Другой особенностью Фарадея по сравнению с людьми, получившими университетское образование, была способность воспринимать вещи без вспомогательных теоретических лесов. Так, если объективно не менее сильный ум Ампера чувствовал необходимость все свести к действию центральных сил, чтобы сохранить ньютоновский взгляд на природу, то Фарадея, кажется, совсем не смущала идея циркулярной силы, так как благоговение перед ньютоновскими концепциями у него не было заложено с детства.
За десятилетие с 1821 по 1831 год в дневниках Фарадея почти нет записей об электромагнитных проблемах, хотя он делал безуспешные попытки вызвать ток с помощью магнитов, то есть пытался осуществить то, что не имело смысла в теории Ампера. К 1831 году Джозеф Генри в Нью-Йорке сконструировал мощные электромагниты, и вскоре было обнаружено явление изменения их полярности при быстром переключении питающих проводов. Используя новую технику и действуя чисто эмпирически, Фарадей смог 17 октября 1831 года обнаружить явление электромагнитной индукции: возникновение в цепи электрического тока при изменении внешнего магнитного поля. Фарадей, фактически, построил модель первой динамомашины, что через 100 лет должно было изменить облик Земли. Но эта сторона вопроса абсолютно его не интересовала. В течение последующих 25 лет он целенаправленно изучал только две вещи: способ, каким электрические и магнитные силы передаются в пространстве, и связь между этими силами и весомой материей. Начиная с первой серии «Экспериментальных исследований по электричеству», представленной Королевскому Обществу в ноябре 1831 года, его работа с перерывами продолжалась вплоть до 1855 года, когда появилась последняя, 30-я серия.
Хотя Фарадей называл себя «скептиком относительно теорий», на самом деле его серии «Экспериментальных исследований...» содержат постепенное возведение стройной теоретической концепции. К сожалению, она воспринималась большинством современников как чудачество великого экспериментатора. Взгляды Фарадея казались слишком наивными, несмотря на то, что они вели его сквозь лабиринты разнородных фактов и помогали находить правильные варианты постановки опытов, приводящих к открытиям. Но через 20 лет Максвелл первым счел нужным серьезно продумать теоретические высказывания Фарадея. Оказалось, что его формулировки просто и естественно переводятся на язык соответствующей математики. Не сильно утрируя ситуацию, можно сказать, что для создания окончательной теории электромагнитного поля потребовалось лишь образной символике Фарадея поставить в соответствие символику математическую, иначе говоря, записать в виде формул почти буквально то самое, что Фарадей говорил словами. Оговорка «почти» здесь не случайна — Максвеллу все-таки пришлось добавить в свои уравнения один (и стоит подчеркнуть, всего один!) дополнительный член, называемый «током смещения» (подробнее об этом позже). При этом эффекты от этого члена Фарадей вовсе не пропустил. Просто они не должны были проявляться в том круге вопросов, которые он изучал.
В электромагнетизме Фарадей сделал три замечательных открытия, причем любого из них в отдельности было бы достаточно, чтобы его имя осталось в науке.
Первое — уже упоминавшееся открытие электромагнитной индукции.
Второе — открытие диамагнетизма, т. е. свойства всех без исключения веществ в природе приобретать во внешнем магнитном поле компоненту намагниченности против направления поля. До этого реакция на магнитное поле наблюдалась на протяжении сотен лет, но лишь у ограниченного числа веществ — парамагнетиков, которые относительно сильно намагничиваются по полю. (Кстати, слова «парамагнетик», «диамагнетик», а также всевозможные производные от них были введены Фарадеем, который, вообще, уделял большое внимание изобретению адекватной терминологии. От него в современную науку пришли анод и катод, электрод, электролит, электромагнетизм, положительное и отрицательное электричество и т. д.)
И, наконец, третье открытие Фарадея — вращение плоскости поляризации света в магнитном поле.
В каждом случае Фарадей устанавливал факт взаимодействия между сущностями, до того не связанными между собой. Сейчас для физика является общим местом утверждение о всеобщей связи явлений, вопрос лишь в точности, к которой следует стремиться, чтобы заметить эту связь. Но именно Фарадей в наибольшей степени способствовал утверждению таких взглядов. Нужно сказать, что ему сильно повезло. Во всех случаях он действовал слепо, заранее не зная на каком уровне, при каких интенсивностях полей можно ожидать появления новых эффектов. Более того, он не имел надежных представлений об их характере. В таких условиях открытия обычно делаются случайно и, в соответствии с законами вероятности, один раз в жизни. Но, как видно, к Фарадею эти соображения не относятся. Теория вероятности — для обычных людей.
Для нас интересны взгляды Фарадея на природу электромагнитных явлений, которые он выработал к концу своей творческой жизни. Они получали подтверждение и развитие в его же собственных опытах, но из опытов ни в коей мере однозначно не следовали. Более того, как уже упоминалось, они, в основном, не разделялись научным сообществом.
Начинал как химик, Фарадей, возможно, под влиянием Дали воспринял идею атомов Босковича. Иезуитский священник Роджер Боскович (1711-1787) пытался на философском уровне преодолеть трудности, имеющиеся в ньютоновской концепции неделимых и недеформируемых корпускул конечного размера. Представим себе два атома в виде абсолютно твердых биллиардных шаров. Как можно представить себе лобовое столкновение таких шаров? Ведь в момент удара усилие, возникающее в точке соприкосновения, должно мгновенно передаваться на периферию, для того, чтобы каждый шар как целое изменил направление движения на противоположное. Ясно, что без фантастических предположений такое трудно реализовать. Боскович считает разумной и самосогласованной только идею точечных бесструктурных атомов, каждый из которых рассматривается только как источник силы.
Два атома Босковича могут быть в равновесии, находясь рядом. При небольшом смещении одного атома под влиянием внешней посторонней силы возникает состояние натяжения, которое убирается за счет перемещения к положению равновесия при снятии внешней силы.
Фарадей представлял себе линии электростатической силы буквально, как линии молекул Босковича в состоянии натяжения. Начиная свою деятельность с исследования электрохимического разложения растворов, он убедился, что разложение происходит вдоль всей силовой линии электродвижущей силы (э.д.с.), — полюса батареи как таковые не нужны, чтобы предсказать, что произойдет в данной точке электролита, если величина э. д. с. задана. Атом Босковича, смещенный из положения равновесия, вызывает смещение соседа, сосед передает действие дальше, пока в цепи не возникнет состояние напряжения, которое разрядится электрическим током при замыкании цепи. Ни в один из моментов атомы не являются свободными — они всегда связаны с партнерами, которые могут меняться. Если электростатическая индукция, как считал Фарадей, подобна электрохимическому разложению, то отсюда должно следовать, что электростатическая сила, подобно электрохимической, передается от частицы к частице, а не действует на расстоянии. Теперь уже недостаточно считать, что закон Кулона полностью определяет электростатическую силу, а нужно знать коэффициент k, определяемый свойствами среды между зарядами. Таким образом, концепция поля, точнее, поля сил, распространяется на всю электростатику. Индуктирующее тело и тело, приобретающее индуктируемый заряд, являются просто концами линий электростатически напряженных частиц. К 1838 году электростатическая линия силы стала для Фарадея основной реальностью во всех электрических явлениях. Внутримолекулярное натяжение он назвал электротоническим состоянием. Тела по-разному ведут себя в таком состоянии — металлы, например, не выносят большого натяжения и, раз возникнув, оно тут же разряжается (если не будет снова восстановлено). Разрушение электротонического состояния выглядит как волна, бегущая по проволоке, она же есть электрический ток.