Идея «магнитных силовых линий» была использована Майклом Фарадеем вначале только в качестве метода визуализации "магнитной силы".
Если к хаотично рассыпанным на листке бумаги железным опилкам поднести с обратной стороны бумажного листа стержневой магнит, то железные опилки выстроятся между полюсами магнита в определенный порядок так, как будто они располагаются вдоль невидимых глазу кривых линий - "линий магнитной силы". Если передвигать этот магнит по обратной стороне листа, то и железные опилки будет следовать за ним, сохраняя порядок своего расположения. А затем, если убрать магнит от листа бумаги с железными опилками, опилки опять могут принять хаотичное расположение. Стало понятно, что присутствие магнита как-то управляет и систематизирует расположение железных опилок, т.е. магнитная сила управляет железными опилками, распределяя их вдоль невидимых глазу кривых линий.
Поскольку каждая железная опилка представляет собой миниатюрный магнит, "линию магнитной силы" можно представить как линию, описываемую очень тонкой магнитной стрелкой, которую перемещают в одну или другую сторону, по направлению длины этой линии, так, что игла постоянно как бы касается невидимой линии, т.е. является касательной к линии ее движения.
Чем больше Майкл Фарадей экспериментировал и изучал поведение магнита и железных опилок, тем больше он приходил к мысли, что есть что-то большее, чем просто визуализация, есть что-то, что существует реально, но скрыто от глаз.
И проявление этого что-то и есть его влияние на железные опилки. Майкл Фарадей "играл" с этой идеей в течение многих лет, но постепенно стал приверженцем понимания реальности силовых линий - пустое пространство было вовсе не пустым, а "полным этой почти материальной субстанции", которая, казалось, "распространяет магнитное влияние" из одного места в другое. Эти железные опилки, эти крохотные магниты лежащие на плоском листе бумаги - они всего лишь показывают глазу плоский срез реального трехмерного "магнитного воздействия". Это умозаключение настораживало Майкла Фарадея. Он понимал, что эти идеи не станут популярными среди ученых. Во-первых, эти силовые линии не носили ньютоновского характера - они искривлялись, более того - были круглыми. И это не самое страшное, было еще хуже то, что они словно наделяли само пространство "чем заняться". Согласно ньютоновскому пониманию, пространство только создавало «место». Но, оно само никак не могло "чем-то заниматься кроме этого".
А силовые линии магнита, если они реальны - они заполняют само пространство. Но тогда, это будет уже не просто "место". У Майкла Фарадея, возникали проблемы с принципом Исаака Ньютона мгновенного действия на расстоянии: одно тело могло повлиять на другое мгновенно и не имея ничего между ними. И научное сообщество в то время, особенно в Британии, родине Исаака Ньютона - пришло к миру с мгновенным действием на расстоянии. На тот момент у Майкла Фарадея в голове были такие противоречия. И он не решался придать этим идеям публичности.
Чтобы смягчить последствия своих размышлений и не сильно вступать в конфликт с ньютоновским мировоззрением, Майкл Фарадей сделал "ход конем". Он написал:
- " Я хочу ограничить понимание выражения «линия магнитной силы», так что оно не должно подразумевать ничего, кроме состояния силы в любом данном месте. Что же касается самой силы и ее направления - не должно включать (в настоящее время) какую-либо идею о природе физической причины явлений или быть связанным с такой идеей, или каким-либо образом зависит от нее".
С этого момента произошло рождение "силовой магнитной линии".
Т.е. просто некой силы возникающей в некоторой точке, без выяснения ее природы.
Дальше, он немного сам себе подыгрывает:" Тем не менее, нет ничего неправильного в попытке представить метод, с помощью которого физические силы либо возбуждаются, либо существуют, либо передаются. Ни тогда, когда они установлены путем эксперимента при представлении их каким-либо методом, который мы принимаем для представления простых сил, при условии, что при этом не вносится никаких ошибок. Наоборот, когда естественная истина и представление о ней наиболее близко совпадают, тогда мы наиболее продвинуты в наших знаниях".
Затем, он описывает аналогичные примеры: "Теории излучения и эфира представляют такой случай в отношении света. Идея жидкости или двух жидкостей для электричества и там была выдвинута еще одна идея тока, которая действительно имеет такое влияние на ум, что иногда ставит науку в замешательство в отношении истинного характера физических факторов, и, возможно, так и происходит даже сейчас, в такой степени, о которой мы сейчас просто не подозреваем".
После этого он пишет очень важную мысль, которая вскоре получит свое продолжение, но уже руками другого человека:
"Аналогично происходит с идеей магнитной жидкости с предположением о магнитных центрах действия, результирующие которых находятся на полюсах. Как магнитная сила передается через тела или через пространство или каким-то промежуточным фактором - мы не знаем. Мы знаем результат - просто действие на расстоянии, Точно также мы не знаем как в случаях с гравитацией, так в случаях со светом, теплом, электрическим током и (как я полагаю) со статическим электрическим действием. Идея магнитных жидкостей применительна к магнитным центрам не включает в себя идею вида передачи- это только идея самой передачи силы. Тем не менее, поскольку конкретный метод представления силы не включает в себя способ передачи, следовательно этот метод не опровергается. И тогда, тот метод изображения(представления), который с ним гармонирует, может быть наиболее верным в природе. ............со своей стороны, принимая во внимание связь вакуума с магнитной силой и общий характер магнитных явлений, я более склоняюсь к мысли, что при передаче силы происходит именно такое действие, чем просто притяжение и отталкивание на расстоянии. Такое действие может быть связано с функцией светоносного эфира. Ведь это не так уж и маловероятно, если светоносный эфир существует, он должен иметь и другие проявления, а не только передачу излучений".
