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.

---

— Нельзя описать жизнь Лондона, нужно взглянуть на нее хотя бы одним глазком, — говаривал Гельмгольц.

И поэтому Гельмгольц пользовался любым предлогом, чтобы посетить Англию. Когда весной 1864 года он был приглашен прочесть цикл лекций по сохранению энергии и теории цветов в Королевском институте, он, разумеется, не отказался.

На лекции собралось довольно много народу, в том числе (это всегда поражало Гельмгольца) — большое число женщин. Он заподозрил, правда и не без оснований, что все они собираются сюда, чтобы «других посмотреть и себя показать», а заодно и развлечься соперничеством знаменитых ученых. Гельмгольц особенно уважал этих женщин за то, что они никогда не позволяли себе засыпать на лекциях, «хотя к тому было большое искушение».

И поэтому Гельмгольц нисколько не удивился, когда к нему после лекции подошла молодая симпатичная пара — просто одетый темноволосый человек и с ним болезненного вида женщина. Гельмгольц сразу узнал Максвелла, с которым познакомился несколько лет назад, кажется, на встрече Британской ассоциации в Абердине.

Максвеллы поздравили Гельмгольца с успехом его лекции, он их — с запозданием — с вступлением в брак, поговорили на какие-то околонаучные темы, а потом Максвеллы пригласили его на субботу в гости... Идя домой, они обменивались впечатлениями об этом сорокалетнем усаче-красавце, пышущем здоровьем и энергией.

— Какая внутренняя сила! — сказал Максвелл восхищенно...

...Суббота была сумрачной. С утра зарядил дождь. Максвеллы суетились вокруг стола, уставленного всевозможными яствами и шампанским. Вместе с ними хлопотал и профессор Поль, приятель Максвелла и его же «подопытный кролик» при экспериментах по цвету — Поль был ярко выраженным дальтоником.

Смотря на унылый пейзаж за окном, Максвеллы решили уже, что визит не состоится, но вот лихо подкатил кеб и вышел из него и постучал в дверь великий физик Герман Гельмгольц.

Было весело. Летела в потолок пробка от шампанского, пузырилось вино, разрумянилась Кетрин, профессор Поль послушно называл цвета, которые демонстрировали ему Максвелл и Гельмгольц в цветовом ящике. Гельмгольц любовался прекрасными приборами Максвелла. Крутился вокруг неутомимый и хорошо выдрессированный терьер Тоби. Разговор, естественно, коснулся физических материй.

Максвелл восхищался законом сохранения энергии.

— Вы знаете, — говорил он, — мне кажется, важность этого закона даже не столько в точном установлении факта, сколько в плодотворности методов, основанных на этом принципе.

Гельмгольц молчаливо соглашался с ним.

Разгоряченный Максвелл решился наконец задать Гельмгольцу главный, так давно занимавший его вопрос:

— Почему с того времени, как вы разъяснили с точки зрения сохранения энергии электромагнитную индукцию, вы ни разу не увлеклись электричеством?

Гельмгольц подумал — видимо, вопрос был не из простых. Наконец ответил:

— Мне кажется, — сказал он, — что вся электродинамика сейчас — это непроходимая пустыня... Разрозненные факты, основанные на неточных наблюдениях... Следствия каких-то сомнительных теорий... Сейчас в этом еще невозможно разобраться...

И Максвелл ужасно пожалел в тот день, что не мог показать Гельмгольцу свою следующую, уже написанную, но еще не вышедшую из печати статью «Динамическая теория электромагнитного поля».

Именно — поля, а не пустыни.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

После серии статей «О физических линиях» у Максвелла был уже, по сути дела, весь материал для построения новой теории электромагнетизма. Теперь уже для теории электромагнитного поля.

Эта теория была сначала опробована Максвеллом в Королевском обществе. И те из членов общества, кто читал раньше четыре его статьи «О физических силовых линиях», поразились.

Максвеллову теорию нельзя был узнать. Рухнули громоздкие построения неуклюжих механических моделей. Исчезли строительные леса, с помощью которых создавалась теория электромагнетизма.

Взгляду присутствовавших на заседании общества наконец-то во всей своей обнаженности предстало сложнейшее, тончайшей работы здание Максвелловой теории электромагнитного поля. Начисто исчезли шестеренки, вихри, «паразитные колесики». Философия Максвелла одержала еще одну победу: он продемонстрировал миру, что его мышление никак не находится под гнетом визуальных представлений, моделей, инженерного воображения.

Его ум мог отрываться от земли.

Строительные леса сослужили свою службу, и Максвелл отбросил их без сожаления. Как-то он сказал:

— На благо людей с различным складом ума научная правда должна представляться в различных формах и должна считаться равно научной, будет ли она представлена в ясной форме и живых красках физической иллюстрации или в простоте и бледности символического выражения.

Уравнения поля были для Максвелла ничуть не менее реальны и ощутимы, чем результаты лабораторных опытов.

Теперь и электромагнитная индукция Фарадея, и ток смещения Максвелла выводились не с помощью механической модели, а с помощью математических операций. И тоже не вполне безупречных. Иной раз в них было больше гениальной физической интуиции, чем математической красоты и последовательности. Да и выводы новой теории не были зачастую еще подкреплены опытом.

В статье «Динамическая теория» Максвелл впервые использовал термин «электромагнитное поле».

«Теория, которую я предлагаю, может быть названа теорией электромагнитного поля, потому что она имеет дело с пространством, окружающим электрические или магнитные тела, и она может быть названа также динамической теорией, поскольку она допускает, что в этом пространстве имеется материя, находящаяся в движении, посредством которой и производятся наблюдаемые электромагнитные явления».

Максвелл прибавил к веществу — виду материи, известному тысячелетия, еще один ее вид, ранее неизвестный, — электромагнитное поле.

В этой статье было еще одно прозрение.

Что произойдет, например, при разряде лейденской банки? Проскочит с сухим треском искра.

Искра — электрический ток колебательного характера — на это указывали Томсон и Гельмгольц.

Ток создает вокруг себя магнитное поле — это открыли и доказали Эрстед и Ампер.

Поле угасает вместе с умирающей искрой.

Поле изменяется.

Изменение магнитного поля приводит к появлению электрического поля — это Фарадей. Электрическое поле будет меняться с угасанием искры.

Изменение электрического поля вызывает в окружающей среде возникновение тока смещения Максвелла, который также вызывает магнитное поле.

Всплеск магнитного поля вызывает всплеск электрического поля.

Всплеск электрической волны рождает всплеск волны магнитной.

Холодная пустота оживилась электромагнитной рябью.

Впервые из-под пера тридцатитрехлетнего пророка появились в 1864 году электромагнитные волны.

Эти волны были незнакомы миру.

Они были пока еще только на бумаге.

Они были предсказаны Максвеллом.

Но еще не в том виде, как мы их понимаем сейчас. Максвелл говорил в статье 1864 года только о магнитных волнах.

Да, велика власть авторитетов, их подспудное влияние, тяжесть заслуг, и даже самые великие умы склонны иной раз поддаться им.

Фарадей был для Максвелла и учителем, и советчиком, и образцом ученого. И власть его мыслей, утверждений, догадок, почти всегда гениальных, была непреходящей. И это однажды сыграло в какой-то степени отрицательную роль.

Фарадей, говоря в письме Максвеллу о возможности распространения магнитных воздействий, именно это и имел в виду — то есть распространение магнитных воздействий в виде поперечных волн.

Когда Максвелл вывел в «Динамической теории электромагнитного поля» свои уравнения, одно из них свидетельствовало, казалось, именно о том, о чем говорил Фарадей: магнитные воздействия действительно распространялись в виде поперечных волн.

И не заметил тогда еще, по-видимому, Максвелл, что из его уравнений следует больше: наряду с магнитным воздействием во все стороны распространяется электрическое возмущение.

«Волна состоит только из магнитного возмущения», — писал Максвелл, не замечая одного из выводов, даваемых его формулами.

Электромагнитная волна в полном смысле этого слова, включающая одновременно и электрическое и магнитное возмущения, появилась у Максвелла позже, уже в Гленлейре, в 1868 году, в статье «О методе прямого сравнения электростатической силы с электромагнитной с замечанием по поводу электромагнитной теории света».

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ТЕОРИЯ СВЕТА

В «Динамической теории электромагнитного поля» приобрела четкие очертания и доказательность намеченная еще раньше электромагнитная теория света.