Дэвид Боданис - Электрическая Вселенная. Невероятная, но подлинная история электричества

• Название: Электрическая Вселенная. Невероятная, но подлинная история электричества
• Автор: Дэвид Боданис
• Издательство: М.: Колибри, 2009. — 384 с. (Galileo)
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2009
• ISBN: 978-5-389-00506-8

Блестящий популяризатор науки Дэвид Боданис умеет о самых сложных вещах писать увлекательно и просто. Его книги переведены на многие языки мира. Огромный интерес у российских читателей вызвала его «Е=мс²». биография знаменитого эйнштейновского уравнения, выпущенная издательством «КоЛибри». «Электрическая Вселенная» — драматическая история электричества, в которой были свои победы и поражения, герои и негодяи. На страницах книги оживают истовый католик и открыватель электромагнетизма Майкл Фарадей, изобретатель и удачливый предприниматель Томас Эдисон, расчетливый делец Сэмюэл Морзе, благодаря которому появился телеграф, и один из создателей компьютеров, наивный мечтатель Алан Тьюринг.

David Bodanis
ELECTRIC UNIVERSE
How Electricity Switched on The Modern World
_{© 2005 by David Bodanis}

---

Прочувствованный рассказ о жизни Дж. Дж. Томсона содержится в книге его сына: George Paget Thomson, «J. J. Thomson and the Cavendish Laboratory»[53] (London: Nelson, 1964), показывающей, в какой огромной мере этот тихий, производящий впечатление мямли человек трансформировал современный мир. Смотрите также автобиографию Томсона «Recollections and Reflections»[54] (London: G. Bell & Sons, 1936). Вопрос о том, что, собственно говоря, открыл в 1897 году Томсон, так и остается интригующим, поскольку видеть электроны он не мог, а мог лишь регистрировать отношение электрического заряда к массе «чего-то», наличествовавшего в электронно-лучевых трубках, — отношение, которое уже измерил в Германии Вальтер Кауфман, причем с большей точностью. Волнующее повествование об успехе Дж. Дж. Томсона можно найти в книге П. Дола (Per F. Dahl) «Flash of the Cathode Rays: A History of J. J. Thomson’s Electron»[55] (Philadelphia: Institute of Physics Publishing, 1997); если вас интересуют общие соображения о том, из чего складывается открытие, почитайте сборник «Histories of the Electron: The Birth of Microphysics»[56], edited by led. Z. Buchwald and Andrew Warwick (Cambridge, MA: МIT Press, 2001). Книга С. Вайнберга (Steven Weinberg) «The Discovery of Subatomic Particles»[57] (New York: W. H. Freeman, 1990) представляет собой ясное описание синтеза более широких научных тем и дает прекрасную возможность понять как воззрения Томсона, так и взаимоотношения между статическими и динамическими зарядами в сегодняшней теории электромагнетизма.

ФАРАДЕЙ

Изучив в процессе сочинения моей предыдущей книги жизнь Фарадея, я полагал, что ничего особо нового узнать о нем уже не смогу, однако затем мне попалась в руки книга Дж. Гамильтона (James Hamilton) «Faraday: The Life»[58] (London: Haiper Collins, 2002), и, видит Бог, я узнал, помимо прочего, и что такое смирение. Гамильтон великолепен. Он историк искусств, возможно, это и позволило ему понять жизнь Фарадея в такой полноте, на какую большинство историков науки оказалось не способным. Мы видим Фарадея, который часами поглаживает электрический провод и принюхивается к нему, узнаем об огромном значении осязания и обоняния, равно как и глубоких религиозных размышлений, и о том, как совокупность всего этого привела Фарадея к его великим открытиям.

Из сочинений более ранних можно назвать очень хорошую книгу П. Вильямса (L. Pearce Williams) «Michael Faraday» (London: Chapman and Hall, 1965); ничуть не хуже и книга Дж. Кантора (Geoffrey Cantor) «Michael Faraday, Sandemanian and Scientist: A Study of Science and Religion in the Nineteenth Century’'[59] (London: Macmillan; New York: St. Martin’s Press, 1991). Хороший исходный пункт для углубления в общую тему «Религия и наука» дает сборник интервью Рассела Стэннарда с ведущими учеными: Russell Stannard, «Science and Wonders: Conversations About Science and Belief'[60] (London and Boston: Faber and Faber, 1996).

