfogva avval az erővel is, mely a kristályok molekuláit kristályos tömeggé csoportosította, FARADAY e mágnes-kristályos erőt egyáltalában nem tekintette egy bizonyos erőnek, hanem "a kristályok mágneses és molekulás ereje kölcsönös reakcziójának." * FARADAY e következtetések mindegyik pontját gondos vizsgálatokkal törekedett megerősíteni, s nézeteit csakis a kísérleti eredményekre alapította, de végre maga is kissé megütközött azon a következtetésen, hogy valamely test bizonyos irányt vegyen föl a nélkül, hogy valamely vonzó vagy taszító hatásnak alávettetnék. FARADAY itt is a tudás szélső határainál dolgozott, s ennek a körülménynek kell tulajdonítanunk, hogy azt a világosságot, melyet a tünemények eme csoportjára deríteni akart, el nem érhette.
Hogy mily mértékben bővítették a diamágnességre s az evvel kapcsolatos mágnes-kristályos erőre vonatkozó észleletek a testek molekulás szerkezetéről való ismereteket, s hogy a jövőben mily eredményekre nyújtanak kilátást, ezt FARADAY a mágnes-kristályos erőre vonatkozó első értekezésének záró szavaiban imígy fejezte ki: "A vizsgálatoknak ezt a sorozatát nem hagyhatom a nélkül, hogy meg ne jegyezzem, hogy mily gyorsan növekedett a molekulás erők ismerete, mily gyorsan fejlődik minden új találmány fontossága, mily nagy vonzó erőt nyer a tanulmány minden új tárgya. Még néhány
* TYNDALL, i. m. p. 93.
év előtt a mágnességet csak kevés testre ható rejtett erőnek tekintettük, most bebizonyúlt, hogy ez az erő valamennyi testre befolyással van; hogy az elektromossággal, hővel, chemiai hatással, fénynyel és kristályozó erővel s ez utóbbi által a testek összefüggését eldöntő erővel is szoros összefüggésben van; és a jelenlegi körülmények között kell hogy magunkat erőfeszítéseink megújítására buzdíttatva érezzük, avval a biztató reménynyel, hogy még a mágnesség és a nehézség-erő között is az összekötő fonalat megtaláljuk." *
A kristályok mágnességi tulajdonságainak, megvizsgálása után FARADAY a lángokat vizsgálta meg. A lángok diamágneses magatartását BANCALARI találta föl; FARADAY e találmányról ZANTEDESCHI által értesült. A lángokról áttért a gázokra s 1847-ben közzétette a lángokra és a gázokra vonatkozó vizsgálatai eredményeit. A gázokkal végrehajtott kísérletek eleintén nem sikerültek, s valóban ez a tárgy nagyon sok ügyességet, türelmet és elővigyázatot igényelt. Ha a kísérletek a levegőben hajtatnak végre, úgy a nehézség szembetünő, mert ha a levegő mágneses vagy diamágneses, akkor legfeljebb csak azt lehet kimutatni, vajjon a többi gázok nagyobb vagy kisebb mértékben vannak-e ama tulajdonságokkal ellátva. Mindazonáltal sikerült FARADAY-nek, s vele egyidejűleg PLÜCKER-nek a gázok mágnesi tulajdonságait kimutatniok. PLÜCKER színes gázokat vizsgált meg; FARADAY a színtelen gázokra is kiterjesztette kísérleteit, még pedig oly formán, hogy a csövet, melyből a gázok kiáramlottak, a mágnesek sarkai alá tette s a cső nyílásába kevés sósavval megnedvesített papírt tett, minélfogva a kiáramló gázok kevés sósav-gőzt vittek magukkal. A sarkok fölé, ezektől csekély távolságra fölfogó csöveket tett; e vékony s mind két végükön nyílt csöveket függélyesen állította föl, még pedig mind az axiális, mind pedig az aequatoriális vonal végeire egyet-egyet. A csövek alsó végeit ammoniakkal megned-
* TYNDALL, i. m. p. 95.
vesítette, minélfogva abban az esetben, ha a sósav-gőzt tartalmazó gáz valamelyik fölfogó csövön átment, a sósav és ammoniak kombinácziója miatt a csőben fehér gőzök keletkeztek; ha a gáz mágnesi volt, akkor a gőzöknek az axiális csövekben, ha pedig diamágnesi, akkor az aequatoriális csövekben kellett létrejönniök, FARADAY ezután gázokkal megtöltött szappanbuborékokat használt; először is meggyőződött arról, hogy a szappanos víz diamágneses, mert a levegővel megtöltött buborékok eltaszíttattak. Ha tehát a buborékban olyan gáz volt, mely a levegőnél mágnesiebb, akkor annak kevésbbé, ha pedig a levegőnél diamágnesiebb gáz volt benne, akkor erősebben kellett taszíttatnia.
Ily módon FARADAY-nak sikerült eldöntenie, hogy a gázok közül csak az oxigén mágnesi, tehát mágnesiebb a levegőnél; a többi gáz, valamint a víz és a kéneső gőzei diamágnesiek. FARADAY most arra törekedett, hogy a levegő oxigénjét nitrogénjétől "mágneses elemzés" útján szétválaszsza; mindazonáltal eme kísérletei ép oly kevéssé sikerültek, mint azok, melyekben a megolvasztott bizmútot a mágnes sarkai között akarta kristályosítani, még pedig avval a várakozással, hogy a mágnes-kristályos erő a képződő kristályok alakjára befolyással leend.
A torziós módszerrel összehasonlította az oxigén mágnességét a vasgálicz-oldatéval, s az eredményből arra a fontos következtetésre jutott, hogy a légkör mágnessége sokkal jelentősebb, semhogy az a földmágnesség tüneményeire befolyással ne volna; sőt miután az oxigén sűrűségének a mágnesi állapotára való befolyását külön kísérletekkel igazolta, a földmágnesi erő irány és intenzitás szerint való változásait egyenest a légkör oxigénjének mérséklet- és sűrűség-változásainak tulajdonította. FARADAY továbbá reménylette, hogy ez a "légköri mágnesség", ha bővebb tanúlmánynyal alaposabban megvizsgáltatnék, nemcsak az északi fény tüneményeire vetne világosságot, hanem még eddig ismeretlen hatások fölismeréséhez is vezetne.
FARADAY 1850 vége felé a légköri mágnességről két terje-
delmes értekezést terjesztett a Royal Society elé.* E dolgozataiban a melegnek és hidegnek a légkör mágnességére gyakorolt hatásait, s a mérsékletnek a mágnestűre való befolyását tüzetesen fejtegette. A Föld mágnesi erővonalainak irányváltozásaiból kimutatta, hogy a mágnesség eloszlódására a légkör jelentős befolyással van; hasonlóképen magyarázta a mágnestű napi és évi változásainak okait.
FARADAY érvelései, melyeket HUMBOLDT föltétlen helyesléssel fogadott, jelentősségükből sokat veszítettek, a mióta a napfoltok száma és a deklináczió-változások közötti összefüggés fölismertetett. Mégis, kiváló természetbúvárok oda nyilatkoztak, hogy az oxigénnek, mint olyan mágnesi anyagnak, mely a mérséklet évi és napi változásainak alá van vetve, kell, hogy a földmágnesség tüneményeire befolyása legyen. Valóban, úgy látszik, hogy a mágnestűn és a barométeren tett újabb észleletek összehasonlítása ezt a föltevést alaposan igazolja.
VII.
Faraday egyéb művei. – Tudományos jelleme.
FARADAY nagy fölfedezései négy kiváló tény körül, az indukczió, az elektrolízis, a polározódás síkjának forgatása a mágnesek által, végre a diamágnesség körül csoportosúlnak. Ezek között ismét, akár az eredmények meglepő újságát, akár pedig az elméleti következményeket tekintsük, első helyen áll az indukczió. Vizsgálatainak ez a csoportja, épen úgy mint a többi csoport valamelyike, elegendő lett volna nem csupán arra, hogy bármely fizikusnak nevét megörökítse, hanem arra is, hogy a föltalálónak egész életén át ugyanabban a csoportban a további kutatásokra bő anyagot nyújtson. FARADAY pedig mindegyik csoportban annyit tett, a mennyit csak egy kísérletező elmésségben, fáradhatatlan tevékenységben és ernyedetlen
* Exp. research. Ser. XXVI. Phil. Trans. 1851.
kitartásban egyaránt jeleskedő férfiú tehet. S mégis, FARADAY vizsgáló figyelmét nem kerűlte ki a fizikának egyetlen olyan kérdése sem, melynek eldöntése az általános igazságokra világosabb fényt vala derítendő; mindazok a kérdések, melyek megoldását a kísérleti módszerektől lehetett elvárni, FARADAY mesteri kezei között csakhamar a tényleges eldöntés fóruma elé kerűltek.