Т.о. материализацию магнитных силовых линий он пытается увязать с идеей светоносного эфира, считая, такое предположение вполне вероятным.
Однако главная материализация силовой магнитной линии в голове самого Майкла Фарадея произошла еще в 1831 году, в котором описывал свое открытие электромагнитной индукции. Он представил этот закон в виде проводящего контура из проволоки, перерезающей (дословный перевод с англ.) магнитные кривые и определил его следующим образом:
- "Под магнитными кривыми линиями я подразумеваю линии магнитных сил, которые можно было бы изобразить железными опилками, или тех, к которым очень маленькая магнитная стрелка могла бы образовать касательную. Если контур из проволоки будет параллелен силовым магнитным линиям, тока не будет. Только когда силовые линии перережут провод, потечет ток."
Говоря другими словами, возникновение тока зависит от того, как проводящий контур проходит через магнитные силовые линии - параллельно магнитным силовым линиям или поперек них.
В случае нематериальных магнитных силовых линий, не должно быть разницы от направления движения проводящего контура, но появление тока в одном случае и его отсутствие в другом случае- является прямым доказательством реального существования магнитных силовых линий. Пришло время сделать серьезный шаг - в 1837 году он прочитал Королевскому обществу одиннадцатую книгу из серии "Экспериментальных исследований в области электричества" и предположил, что силовые линии, возможно, не просто "умственный костыль", а реальный. Это было прямое нападение на Британскую научную основу и реакция была неприятной.
За разные предположения Майкла Фарадея критиковали много раз. Он объяснил это тем, что его образованные коллеги были слишком осторожны и привязаны к своим предубеждениям. А его коллеги указывали, что Майкл Фарадей был блестящий экспериментатор, но не имел достаточного образования и часто был не в себе, когда отважился на спекулятивные идеи высказываемые в научном сообществе образованных людей.
В 1845 году Майклу Фарадею было уже 54 года, но этот год был не менее ярок, чем 1831. В 1845 году он дал более точное определение нескольким важным понятиям:
- под линейной магнитной силой, магнитной силовой линией или магнитной кривой, я подразумеваю то проявление магнитной силы, которая проявляется в линиях, обычно называемых магнитными кривыми и которые в равной степени существуют как проходящие от или к магнитным полюсам, так и образующие концентрические линии или круги вокруг провода электрического тока.
- под электрической силовой линией я понимаю силу, действующую на линиях, соединяющих два тела, действующих друг на друга согласно принципам статической электрической индукции, которые также могут представлять собой как кривые, так и прямые линии.
Кроме этого, в 1845 году Майкл Фарадей впервые употребил понятие "поле". Это был следующий новый и важный шаг, ставший неким итогом его очень долгих размышлений.
- " Концы стержневого магнита образуют противоположные магнитные полюса, куда приходят и уходят магнитные силовые линии, пространство образованное между магнитными полюсами представляет собой магнитное поле, которое между ними может иметь большую или меньшую протяженность, пропорционально изменяя интенсивность магнитных силовых линий".
Магнитное поле здесь понимается как область пространства между двумя магнитными полюсами обладающая магнитными свойствами. Кроме того, Майкл Фарадей как бы жестко зафиксировал магнитное поле между полюсами. Он определил два направления относительно этого закрепленного магнитного поля : осевое и экваториальное направления, т.е. вдоль или через магнитные силовые линии. В частности он пишет: «Мне часто придется ссылаться на два главных направления положения относительно магнитного поля, чтобы избежать путаницы, я буду использовать два условных термина:
- Направление от полюса к полюсу или вдоль линии магнитной силы, Я назову это осевым направлением.
- Направление, перпендикулярное осевому, т.е. пересекающее линию магнитной силы; и по времени, и по отношению к пространству между полюсами -это экваториальное направление.
Во многих других местах своих трудов, он использовал выражение «магнитное поле»:
- "Теперь я попытаюсь рассмотреть, какое влияние оказывают парамагнитные и диамагнитные тела, рассматриваемые как проводники, на силовые линии в магнитном поле. В качестве такого поля можно принять любую часть пространства, через которую проходят линии магнитной энергии, и без них, вероятно, не существует пространства. Состояние поля может различаться по интенсивности изменения от точки к точке, вдоль линий или поперек, но для настоящего рассмотрения будет лучше предположить, что поле одинаковой мощности повсюду, и я ранее описал, как это может быть создано в определенном ограниченном пространстве. В таком поле мощность не меняется ни вдоль, ни поперек линий, но различие направлений так же велико и важно - "осевое" или "экваториальное", в зависимости от того, параллельно ли оно или поперечно магнитной оси".
Кроме того, что Майкл Фарадей наделил поле незримой основой, в которой находятся магнитные силовые линии, для поля он определили еще одну уникальную особенность. Сущность поля позволяла предположить, что взаимодействие между телами находящимися в магнитном поле происходит не мгновенно через пустоту, а от точки поля к точке поля, т.е. через само поле. Что означало очень важное - существование процессов локального взаимодействия, т.е. процессов близкодействия, которые протекают с конечной скорость. Интересно отметить, что Майкл Фарадей, в основном начиная с 1851 года, считал линии магнитной силы представителями локальных процессов, как проявление состояний эфира. Но, об этом и о других свойствах магнитных силовых линий и магнитного поля- темы следующих моих статей.
Спасибо за прочтение моей статьи, желающих выразить свое мнение - у вас есть возможность сделать это в комментариях.