Ключевой идеей Фарадея была идея «поля». Идеальный способ понимания ее состоит в том, чтобы провести лето, читая университетские введения в математический анализ, а то и в векторную алгебру; это позволит вам получить немалое удовольствие, когда вы обнаружите, что можете спокойно читать второй том «Лекций по физике» Ричарда Фейнмана. Человеку, прочитавшему этот том, становится трудно глядеть на мир прежними глазами, — трудно, однако, и найти свободное время для необходимой математической подготовки, поэтому я укажу на превосходную альтернативу: очаровательные и отнюдь не технические объяснения самого Эйнштейна, содержащиеся в частях 2 и 3 написанной им совместно с Леонардом Инфельдом (Infeld) книги «The Evolution of Physics, from Early Concepts to Relativity and Quanta»[61] (New York: Simon & Schuster, 1966; первое издание 1938). Особенно хорош раздел, в котором Эйнштейн демонстрирует реальность поля, объясняя, почему когда мы быстро выдергиваем вилку из розетки, из нее сыплются искры. (Нетехнический рассказ о понятии поля содержится также в главах 2 и 14 первого тома фейнмановских лекций.)

Спроецировать на времена Фарадея то, что мы ныне знаем о полях, вещь очень соблазнительная, однако при этом мы упустили бы из виду трудности, с которыми сталкивался Фарадей, подбираясь на ощупь к своему конечному достижению. Этапы его пути хорошо исследованы в книге П. Хармана (Р. М. Harman) «Energy, Force and Matter: The Conceptual Development of Nineteenth-Century Physics»[62] (Cambridge, England: Cambridge University Press, 1982), а также в короткой, но острой статье Нэнси Нерессьян (Neressian) «Faraday’s Field Concept»[63], напечатанной в сборнике: «Faraday Rediscovered»[64], edited by David Gooding and Frank A. J. L. James (London: Macmillan, 1985; New York: American Institute of Physics, 1989). Статья Э. Дженкинс (Alice Jenkins) «Spatial Imagery in Nineteenth-Century Representations of Science: Faraday and Tyndall»[65], напечатанная в сборнике: «Making Space for Science: Territorial Themes in the Shaping of Knowledge»[66], edited by Crosbie Smith and Jon Agar (London: Macmillan; New York: St. Martin's Press, 1998), p. 181–192, — лучшая, возможно, из работ, показывающих, какое значение имело для воззрений Фарадея представление о трехмерном ландшафте, когда он переходил от идеи мгновенно формирующихся силовых линий к идее распространяющихся с конечной скоростью волновых колебаний.

АТЛАНТИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ,

УИЛЬЯМ ТОМСОН И ДЖЕЙМС КЛЕРК МАКСВЕЛЛ

Чарльз Брайт, главный инженер кабельного проекта, демонстрировал немалое творческое воображение, когда находился на борту одного из прокладывавших трансатлантический кабель судов, однако, выбирая имя для своего сына, он никакого воображения не проявил: сын стал Чарльзом Брайтом. Именно Брайт-младший (Charles Bright) и написал книгу, «The Story of the Atlantic Cable»[67] (London: George Newnes Ltd., 1903) — рассказы, которые он годами слышал от отца, составили в ней основу прекрасного повествования об этом предприятии; книга содержит также расшифровку пространных стенографических записей корреспондента газеты «Лондон тайме», находившегося на борту «Агамемнона», когда этот корабль попал в страшный шторм 1858 года. Еще одна книга Брайта-младшего, «The Life Story of Sir Charles Tilston Bright»[68] (London, Constable & Co., 1908), оказалась намного длиннее первой, в ней содержатся такие симпатичные подробности, как найденный британскими матросами, что брали пробы грунта с океанского дна, способ снимать напряжение: к использовавшемуся ими тросу крепился ящик с пивом, который проходил по меньшей мере половину пути до дна, после чего превосходно охлажденное пиво поднималось наверх.

