Владимир Карцев - Максвелл

• Название: Максвелл
• Автор: Владимир Карцев
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 1976

Когда нескольких видных ученых попросили назвать, каковы, по их мнению, три величайших физика всех времен, мнения разделились, но ни один не забыл Максвелла.

И действительно, трудно переоценить значение работ этого поистине гениального человека, чьи исследования не только легли в основу современной радио- и телевизионной техники, но и стали краеугольным камнем современного понимания материи.

---

Этой странной болезнью, оказалось, болели многие, и в том числе старый знакомец Клерков Вальтер Скотт. Когда это выяснилось, его тут же «оседлал» Брюстер, «изобретатель калейдоскопа», и завел по этому поводу длительную переписку. Сам Брюстер никак не мог согласиться с новой юнговской тройкой цветов, прочно и непоколебимо оставаясь на позициях Мариотта — Ломоносова, хотя они как будто бы и оказывались непрочными. Не таков был Брюстер, чтобы легко клевать на всякие новинки. Он надеялся с помощью Вальтера Скотта утвердить мир на своих позициях. Скотт охотно переписывался с Брюстером, описывал свое восприятие цветов, докладывал в Эдинбургском обществе, печатался в его изданиях.

Вальтер Скотт, как выяснилось, вообще не знал, что такое зеленый цвет, а розовый и бледно-голубой были для него одним и тем же цветом; сочетание ярко-красного и ярко-зеленого цветов казалось ему очень нежным и свидетельствующим о хорошем вкусе. Он не мог отличить пурпурного от темно-синего, но отличал все оттенки желтого цвета и оттенки синего, кроме небесно-голубого.

Отец Скотта, дядя с материнской стороны, его сестра и два сына тоже страдали этой же болезнью, как многие другие.

Николь описал случай, когда морской офицер купил форменный черный мундир и под него — красные бриджи, а Гарвей некогда рассказывал о плимутском портном, всегда подшивавшем черные вещи малиновыми нитками.

Для Дальтона весь спектр лучей, вышедших после призмы или рожденных радугой, был всего двухцветьем. Весь спектр состоял для него из желтой и синей полос.

И вот тут-то и вскрывалась во всей глубине мысль Ньютона о различии между физическими характеристиками лучей и их субъективным восприятием разными людьми.

Для определения основных цветов нужно было тоньше изучить физиологию цветового зрения, сравнивать зрение нормальных людей с восприятием цветов цветослепыми людьми — дальтониками. Вслед за Ньютоном, Гюйгенсом, Мариоттом, Ломоносовым наступил черед Дальтона, Вильсона, Поля, Мейера, Гельмгольца, Максвелла.

Оптика с детства была для Джеймса обетованной землей, где он чувствовал себя свободно, как птица, без притяжения, без земных оков. Он умел объяснить друзьям и отцу самые причудливые оптические явления, знал, отчего расстояние между ньютоновыми кольцами то, а не иное, почему голубое небо сменяется вечером кроваво-красными покрывалами, почему волчок, разрисованный всеми цветами радуги, при быстром вращении кажется белым. Он разлагал белый цвет при помощи призмы в многоцветье радуги, сравнивал получившиеся цвета с «образцовыми».

Еще до памятного спора с Брюстером на конгрессе Британской ассоциации возник для Джеймса конкретный вопрос: из каких компонентов слагается белый цвет? Какие цвета можно получить смешением? Сколько нужно конкретно взять такого-то цвета и такого-то, чтобы получить такой-то? Для точного сложения цветов Максвелл использовал и уже давно применявшийся цветовой волчок, и «цветовой ящик» — довольно громоздкое устройство, состоявшее из линзы, призм, щелей, экранов, образцовых цветов — цветных листков (от Хея). И тот и другой приборы постоянно совершенствовались Джеймсом, и однажды, весьма точно складывая цвета, Джеймс пришел к выводу, что красный, зеленый и синий цвета с «весьма высоким приближением» дают любой другой цвет спектра, в том числе и белый. Цвета, как оказалось, поддаются строгому математическому осмыслению. Оказалось возможным заранее довольно точно предсказать биологическую реакцию человеческого глаза на любой цвет. Смешивая цвета, можно было расчетом показать, каким будет вновь создаваемый цвет.

Цветовой волчок и цветовой ящик оказались совсем не игрушками, а довольно точными физическими измерительными приборами. А метод Максвелла, основанный на численных законах получения данных из измерений в цветовом ящике и на волчке, стал с тех пор общеупотребительным. Цвета, оказалось, тоже можно было вычислять.

«Джеймс Клерк Максвелл — мисс Кей

Трин. Колл. 24 ноября 1854 г.

