Наряду с изучением стали Фарадей проводил исследования иного характера. Так, он установил, что в результате действия хлора или паров иода на голландскую жидкость[326] образуется кристаллическое вещество[327]. При действии хлора на различные органические вещества Фарадей получил еще несколько подобных соединений. Он проанализировал их и установил состав. Одно из них мы сегодня называем тетрахлорэтиленом. В то время органическая химия как наука еще не существовала; полученные соединения Фарадей называл хлористыми углеродами[328].
1821 год был знаменательным в жизни ученого. Оценив способности и труд Фарадея, члены Королевского общества избрали его главным руководителем лабораторий Института. В том же году он женился на дочери лондонского ювелира — Саре Барнар.
Молодожены поселились в собственном доме — он занимал тогда несколько комнат в пристройке Королевского института. Жили они очень скромно. Жена умела создать Фарадею атмосферу, в которой можно было спокойно работать. Он продолжал работать в тесном контакте с Дэви. Теперь их занимала проблема сжижения газов. Значительно увеличив давление, Фарадею удалось получить жидкий хлор — желтовато-зеленую жидкость. Работу затрудняло то обстоятельство, что во многих случаях давление оказывалось недостаточным для снижения газов: ведь насосы были далеки от совершенства.
— Чтобы создать достаточно высокое давление, надо, видимо, действовать как-то иначе, — задумчиво сказал Дэви.
— По-моему, насос — лучшее средство для этой цели, — ответил Фарадей.
— Нет, у меня другая идея. Думаю, что если подобрать вещества, при смешении которых выделяется газ, и быстро запаять сосуд, то образовавшийся газ создаст очень высокое давление.
— Но для этого нужны прочные металлические сосуды, а тогда мы не сможем вести наблюдение за процессами.
— Попробуем провести опыты с толстостенными стеклянными трубками. Запаяв трубку с обоих концов и изогнув ее в форме лука, мы получим очень удобный сосуд для работы. В одно колено поместим химикаты, которые образуют газ, другое колено погрузим в охлаждающую смесь, чтобы собрать там сжиженный газ.
— Опыт чрезвычайно опасен, но идея остроумная и ее стоит проверить на практике.
Фарадей приготовил стеклянную трубку. Один ее конец запаяли и.после того, как трубка остыла, ученые поместили в нее поваренную соль и серную кислоту. Тяжелые, удушливые пары начали выходить из трубки, но исследователи тут же запаяли второй ее конец. Дэви поместил пустое колено трубки в ледяную баню, а другое, в котором находилась смесь соли и кислоты, стал слегка нагревать. Вскоре в охлаждаемом колене трубки появилась бесцветная прозрачная жидкость — сжиженный хлористый водород. Этот успех приободрил Дэви и Фарадея, и они начали усиленную работу по сжижению газов. Однако очень часто изогнутые стеклянные трубки, даже из очень толстого стекла, не выдерживали высокого давления и взрывались. Несмотря на большую опасность, Фарадею удалось сжижить сернистый газ, сероводород, углекислый газ, аммиак, окись азота, а также некоторые другие газы. Ученые попробовали получить жидкий кислород, азот и тетрафторид кремния, но все их попытки оставались пока безуспешными. Трубки взрывались со страшной силой, смелые исследователи рисковали жизнью. Эти опыты Фарадей и Дэви проводили в то время, когда о свойствах газов было очень мало известно. Тогда еще не знали, что каждый газ имеет критическую температуру, выше которой его невозможно сжижить ни при каких условиях. Газы, которые Фарадею не удалось сжижить, имели критическую температуру намного ниже 0°С. Такие температуры он не мог получить путем обычного охлаждения сосудов, и в результате все его усилия оказывались безуспешными.
Исследования по сжижению газов были прерваны неожиданной вестью, которую принес Дэви. Он вошел в лабораторию и, протянув Фарадею только что вышедший номер научного журнала, сказал, задыхаясь от волнения:
— Прочитайте эту статью! В ней даны очень интересные сведения. Датский физик Эрстед открыл, что магнитная стрелка отклоняется, находясь вблизи проводника, по которому идет электрический ток.
— Это подтверждение моей идеи, — возбужденно воскликнул Фарадей. — Я всегда считал, что у электричества и магнетизма одна и та же природа. И все-таки, чем автор статьи объясняет это отклонение?
— Объяснений пока нет, сообщается лишь сам факт.
— Для проверки можно повторить описанные опыты. Возможно, нам удастся проникнуть в суть явления.
Ученые занялись экспериментами, но вскоре Фарадей вынужден был продолжить работу один, так как Дэви занялся другими исследованиями. В конце 1821 года Фарадей закончил опыты. Ликующий, он вышел из лаборатории и отправился домой — в лоно спокойствия.
— Сара, сегодня у меня двойной праздник. Во-первых, я нашел окончательную формулировку нового закона: магнитная стрелка отклоняется точно под прямым углом к направлению электрического тока. А во-вторых, достроил прибор, в котором магнит может непрерывно вращаться вокруг неподвижного проводника.
— Майкл, я слабо разбираюсь в этих вещах, но искренне рада, если это так важно для тебя.
Фарадей установил принцип работы электромотора, однако развить идею до конца ему не удалось[329].
Чета Фарадей мирно и счастливо встретила новый, 1822 год. Этот и последующие годы были исключительно плодотворными для ученого.
Члены Королевского общества понимали, что молодой руководитель лабораторий института, Майкл Фарадей, вырос как ученый благодаря своему упорству и тяге к знаниям. По предложению Уолластона и Гершеля[330] и с одобрения большинства Фарадей был избран членом Лондонского королевского общества. Это произошло в 1824 году. Годом позже Общество организовало курс лекций, с которыми Фарадей выступал каждую пятницу. Вскоре он завоевал репутацию отличного лектора. Он умел наглядно и просто объяснять самые сложные и запутанные вопросы. Его лекции посещались не только студентами, но и многими интересующимися наукой людьми. В 1827 году он был избран профессором.
В это время Фарадей стал работать в близком контакте с Гершелем. Молодой Гершель занимался изучением света. Для его исследований необходимы были самые разнообразные оптические приборы. Для их изготовления нужно было специальное оптическое стекло. Гершель обратился за помощью к Фарадею.
— Джордж Доллонд[331] выполнил все мои пожелания и сконструировал очень сложные приборы, но качество стекла линз меня не устраивает. Нужно стекло с лучшими свойствами преломления света. Я осмелюсь, господин Фарадей, попросить вашей помощи.
— В каком смысла?
— Попытайтесь создать стекло с хорошими преломляющими свойствами.
— Пожалуй, я попытаюсь помочь вам. Печь в подвале института, в которой когда-то варили сталь, еще сохранилась. Первые опыты проведем там. Для начала нам понадобится только несколько специальных тиглей.
Почти пять лет Фарадей получал и исследовал разнообразные сорта стекла. Он получил тяжелое боросиликатное стекло с очень хорошими оптическими свойствами[332]. Были получены и другие виды стекла. Однако постепенно Фарадей потерял интерес к этой работе. Его по-прежнему увлекало электричество. Но его аппаратура для исследований давно покрылась пылью: после смерти Дэви никто не занимался этими вопросами. Летом 1831 года Фарадей оставил все другие исследования и целиком посвятил себя этой проблеме. За короткий промежуток времени он открыл принцип действия трансформатора и динамомашины, явление электромагнитной индукции. Особенно интересными ему показались вопросы, связанные с прохождением электрического тока через различные вещества. Фарадей установил, что водные растворы некоторых веществ проводят электрический ток. Два конца проводника, которые он погружал в раствор электролита, были названы им электродами[333]. В это время он нередко встречался и беседовал с Реверендом Уэвеллом[334], занимавшимся историей науки.