Брайт пытается сохранять вежливость по отношению к Уайтхаузу, инженеру-электрику, едва не погубившему весь проект, однако, если у вас имеется под рукой хорошая библиотека, попробуйте ознакомиться с результатами предпринятого британскими властями официального дознания, которые содержатся в «Report of the Joint Committee on the Construction of Submarine Telegraph Cables»[69] («British Parliamentary Papers 1860»[70], LXII), — вы получите немалое удовольствие, обнаружив, что викторианские барристеры входили в раж и бранились ничуть не хуже нынешних. В двух недавних работах: Bern Dibner, «The Atlantic Cable»[71] (New York: Blaisdell, 1964) и John Steele Gordon, «A Thread Across the Ocean»[72] (New York: Walker & Co., 2002) тон этот выдержан превосходно.

Моя любимая биография Уильяма Томсона (позже лорда Кельвина) «The Life of William Thomson: Baron Kelvin of Largs»[73] (London: Macmillan, 1910; в двух томах) написана его другом С. Томпсоном (Silvanus P. Thompson). Куда больше аналитичности, хотя, быть может, и меньше теплого понимания, присутствует в книге К. Смита и Н. Вайза (Crosbie Smith and M. Norton Wise) «Energy and Empire: A Biographical Study of Lord Kelvin»[74] (Cambridge: Cambridge University Press, 1989). Более поздняя книга, «The Science of Energy: A Cultural History of Energy Physics in Victorian Britain»[75] (London: Athlone Press, 1998) характеризуется и большей глубиной проникновения в умонастроения той эпохи. В чрезвычайно полезной статье Б. Ханта (Bruce Hunt) «Michael Faraday, Cable Telegraphy and the Rise of Field Theory»[76], History of Technology 13 (1991), рассматривается вопрос о том, в чем Томсон, исследовавший то, что происходило внутри кабеля, пошел дальше Фарадея.

Очень жаль, что структура моей книги позволила упомянуть о Максвелле лишь мимоходом, и я от всего сердца рекомендую читателям получше присмотреться к этому осмотрительному, блестящему, перевернувшему весь мир человеку. Укажу две хорошие биографии Максвелла: С. S. F. Everitt, «James Clerk Maxwell: Physicist and Natural Philosopher»[77] (New York: Scribners, 1976) и «The Demon in the Aether: The Story of James Clerk Maxwell»[78] (Edinburgh: Paul Harris Publishing; with Adam Hilger, Bristol, 1983). О ключевом шаге, сделанном Максвеллом в использовании отношения электростатической и электромагнитной единиц измерения для демонстрации того, что свет сам по себе является электромагнитной волной, см. статью С. Шаффера (Simon Schaffer) «Accurate Measurement Is an English Science»[79] в сборнике «The Values of Precision»[80], edited by M. Norton Wise (Princeton, NJ: Princeton University Press, 1995), отличающуюся типичной для этого автора ясностью изложения.

И Томсон, и Максвелл преуспели потому, что хорошо знали, когда строить эвристические физические модели, а когда от таковых моделей отказываться. О смелом и упростившем все дело использовании Томсоном тепловых уравнений Фурье для анализа того, что происходило в атлантическом кабеле — статья О. Кнадсена (Ole Knudsen) «Mathematics and Physical Reality in William Thomson’s Electromagnetic Theory»[81] в сборнике «Wranglers and Physicists»[82], edited by P. M. Harman (Manchester, England: Manchester University Press, 1985); если вам интересно узнать о сложном, состоявшем из вращающихся передач и промежуточных колес сооружении, с помощью которого Максвелл старался прояснить свои окончательные представления 1860-х годов (и о преимуществе, которое оно дало Максвеллу перед тяготеющими к абстракциям французскими исследователями), начните с главы 9 книги Д. Парка (David Park) «The Fire Within the Eye: A Historical Essay on the Nature and Meaning of Light»[83] (Princeton, NJ: Princeton University Press, 1997), а затем познакомьтесь с книгой Д. Сигеля (Daniel Siegel) «Innovation in Maxwell’s Electromagnetic Theory»[84] (Cambridge, England: Cambridge University Press, 1991). Прочитав их, вы сможете одолеть и на редкость глубокие эссе самого Максвелла, собранные в таких антологиях, как «Physical Thought: An Anthology»[85], edited by Shmuel Sambursky (London: Hutchinson, 1974).