FARADAY tisztán chemiai vizsgálatai, melyek legkiválóbb eredménye a benzol fölfedezése volt, a chemiát jelentős tényekkel gazdagították. A gázok megsűrítésére vonatkozó vizsgálatai a chemiára és fizikára nézve egyaránt fontos elméleti következmények előzményeiül tekintendők. Lássuk még azokat a tárgyakat, a melyekről való ismereteink a FARADAY kezei által tetemesen bővűltek.
FARADAY bebizonyította, hogy a mérséklet tetemes növelése a mágnességet maradandóan megszünteti, s hogy az a mérséklet, melynél eme veszteség bekövetkezik, jóval alatta áll annak a mérsékletnek, melynél az illető testek mágnességet fölvenni már nem képesek.*
Az elektromos feszültségi sort (a dörzsölési elektromosságra nézve) tökéletesítette és megbővítette.
Döntő kísérletekkel megmutatta, hogy a statikai elektromosság csakis a vezetők fölületén székel.
Bebizonyította, hogy a víz párolgása az elektromosságnak nem forrása, s hogy az az elektromosság, melyet a kiáramló gőz fölvesz, s melyet ARMSTRONG egy hatályos gőzelektromos géppel nagy mennyiségben állított elő, a nedves gőz es a vezető cső surlódásából ered.**
FARADAY megmutatta, hogy az elektromos szikra hosszú-
* Effect of heat upon the absolute magnetic force of bodies, Phil. Trans. 1855.
** On the electricity evolved by the friction of water and steam against other bodies, Phil. Trans. 1843.
sága és színe függ a minőségétől ama gázoknak, melyeken átugrik.*
KEIR már 1790-ben azt az észleletet tette, hogy a tömény salétromsavba mártogatott vas passzív-vá válik, azaz híg salétromsav által többé föl nem oldatik. SCHÖNBEIN azt tapasztalta, hogy ugyanaz az eredmény elérhető akkor is, ha a vasat a vízbontóban pozitív elektródul használjuk, vagy pedig ha azt a levegőn egyszerűen izzítjuk. FARADAY bebizonyította, hogy a vasnak, valamint még némely más fémnek passzivitása a fölületén keletkező, szemmel nem látható vékony oxidrétegnek tulajdonítandó.**
FARADAY megvizsgálta a Gymnotus nevű hal elektromos szerveit és az ezek által kifejtett elektromos erő irányát. †
1850-ben fölfedezte az összefagyódást, mely tünemény, mindamellett hogy nagyon is mindennapi, kikerülte a megelőző búvárok figyelmét. Azóta ez a tünemény, a fagyás és olvadás kísérleti és elméleti törvényeivel kellő összhangba hozatván, világossságot vet a jég idomíthatóságára s az evvel összefüggő, a glecserek képződésében és mozgásában nyilvánuló nagyszerű természeti tüneményekre.
Mindezek fölemlítésével a FARADAY által kivívott eredmenyek képét ha teljessé nem tettük is, de legalább kiegészítettük. Szólanunk kellene még ama nagyszámú kísérletekről, melyekkel a már ismeretes fizikai elveknek igazságát a legszembetűnőbb alakban demonstrálta; azonban a már mondottakból is eléggé kitűnik, hogy a fizika története nem mutathat föl még egy olyan férfiút, ki az experimentális fizikát annyi új és oly fontos tényekkel gazdagította volna, mint FARADAY. S épen ez a
* On static induction (continued), Phil. Trans. 1838.
** On a peculiar voltaic condition of iron, Phil. Mag. 1836.; On the causes of neutrality of iron in nitric acid, Phil. Mag. 1837.
† On the character and direction of the electric force of the Gymnotus, Phil. Trans. 1839.
körülmény kiváló érdekűvé teszi a FARADAY szellemi műhelyébe, eszméi világába való pillantást.
FARADAY a szó szoros értelmében autodidakta volt. Oly szegényes körülmények között nevelkedett föl, hogy csak a legelemiesebb oktatás jótéteményeiben részesülhetett. Láttuk, miként erőlködött, hogy e korlátolt nevelés hiányait pótolja, hogy korán fejlődő tehetségeinek tudományos táplálékot nyújtson. Szellemi fejlődése történetében egyedüli szerencsés körülményül azt lehet fölhozni, hogy HUMPHRY DAVY-ben elég jókor hathatós pártfogóra talált: az alárendelt állomás, melyet ez a kitünő pártfogó neki szerzett, elegendő volt, hogy fölsegítse a legfényesebb pályára, melyet experimentális fizikus valaha befutott.
FARADAY szellemi fejlődésének ez a módja nem lehetett hátrányok nélkül, de abban bizonyos előnyöket sem lehet félreismernünk. FARADAY szelleme nem volt elméleti nézetek által már előre is bizonyos meghatározott irányba terelve, a tünemények reá sokkal közvetetlenebbül hatottak, mint arra, ki előzetes tanulmányainál fogva minden új jelenséggel szemben mindenekelőtt arra gondol, hogy miként lehetne s miképen kellene a szemlélteket egyik-másik kész elmélet testére szabni. Ez a korlátozottság sok esetben megakadályozta volna FARADAY-t a tünemények reális természetének fölismerésében s ez által az egynemű tények egész csoportjának fölfedezésében. A hátrányok főképen a mathematikai gondolkodás-mód hiányában nyilvánúltak.
FARADAY-t igen sokan tisztán csak induktív búvárnak tekintették; azonban ezt a nézetet maga FARADAY tudományos munkássága alaposan megczáfolja. Így példáúl TYNDALL tanúsága szerint, FARADAY, midőn a legnagyobb fölfedezését tette, egészen el volt telve AMPÈRE elektrodinamikai elméletével és száz meg száz kísérletet csak azért hajtott végre, hogy az ebből az elméletből vonható dedukcziókat megvizsgálja. AMPÈRE elmélete volt az, mely FARADAY-nak a természeti
erők kölcsönösségéről alkotott szilárd meggyőződését az elektromosság és mágnességre vonatkozólag arra a fokra érlelte, hogy öntudatosan és biztos siker reményével foghatott a kölcsönösség kísérleti demonstrácziójához. Persze, az elméleti téren FARADAY egészen más magatartást tanúsított, mint a kellő elméleti előképzettséggel rendelkező többi kiváló fizikus. Az imént említett eset a legalkalmasabb arra, hogy közötte és példáúl AMPÈRE között párhuzamot vonjunk. AMPÈRE-t jó eleve mathematikai spekulácziók vezérelték; a mágnesek konstitucziójára vonatkozó elmélete az áramok kölcsönhatásának mathematikai tanúlmányozásából származó eredmény volt. Másképen áll a dolog FARADAY-vel: elmélkedései kiinduló pontjai az érzékileg észlelhető eredmények valának; főtörekvése abban állott, hogy az eredmények okait is, mintegy – ha szabad e kifejezéssel élnünk – megérzékiesítse. Az elektromosság vezetéséről, az elektrolízisről s az elektromos és mágneses megosztásról alkotott képzeletei egyaránt tanúskodnak arról, hogy mindig arra törekedett, hogy a tünemények lefolyásának benső lényegét tekintet nélkül a bizonyos tényezőkkel okozatosan összefüggő erők mikénti működésétől, egyedül a végeredménynyel tapasztalati összhangban álló elemi proczesszusokra vezesse vissza. Sok kísérletét csakis elméleti nézeteinek igazolása végett hajtotta végre, s ha FARADAY az elméletekkel csínján bánt s aránylag igen csekély elmélettel lépett föl, ezt csak annak kell tulajdonítanunk, hogy minden olyan nézetet, mely a kísérleti