...Я много занимался «верчением» цветов и пришел к очень точным результатам, доказывающим, что все глаза обычных людей созданы одинаковыми, хотя одни — лучше, чем другие, и что некоторые люди видят два цвета вместо трех; но все, у кого это случается, согласуются в показаниях друг с другом... Белый цвет не может быть создан с помощью синего, красного и желтого; если вы смешаете синий и желтый, вы получите не зеленый, а розовый... Те, кто видит два цвета, различают только синий и желтый, а не красный и зеленый...»

Старый друг Джеймса — Форбс придерживался такой же точки зрения и вместе с ним искал всё новые доказательства того, что желтый и синий цвета не дают в сумме зеленого. Для доказательства Джеймс предложил использовать две скрученные шерстяные нитки — желтую и зеленую, а потом наблюдать их с большого расстояния, может быть, даже через телескоп при нарушенной его фокусировке.

Нужно сказать, что оптические исследования Максвелла того времени во многом напоминали и повторяли исследования других ученых, в частности Германа Гельмгольца. Хотя многие выводы, сделанные им, вошли в золотой фонд учения о цветах, оптические исследования были скорее данью времени, данью, которую неизбежно нужно было заплатить, чтобы быть на самом переднем крае, на самой линии огня, где видны уже вспышки неприятельских выстрелов и нужно идти вперед самому, не полагаясь ни на чью помощь.

Первая статья Максвелла по цвету имела многозначительное название «Теория цветов в связи с цветовой слепотой» и была даже, собственно, не статьей, а письмом. Максвелл отправил его доктору Вильсону (в обычае ученых того времени было обмениваться письмами, сообщая о своих взглядах и открытиях); а доктор Вильсон счел письмо Максвелла настолько интересным, что поместил его целиком в свою книгу, посвященную цветовой слепоте. Так что Джеймсу не пришлось даже заботиться о публикации своих мыслей.

Когда-то в Гленлейре Джеймс исследовал глаза трески и вола, разрезая их. Но этого было ему мало. Джеймсу хотелось бы проникнуть внутрь живого глаза. Но как самому придумать и сделать простой прибор, с помощью которого свет мог бы быть направлен через зрачок внутрь глаза и выхватить из темноты для изнывающего от любопытства Джеймса пребывающее в темноте глазное дно?

«Джеймс Клерк Максвелл — Вильяму Томсону

Дорогой Томсон!

...Я сконструировал глазное зеркало на принципе Гельмгольца, но с выпуклыми стеклами (рисунок)... Преимущество этого приспособления в том, что... глаз... получает весь свет, который возвращается через зрачок. Таким способом я видел изображение свечи темно-коричневого цвета в глазах многих людей и заметил некоторые кровеносные сосуды. В собачьем глазу я видел блестящие цвета внутренней оболочки со всем ее сетчатым узором. Это поистине прекрасный объект, причем совсем нетрудный для наблюдения. Собака, во всяком случае, как будто бы не имеет ничего против».

«Джеймс Клерк Максвелл — м-ру Джону Клерку Максвеллу

...Я усовершенствовал свой инструмент для обозрения внутренности глаза. У Вэйра есть маленькая зверюшка, похожая на старину Аски, которая сидит довольно спокойно и, кажется, любит, когда ее изучают, а я знаю некоторых людей с большими зрачками, которые не хотят позволить мне заглянуть внутрь...

В прошлую среду я ходил с Хортом и Эльпинстоном в Рэй-клуб, который заседал в комнатах Кингсли из Сиднея. Кингсли — колосс в фотографии и микроскопах, он показал нам фотографию инфузории, просто прекрасную, а также снимки живых растений и животных, сделанные с помощью... микроскопа...»

Джеймс обнаруживает вокруг себя десятки других «пропов», требующих решения:

— Почему лист бумаги, падая на пол, совершает колебательное движение?

— Как выглядел бы мир в конической проекции?

— Каким условиям должно удовлетворять лучшее средство для чистки одежды?

Но самым долговечным из его юношеских научных увлечений оказалось все-таки цветовое зрение.

МАКСВЕЛЛ — ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ БРАКОНЬЕР

И все же Джеймса безотчетно влекут к себе тайны более глубокие, вещи куда более неочевидные, чем смешение цветов и изобретение глазного зеркала нового типа. И именно электричество в силу его интригующей непонятности неизбежно, рано или поздно, должно было привлечь энергию его молодого ума. Еще в Гленлейре среди «мусора» молодого Максвелла были самодельные магниты, гальванические элементы, еще в Эдинбургском университете знал он о Фарадее, о его великих трудах. И нет поэтому ничего удивительного, что, отдохнув после трайпоса всего месяц, Джеймс пишет своему старому другу, молодому, но уже знаменитому будущему лорду Кельвину, а сейчас пока еще просто Вильяму Томсону, профессору университета в Глазго: