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次に、電流の強さを水の電気分解を用いて測定することにした。これで電流計が出来た。そこで一定量の電気を用いて、種々の液体を分解して電極に現われ来る分量を測定した。これで電気分解の定律を発見した。

ファラデーの書いた中には、「電極に現われて来る割合を表わす数を、電気化学当量と呼ぶことにする。しからば水素、酸素、塩素、ヨウ素、鉛、錫はイオンで、前の三つはアニオン。後の三つはカチオンである。その電気化学当量はほとんど一、八、三六、一二五、一〇四、五八である。」

かくして、今日ファラデーの定律と呼ばれている電気分解の定律は発見された。

次にこの定律を電池に応用した結果を一八三四年六月に発表した。(「電気の実験研究」の第七篇)

これにより再び感応電流の研究にもどり、電流を切るときに生ずる火花から電流が自己感応をすることを発見した。これは同年の十一月十三日で、翌日次の様に書いた。「電流の各部分は感応によりて同一の電流の他の部分にも作用し、かつ同一の針金にも、また同一の針金の同一の部分にも作用する」と。

これらは一八三四年末にまとめて、翌年一月に発表し、「電気の実験研究」の第九篇になっている。

それからまた電池の研究に戻った。結果は同年六月に発表した。(「電気の実験研究」の第十篇)

かように、初めから満五年にもならない間に、これだけの大発見が続いて出たのは、実に驚くの外はない。そのためもあろうが、ファラデーは幾分元気が衰えて来たように見えた。それゆえ以前ほどの勢いは無くなったが、それでもまだ静電気に関する大発見をした。

すなわち、一八三五年には静電気の研究に取りかかり、静電気の感応も中間の媒介物によるのであろうと思って、調べ出したが、中途でフッ素の研究に変り、夏になるとスイスに旅行したりして休養し、前後八個月ばかりも中断してから再び静電気の研究に戻った。

「先ず電気は導体の表面に在るのか、または導体と接する媒介物(絶縁物)の表面に在るのか」という問題から始めて、ガラスのような物を取り、正負電気の間に置いたとして、「感応の現象があるから、電気は導体の方には無く、かえって媒介物の方にあるのだ」と書いた。十二月にはまたフッ素を研究しかけたが、断然止めようと決心し、その四日からは静電気のみの研究に没頭した。最初は静電気の起す作用を、電気分解のときに電流の流れ行くのに較べて考えておったが、数日後には磁気が指力線に沿うて働くのと同様だと考えついて、

「空気中における感応は、ある線に沿うて起るので、多分実験上、見出し得るだろう」と書き、五日過ぎてからは、「電気は空気、ガラス等にあっては、みな両極性を有して存在する。金属は導体なるがために、かかる状態を保持することが出来ない」と書いた。

かように、電気は導体に在るのではなくて、媒介物たる絶縁物内に正負相並んで存在し、これが導体に接する所、いわば境界の所で、正なり負なりの電気として現われる、ということを発見した。

またファラデーの実験として有名なのに、十二フィートの四角な金網の籠を作り、これに非常に強い電気をかけても、その内には少しも電気作用が無いというのがある。これもこの頃やったので、これらの研究は一八三七年十二月と同三八年二月とに発表し、「電気の実験研究」の第十一および第十二の両篇をなしている。

この第十二篇の中には、真空放電や火花の事も出ているが、この研究を引きつづき行って、その結果を一八三八年三月に発表した。(「電気の実験研究」の第十三篇)。この時真空管内で、陰極に近い所に暗い部分があることを発見した。これは今日でも「ファラデーの暗界」と呼ばれているものである。

またこの論文の中に「球に正電気を与えて一定の方向に動すと、丁度その方向に電流が流れているのと同じ作用を生ずるだろう」と書いてあるが、これは二十八年後に、アメリカのローランドがそのしかる事を実験上に証明した。実際電子論では、電子が運動するのが電流なり、と見做している。

次には、電気力並びに磁気力の関係(発表は一八三八年六月、「電気の実験研究」第十四篇)。その次は電気鰻の研究で、他の電気と同様に磁気作用もあり、火花も出すし、化学作用もあるということを発表した。それは同年十二月である。(同第十五篇)

かように、研究を出してはおったものの、身体が段々と衰弱して来たので翌一八三九年には、秋まで研究を止めて休養し、その後に電池の起電力の研究にかかった。これが「電気の実験研究」の第十六および十七篇になっているもので、前者は一八四〇年二月、後者は同三月に発表した。

元来、電池の起電力について、相異なれる二つの金属の接触によりて起るという説と、金属と液体との化学作用によりて起るという説とあった。ファラデーは電気作用と化学作用とは両々相伴うもので、かつ比例することを示した。化学作用がなければ電気作用は起らず、されど相異なれる金属を接触させなくとも、電池を作り得るという例までも示した。

一八四〇年の九月十四日よりは実験を止めて、約二個年ばかり休養した。その後ちょっと水蒸気が他の物と摩擦するために電気の起ることを研究したが、(一八四三年一月に発表、「電気の実験研究」の第十八篇)、これを以てファラデーの研究の第二期を終るのである。この次の研究は一八四五年の半ば過ぎからで、第三期として述べる。

「電気の実験研究」の第一巻には、上の第十三篇までがおさめてあって、一八三九年に出版した。全体で、五百七十四頁ほどある。

この前、十年間の研究に際して、ファラデーの心を絶えず指導して来たのは、自然界の種々の力は互に関係ありということであった。その一つとして電磁気と光との間に何にか関係があるという予想は、ファラデーが五年間休養している間に、段々と円熟して来た。

ファラデーは健康が回復すると、一八四五年には再び研究にかかり、八月三十日から電磁気と光との関係につきての実験をやり始めた。

まず電気分解をなしつつある液体の内に偏光を通して見たのであるが、この際、いかなる作用が起るかを予期しておったかは明かでない。ただ手帳には、

「長さ二十四インチ、幅一インチ、深さ一インチ半のガラス函を取り、この内に電解質の液体を入れ、電気分解をなしつつある間に、種々の条件の下に偏光を通じて試験をした。」

電極には白金を使い、液体には硫酸ソーダを用いたが、結果は出て来なかった。そこで、液体をいろいろと変えて、十日間実験をつづけた。その間に使ったのは蒸溜水、砂糖の溶液、稀硫酸、硫酸銅等であった。それに電流も、偏光の進む方向に通したり、これに直角に通したり、なおこの電流も、直流を用いたり、交流を用いたりしたが、それにも関わらず、少しも結果が出なかった。

そこで実験の方法を変えて、固体の絶縁物をとり、静電気の作用の下に置いて、この内を通る光に何にか変化が起るかと調べ出した。

最初にやったのは、四角なガラスの向い合った両面に金属の薄片を貼りつけ、発電機の電極につなぐと、ガラスの内部を通る偏光に、何にか変化が起るかと調べたのであるが、やはり変化は見えなかった。

それからガラスの代りに、水晶、氷洲石、重ガラスを用い、またタルペンチン、空気等も用いて見、なお偏光も電気力の方向に送ったり、これに直角に送ったりした。さらに静電気のみならず、電流にして速い交流も使っても見た。しかし、いずれの場合にも作用は少しも無かった。

そこで、電気力の代りに磁気力を用いたところ、今度は直ぐに成功した。その道順は、

「今日は磁気力で実験をやった。これを透明な種々の物体に、種々の方向に通し、同時に物体内を通した偏光をニコルで調べた。」

この種々の物体というのは、空気、フリントガラス、水晶、氷洲石で、朝から一つ一つ取りて試み、また磁石の極を変えたり、偏光を送り込むニコルの位置を変えたり、磁石をつくる電池を強くしたりしたが、どうしても作用が無い。そこでファラデーは最後に重ガラスを取った。これは以前、光学器械に用うるガラスの研究をしたときに作ったものである。

それから四日間休み、その間にもっと強い磁石を他から借りて来た。これで実験したところ、著しく作用が現われた。かつ磁石の作用は偏りの面を一定の角だけ廻転さすので、この角は磁気力の強さにより、また磁気力の生ずる電流の方向によることも発見した。

そこで、前に成功しなかった種々の物体を取って再び試みたところ、どれもこれも好成績を示した。

十月三日には、磁場に置いてある金属の表面から反射する光につきて実験し、鋼鉄の釦ではその面から反射する光の偏りの面が廻転するようであった。しかし、この釦の面はごく平かでないので、結果も確実とは言えなかった。

磁場に置いてある金属の面で光が反射する場合に、偏りの面の廻転することは、後にケルが確かめた。ケルの効果と呼ばれるのがそれである。

十月六日には、ガラス瓶に液体を入れ、これを磁場に置いて、何にか機械的または磁気的作用が起りはせぬかを調べたが、これも駄目であった。

次にファラデーは、磁気が光に作用するからには、反対に光から磁気を生じ得るのではあるまいかと考えた。十月十四日は幸いに太陽が強く輝いておったので、この実験を試みた。コイルに作った針金を電流計につないで置き、コイルの軸の方向に太陽の光を導き入れたので、初めにはコイルの外面を葢うて内面のみに日光をあて、次には内面を葢うて外面にのみ日光をあてた。いずれも結果は出て来なかった。

それからコイルの内に磁気を全く帯びない鋼鉄の棒を入れ、これを日光にさらしつつ廻して見たが、やはり結果は無かった。

さてファラデーは、以上の研究をまとめてローヤル・ソサイテーに出したのが、一八四五年十一月六日のことで、これが「電気の実験研究」第十九篇になっている。表題には、「光の磁気を帯ぶること」または「磁気指力線の照明」というような、妙な文句がつけてある。

ファラデーのこの論文がまだ発表されない前に、ファラデーはまた別の発見をした。すなわち十一月四日に、先頃他から借りて来た強い磁石で、前に結果の出なかった実験を繰り返してやって見て、好成績を得た。それは普通に磁性が無いと思われている種々の物体も、みな磁性があることを発見したのである。これも第一番に、前の重ガラスで発見したので、ファラデーの手帳に書いてあるのにも、

これから種々の物体について、やって見た。結晶体、粉、液体、酸、油。次には蝋、オリーブ油、木、牛肉(新鮮のものおよび乾いたもの)、血。いずれもみな反磁性を示し、ことにビスマスは反磁性を強く示した。

一八四六年に王立協会でファラデーのやった金曜の夜の講演に、「光、熱等、輻射のエネルギーとして空間を伝わる振動は、エーテルの振動ではなくて、物質間にある指力線の振動である」という句があった。この考は友人フィリップスに送った手紙にくわしく書いてあり、またこの手紙を、「光の振動についての考察」という題で、同年五月のフィロソフィカル・マガジンにも出した。

これが、ファラデーの書いたものの中で、最も想像的なものとして著名なので、少しも実験の事は書いてない。恐らくこの時こそ、理論家としてファラデーが最高潮に達した時であろう。

上の物質間にある指力線の振動というのが、今日の言葉でいうと、電子の間にある電磁気指力線の振動の事で、これが光、熱等の輻射に外ならずというのである。この考こそ後になって、マックスウェルが理論的に完成し、ヘルツが実験上に確かめた光の電磁気説である。マックスウェルの書いた物の中にも、

この一八四六年の後半より翌年にかけて、ファラデーは研究を休んだ。その後一八四八年の十二月に至りて発表したのが、「電気の実験研究」の第二十二篇になっている、磁場におけるビスマスの性質を研究したものである。ビスマスの結晶を一様なる強さの磁場に吊すと、必ず一定の方向を取るので、(一様な強さの磁場に吊すのは、もともとビスマスに強い反磁性があるゆえ、磁場の強い所から弱い所へと動く性質がある。これの顕われ無い様にする)ためである。これは、結晶体の構造に方向性があることを示すので、ビスマスのみならず、砒素、アンチモニーの結晶にも、同様の性質がある。なお研究の続きを一八五〇年三月に発表した。(「電気の実験研究」第二十三篇)

ファラデーは以前から、重力と電気との間に関係あるべきを確信しておったが、その実験をしても、少しも結果を得なかった。その得ないままを、同年十一月に発表した(同上、第二十四篇)。また同時に、酸素、水素等の磁性の研究を発表し、酸素に強い磁性あることを記した(同上、第二十五篇)。なお磁気性に対する伝導の力すなわち誘磁率の研究と空気の磁性の研究も発表した(同上、第二十六篇および第二十七篇)。ただし、空気の磁性の研究は学者間に余り賛成を得なかった。

翌一八五一年には七月より十二月の間、再び電磁気感応の研究をして、定量的の定律を発見した。すなわち、一様の強さの磁場で針金を一様に動すとき、感応によりて生ずる電流の強さは、その運動の速さに比例し、従いて針金の切りたる磁気指力線の数に比例すというのである。

次に、磁場の強さや大いさを測定するに、この定律を用いて、感応にて生ずる電流の強さの測定による方法を考えた。これらの研究は同年十二月並びに翌年一月に発表し、「電気の実験研究」の第二十八、二十九の両篇になっている。

この後一八五二年に王立協会にて講演せる「磁気指力線」に関するものおよびフィロソフィカル・トランサクションに出せる「磁気指力線の性質」に関するものは、いずれも有名な論文である。

「電気の実験研究」の第三巻は上の第十九篇より二十九篇までに、今述べた両論文と、前に述べたフィリップスに与えた手紙、それからこの後二、三年間に書いた断篇を収めたもので、一八五五年の出版に係り、総頁五百八十八で、第一巻より通じての節の数は約三千四百である。

ファラデーの研究はこの後にも続き、一八五六年には水の結晶を研究し、復氷の現象を発見した。すなわち氷の二片を圧すと固まりて一片となるというので、これは周囲の空気の温度が氷点より少し高くても出来ることである。