próbákat ellenmondás nélkül ki nem állotta, elvetett. FARADAY-ben számos elmélet és hipothézis fogamzott meg, s ha ezek a tudományos világ tudomására nem jutottak, ez csak azt bizonyítja, hogy igazolásuk czéljából tett kísérletek sikertelenek maradtak. S mivel még akkor is, midőn a kísérletek sikere várakozásait igazolta, elméleti nézeteit nem mindig terjesztette elő, sőt gyakran az elméleti utólagos megállapításoknak is ellenszegült: úgy látszott, mintha kiváló fölfedezéseinek jelentős része inkább valamely szerencsés inspirácziónak,
mint bizonyos előre megállapított alapelvek öntudatos és következetes alkalmazásának eredménye lett volna. FARADAY az elméleti nézetek alkotására szüntelenül törekedett, e törekvés nélkül nem hozhatta volna létre sokoldalú s természeti tünemények ezerféle változataira kiterjeszkedő kísérleti eredményeit. S ha egyszer valamely kísérleti ténynek birtokába jutott, a tény sokáig elszigetelve nem maradt, mert éppen a spekulácziói által vezéreltetve, csakhamar fölismerte a ténynek a tünemények egész csoportjára kiterjedő jelentősségét. "Kísérleteinek szellemére gyakorolt hatását, mondja TYNDALL, néha-néha összehasonlítottam valamely nagyon gyulékony anyaggal, melyet az olvasztókemenczébe vetünk; minden új ténynek hozzájárulása abban azonnal hőt és fényt fejlesztett. A fény a szellemből fakadt s oda segítette őt, hogy a tények határán túl messzire tekinthessen, a hő pedig kedélyéből fakadt s arra biztatta őt, hogy az újonnan föltárt tért egészen meghódítsa. De mindamellett hogy képzelő tehetsége határtalan volt, azt mégis erőteljes lovag módjára megfékezte s soha sem engedte meg neki, hogy értelmét a nyeregből kivesse. Élénk fantáziájából eredő eme tágas látókörével a legcsekélyebb kezdetektől fölemelkedett a legmagasztosabb czélokig." *
Még csak néhány olyan esetet akarunk előterjeszteni; melyekből világosan kitűnik, hogy FARADAY elméleti konczepczióiban mily szigorúan ragaszkodott a pozitív fogalmakhoz s mily állhatatosan törekedett arra, hogy az elméleti nézeteket a legcsekélyebb részletekig is érzékileg fölfoghatóvá tegye.
FARADAY 1844-ben a Royal Institutionban tartott esti előadásaiban megtámadta és elvetette DALTON atómos elméletét. FARADAY nem arra gondolt, hogy ez az elmélet a chemia tényeit teljesen kimagyarázza, s ennélfogva mint elmélet épen olyan jogosúlt, mint példáúl a gravitáczió elmélete, mely a bolygók mozgásának tényeit kimagyarázza, hanem előtte az
* TYNDALL, i. m. p. 103.
elmélet és a valóság objektív lehetőségének kérdése lépett előtérbe. Az a föltevés, hogy az anyag nem folytonos, hanem részecskéi bizonyos közökkel választatnak el egymástól, szerinte az elektromosság alaptüneményeit kimagyarázni képtelen. Az atómos elmélet szerint az anyagi tömegeknek egyedüli összefüggő része a tér ; FARADAY mármost kimutathatni vélte, hogy ez a föltevés teljes ellenmondásban van az anyagok vezető képességével: mert ha a szigetelőkben, példáúl a sellakban maga a köztér vezető volna, akkor valamely finom fémes szövethez kellene hasonlítania, mely szövet a sellakot minden lehető irányban áthatja, holott a tapasztalás szerint a tér hasonlít a fekete pecsétviaszban levő viaszhoz, mely a pecsétviaszban szétosztott szénrészecskéket körülveszi és elszigeteli; tehát a tér a sellakban szigetelő. Ellenben ha a tér a fémekben is, melyeknek részecskéit szintén körülveszi szigetelő volna, az elektromosság nem mehetne át atómról-atómra, mivel pedig az átmenet tényleg megvan, következik, hogy a tér a fémekben vezető.
Ilyen nézetek, melyeket minden egyébtől eltekintve, FARADAY saját megosztás-elméletével lehetne megczáfolni, FARADAY előtt elég nyomósaknak látszottak arra nézve, hogy az atómos elmélet helyébe az anyag folytonosságának elvét, s az atómok helyébe az erőczentrumokat tegye. Ez által elejtette a tömeg és a tehetetlenség fogalmát, melynek az elektromosság és a mágnesség körében nincs ugyan értelme, de a melyet a dinamika nem nélkülözhet.
FARADAY nemcsak az anyagról, hanem még az erőkről is a többi fizikusokéitól egészen eltérő képzeleteket alkotott. Szerinte az erő olyas valami, a mi azon az egyenes vonalon, melynek irányában működik, tényleg megvan; a nehézség-erő is a teren át egyenes vonalakban működik, mely vonalak a Naptól a Földig húzódnak. Úgy látszik, hogy FARADAY emez erővonalak fogalmát a mágnes-sarkok körül bizonyos vonalak mentén összecsoportosuló vasreszelék elrendezkedéséből merí-
tette; annyi bizonyos, hogy a mágnesi erővonalak hipothézisét a vasreszelék közvetetlen szemléletére alapította. A mágnesség tanában ez erővonalaknak bizonyos tekintetben észszerűségük van, bár az ilyen erő-konczepczió, mely elvégre az erőhatások összetételében gyökeredzik, a mechanikai elveken kívül más föltételekre nem szorúl. Azonban FARADAY evvel a sajátszerű erőkonczepczióval az elektromosság és mágnesség tüneményei körében egészen otthonosan mozgott, s azt a mágnesség, a diamágnesség, a kristályok mágnessége, főképen pedig az indukczió tüneményeivel okozatos összefüggésbe hozta. FARADAY úgy vélekedett, hogy az erővonalak segítségével az éter hipothézisét fölöslegessé teheti: szerinte a fény és sugárzó hő ezeknek a vonalaknak megrendüléséből áll, s a hullámelméletet ebben az értelemben fogadta el. Különben FARADAY az ilyen sajátszerű konczepcziókhoz makacsúl nem ragaszkodott, s mindig kész volt azokat megváltoztatni, vagy teljesen abba hagyni; több ízben nyíltan bevallotta, hogy azokat csak bizonyos szellemi benyomások alatt hozta létre s nem kívánja, hogy valaki azokat valamely biztos megállapodás eredményeiként tekintse.
Látnivaló, hogy FARADAY összes tudományos tevékenységén az elméletek és spekulácziók hosszú lánczolata vonúl át, s hogy folytonosan a realitás felé törekvő filozófiai szellemi irányzata mellett méltán kívánhatta, hogy a fizika a természetfilozófiának, s a fizikus pedig a filozófusnak nevét megtartsa.
VIII.
Faraday magánélete, jelleme. – Halála.
FARADAY 1827-ben a Royal Institutionen, mint BRANDE utóda, a chemiai tanszéket nyerte el. Egyéb hivatala nem is volt; s mindamellett hogy a külföld őt kitüntetésekkel elhalmozta, saját hazájában a legmagasabb tudományos méltóságot, a Royal Society elnöki tisztét, nem viselte. FARADAY a formai kitüntetésekre s a hír külső jeleire mentül kevesebbet adott,
pedig a legmagasabb kitüntetéshez vezető út előtte nyitva állott; csak akarnia keltett volna, s honfitársai kitüntető bizalma őt méltóságokkal elhalmozta volna. Midőn lord WROTTESLEY lemondása után a Royal Society-ben az elnöki szék betöltendő vala, a társaság bizottságának egy küldöttsége fölkérte FARADAY-t az elnöki tisztség elfoglalására. De ő minden sürgető kérelemnek ellenállott; barátai rábeszélése hasztalan volt. "Egyszerűen FARADAY-nek kell maradnom," ezt felelé ő a biztató TYNDALL-nek, s hozzá tette "csak azt akarom önnek mondani, hogy ha azt a kitüntetést, melylyel a Royal Society engem fölruházni akar, elfogadnám, nem bízom magamban, hogy szellemi erőm csak egy évig is megtöretlen maradna." *
NORTHUMBERLAND herczeg halála után a Royal Institution mit sem óhajtott forróbban, mint azt, hogy FARADAY ez intézetnek elnöke legyen, hogy pályafutását úgy végezze be mint elnöke azon intézetnek, melybe egy félszázad előtt heti zsolddal lépett. De FARADAY erről a hivatalról sem akart hallani. A nyugalom és a szellemi függetlenség utáni vágya most sem hátrált a kitüntetés csábító ingere elől.
FARADAY nemcsak a kitüntetések, hanem e földi javak iránt is közönyös volt, s csak annyival akart bírni, a mennyiből családját tisztességesen föntarthatta. Mégis, midőn szorúlt anyagi körülmények közé jutott, a mi ugyan csak egyszer történt meg, nem átallotta, hogy tudományát üzleti szempontból értékesítse. 1830-ban barátja, RICHARD PHILLIPS számára elemzéseket hajtott végre, mely munkája jövedelmét mintegy 1000 font sterlinggel szaporította. Ez a mellékjövedelem a következő két évben fokozódott, s csak akarnia kellett volna, és könnyű szerrel évi 5000 fontnyi mellékjövedelemre tehetett volna szert. Csakhogy ekkor le kellett volna mondania arról, hogy idejének legnagyobb részét tudományos vizsgálatoknak szentelje, már pedig ez a gondolat távol maradt tőle, s ha látjuk, hogy
* TYNDALL, i. m. p. 150.
három éven át tudományos, rendkívüli elfoglaltsága mellett is jövedelmei szaporításán fáradozott, ezt csakis szorúlt viszonyainak kell tulajdonítanunk, a melyekben saját szavai szerint "végleg el kellett magát határoznia, hogy a pénzszerzést, vagy pedig a tudományt tűzze-e ki élete czélpontjáúl." FARADAY mellékjövedelmei 1832 óta figyelemre alig méltó összegekre apadtak le, s csak 1845-ben, midőn a haswell-i kőszénbányákban történt robbanás megvizsgálásával bízatott meg, rúgtak 112 fontra. "Ha élete folyását szemléljük, mondja TYNDALL, látjuk, hogy ez a kovácsfiú és egykori könyvkötő-segéd szabadon választhatott egy részről 150,000 font str. vagyon és másrészről a fejletlen tudomány között. Ő az utóbbit választotta s mint szegény ember halt meg." *
1835-ben Sir ROBERT PEEL, a híres államférfiú és akkori kormányelnök FARADAY-nek penziót [évdíjat] akart felajánlani, azonban még mielőtt szándékát végrehajthatta volna, a kormányról lelépett. April 20-án FARADAY Sir JAMES SOUTH részéről értesült a híres államférfiú dugába dőlt tervéről. FARADAY erre a levélre írt válaszában (melynek elküldését azonban apósa megakadályozta) a következőket mondotta: "Reménylem, hogy ön nem fogja azt gondolni, hogy önnek irántam tanúsítandó jóságát nem ismerem el, vagy önnek érdekemben tett fáradozásait nem méltánylom, ha kijelentem, hogy én penziót mindaddig, míg képes vagyok életszükségleteimet megkeresni, el nem fogadhatok. Ne tessék ebből nézeteimre hamaros következtetést vonni. Ellenkezőleg, úgy hiszem, hogy a kormánynak teljesen igaza van, ha a tudományt megjutalmazza és támogatja. S azt is szívesen elhiszem, hogy szerény törekvéseim ilyen elismerésre méltóak, mivel ilyet nekem szántak, s azt gondolom, hogy a tudomány férfiai helyesen járnak el, ha efféle penziókat elfogadnak; mindazonáltal nem akarok fizetést elfogadni olyan szolgálatokért, melyeket valósággal nem tettem, midőn még képes vagyok az életföntartásomra valót megszerezni." **
* TYNDALL, i. m. p. 148.