一八五九年に出版した「化学および物理学の実験研究」は、ファラデーの一番初めに発表した生石灰の分析の研究より一八五七年頃までの研究にて、化学並びに物理学に関した論文をまとめたもので、この外には狐狗狸に関する論文もおさめてあり、巻末には「心の教育」という一八四四年五月六日、王立協会にてヴィクトリア女皇の良人アルバート親王、並びに一般の会員に対して講演したものも入れてある。総頁は四百九十六。

実験室手帳によれば、ファラデーの行った最後の実験は一八六二年三月十二日で、光に対する磁場の影響に関するものである。分光器にてスペクトルをつくり、これが磁場にていかなる変化を受くるかを調べたるも、結果は見当らなかった。この後三十五年を経て、一八九七年オランダ人のゼーマンがこの変化を研究し、今日ゼーマン効果といわれている大発見となった。

これよりファラデーの研究の全般を窺おう。それにはチンダルの書いたものがあるから、そのままを紹介する。ただファラデーの死後間もなく(今から言えば五十年前に)書かれたものだから、多少不完全な点もあるようである。

「以上に列記したるは、ファラデーの発見中の最も著名なるもののみである。たといこれらの発見なしとするも、ファラデーの名声は後世に伝うるに足るべく、すなわちガス体の液化、摩擦電気、電気鰻の起す電気、水力による発電機、電磁気廻転、復氷、種々の化学上の発見、例えばベンジンの発見等がある。

「かつまたそれらの発見以外にも、些細の研究は数多く、なお講演者として非常に巧妙であったことも特筆するに足るだろう。

「これを綜合して考うれば、ファラデーは世界の生んだ最大の実験科学者なるべく、なお歳月の進むに従って、ファラデーの名声は減ずることなく、ますます高くなるばかりであろう。」と。

ファラデーの名声がますます高くなるだろうと書いたチンダルの先見は的中した。しかし、チンダルはファラデーの最大の発見を一つ見落しておった。それは実験上での発見ではなくて、ファラデーが学説として提出したもので、時代より非常に進歩しておったものである。もしチンダルにその学説の価値が充分に理解できたならば、チンダル自身がさらに大科学者として大名を残したに違いない。それは何か。

前にフィリップスに与えた手紙のところで述べた電気振動が光であるという説である。マックスウェルの数理と、ヘルツの実験とによりて完成され、一方では理論物理学上の最も基本的な電磁気学に発展し、他方では無線電信、無線電話等、工業界の大発明へと導いた光の電磁気説がそれである。

一八〇四年リボーの店に入る。

一八一二年二月サー・デビーの講演を聴く。

一八一三年三月一日王立協会の助手となる。

同十月十三日サー・デビー夫妻に従って欧洲大陸に出立す。

一八一四年イタリアにあり。

一八一五年四月二十三日ロンドンに帰る。

一八一六年一月十七日始めて講演す。

一八一六年生石灰を研究し、その結果を発表す。

一八二一年六月十二日結婚す。王立協会の管理人となる。

同九月三日電磁気廻転を発見す。

一八二三年ブランド教授に代って講演す。

同塩素を液化す。

一八二四年一月八日ローヤル・ソサイテーの会員となる。

同ベンジンの研究。

一八二五年ガラスの研究。アンデルソン助手となる。

同二月王立協会の実験場長となる。金曜夕の講演を始む。

一八二七年「化学手細工」を著す。ブランド教授辞職す。

一八二九年ウールウィッチ海軍大学の講師となる。

同五月二十八日サー・デビー逝く。

一八三一年電磁気感応の発見。「電気の実験研究」第一篇。

一八三三年同第三篇、第四篇、第五篇、第六篇(発表は翌年)

一八三四年同第七篇、第八篇、第九篇(発表は翌年)。

夕食の招待も断わり、専心研究に従事す。

同十二月二十四日年金を受く。

一八三六年灯台の調査を嘱託せらる。

一八三七年同第十一篇。

一八三八年同第十二篇、第十三篇、第十四篇、第十五篇。

一八三九年健康を害す。

一八四〇年同第十六篇、第十七篇。

同教会の長老となる。

一八四一年健康を害し、スイスに旅行す。

一八四三年同第十八篇。

一八四四年教会の長老をやめらる。

一八四五年同第十九篇、第二十篇、第二十一篇(発表は翌年)。

一八四六年フィリップスへの手紙にて電磁気振動を論ず。

一八四八年同第二十二篇。

一八五〇年同第二十三篇、第二十四篇、第二十五篇、第二十六篇、第二十七篇。

一八五一年同第二十八篇、第二十九篇(発表は翌年)。

一八五三年狐狗狸を研究す。

一八五四年(チンダル王立協会の物理学教授に任ぜらる。)

一八五六年復氷の発見。