** TYNDALL, i. m. p. 200.
Lord MELBOURNE, PEEL utódja, FARADAY-t látni kívánta. MELBOURNE FARADAY előtt furcsa nyilatkozatokat tett, a többi között a tudósoknak és íróknak szánt penzió-rendszert humbugnak nevezte. FARADAY még az nap írt a nemes lordnak, s a neki szánt penziót szépen megköszönte. A kormányelnök először tréfára vette a dolgot, de később nagyon megrestelte botlását. Egy előkelő hölgy, ki FARADAY-nek és az elnöknek egyaránt jó ismerőse volt, a dolgot ki akarta egyenlíteni, de FARADAY hajthatatlan maradt, s olyan kívánságot fejezett ki, melynek teljesítését "sem nem várhatta, sem nem követelhette." Mindazonáltal a kívánság teljesíttetett, mert a lord FARADAY-t őszintén megkövette.
FARADAY rendkívüli önzetlenségével rend- és igazságszeretete, polgári és családapai erényei egyaránt vetekedtek. Irigység soha sem fért hozzá; más tudósok érdemes műveit nemcsak hogy a legnagyobb elismeréssel fogadta, hanem a mások, különösen az ifjabb búvárok vizsgálatait tanácscsal és tettel támogatta. Még él Angolországban egy olyan tudományos nemzedék, mely a FARADAY-vel való tudományos és baráti érintkezést legfőbb büszkeségei közé számítja.
FARADAY származását sohasem tagadta meg, sőt ifjúkori emlékei előtte mindig kellemesek valának. 1841 aug. 2-án svájczi tartózkodása alkalmával ezt írta naplójába: "A czipőszögek gyártása itt eléggé jelentős, s kellemes ezt a munkát nézni. Szeretem a kovácsműhelyt s mindazt, a mi a kovácsmesterségre vonatkozik. Apám kovács volt." *
Lássuk még FARADAY-nek a természettudományi oktatásra vonatkozó nézeteit. 1862-ben a nyilvános iskola-bizottság tagjainak e tárgyban hozzá intézett kérdésére, a többi között a következőket felelte: "Hogy a természettudományi ismeretek, melyekben a világ az utolsó ötven évben oly bőségesen részesült, úgyszólván érintetlenek maradtak; hogy nem tétetnek elegendő kísérletek arra nézve, hogy azok a felserdülő ifjúsággal közöltessenek, hogy az ifjúság e dolgokba bevezettessék: mindez
* TYNDALL, i. m. p. 74.
előttem olyan különösnek látszik, hogy alig vagyok képes megérteni. Mindamellett, hogy a látszat szerint az oppozíczió fogyatkozó félben van, azt mégis bajos lesz leküzdeni. Hogy annak mégis le kell küzdetnie, ebben semmiféleképen sem kételkedem." FARADAY azt szokta volt mondani, hogy "húsz évi munka kell ahhoz, míg fizikai dolgokban az ember férfiúvá érlelődik, mindaddig csak a gyermekkor állapotában marad." E nyilatkozatával összhangban van az a felelete, melyet a bizottság ama kérdésére adott, hogy melyik kor a legalkalmasabb a fizikai tanulmányok megkezdésére: "Úgy hiszem, mondá FARADAY, hogy e kérdésre csak több évi tapasztalat után lehet felelni. Részemről csak annyit mondhatok, hogy az ifjuság számára karácsonykor tartott előadásaim alkalmával sohasem találtam olyan gyermeket, mely nagyon fiatal lett volna arra, hogy azt, mit neki mondottam, meg ne értse. Közülök sokan az előadás után oly kérdéseket intéztek hozzám, melyek mutatták, hogy a dolgot értették." "A természettudományok tanúlmányát, mondá még FARADAY, a szellem pompás iskolájának tartom. Ama törvények mellett, melyeknek a teremtő minden teremtett lényt alávetett, s az anyagnak és az anyag erőinek egysége és változhatatlansága mellett az értelem nevelésére jobb iskola nem lehetséges." *
1866 telén FARADAY testi ereje teljes fogyatékán volt. Csak a HOLTZ-féle elektromos gép iránt tanúsított élénk érdeklődést, az utolsót azok közül, melyeket eredményekben gazdag életében oly sokszor tanúsított. A következő év tavaszán teljesen elgyengült, közbe-közbe félre beszélt; a végkimerülés még ugyanazon tavaszon állott be.
FARADAY 1867 aug. 25-én, Hampton-Court-ben 76 éves korában halt meg. Életének legszebb emléket barátja, JOHN TYNDALL állított biografiájával.
* TYNDALL, i. m. p. 207.