Процесс передачи – не мгновенный, а постепенный; так что, после того как на одном конце соединительной линии дан импульс, проходит некоторый промежуток времени, в течение которого этот импульс совершает свой путь, пока не достигнет другого конца...
Кому свойства воздуха не знакомы, тому передача силы посредством этой невидимой среды будет казаться столь же непонятной, как и всякий другой пример действия на расстоянии...»
Максвелл, хоть и не сразу, принял силовые линии Фарадея. «...Не следует смотреть на эти линии как на чисто математические абстракции. Это направления, в которых среда испытывает напряжение, подобное натяжению веревки, или, лучше сказать, подобное натяжению собственных наших мускулов». Картины силовых линий казались ему естественными. Не видел ли он глубокой внутренней связи между ними и его красивыми картинами напряжений, выявляемыми поляризованным светом в неотпущенном стекле? Не были ли примитивные грубые опилки тем «поляризованным светом», который позволял теперь уже проникать не внутрь вещей, а внутрь самого пространства между ними?
Ампер не отвергнут, он переработан, у него взята правильная идея о том, что каждый ток окружен магнитным полем (идея, кстати, абсолютно «близкодейственная», как Ампер не понял этого?), и Максвелл ищет уже для этой идеи адекватное математическое выражение – первое уравнение Максвелла, первое из четырех, которым суждено в будущем прославить имя «электрического новичка». Максвелл ищет: может быть, кто-нибудь, кроме Ампера, напал на правильный след, создал непротиворечивую электродинамическую теорию? Кроме школы французской, в которой царствовал Ампер, и иже с с ним: Лаплас и Араго, Био и Савар, считалась в Европе сильнейшей и школа немецких электродинамиков – Вебер, Нейман, Гельмгольц.
«Трин. Колл. Май 1855
Дорогой Томсон!
Благодарю за Ваш список работ по электричеству. Мне кажется, что я смогу достать все то, о чем Вы упомянули. Я читаю «Электродинамические мероопределения» Вебера, о которых, как я слышал, Вы говорили. Я изучаю его способ соединения электродинамики с электростатикой, индукцией и т.п. и с сожалением признаюсь, что мне он с самого начала не понравился. Он дает выражение для притяжения двух элементов электричества..., определяя «а» и «в» из законов Ампера...»
Опять взгляды Ампера, опять дальнодействие, стыдливо замаскированное в сложных формулах для взаимодействия токов! И все же Джеймс надеется извлечь из «Мероопределений» некое рациональное зерно.
«Джеймс Клерк Максвелл – отцу
Королевское общество было очень заботливо, прислав мне мою статью о цветах как раз тогда, когда она была мне нужна, здесь для Философского [журнала]...
Сегодня вечером в моих комнатах состоится встреча для обсуждения «Теории моральных чувств» Адама Смита, так что мне придется сейчас ликвидировать беспорядок. Я продолжаю снова упорно работать над электричеством и с трудом пробиваюсь через построения тяжелых германских авторов. Нужно довольно много времени для того, чтобы привести в порядок все идеи, которые можно было бы взять у этих людей, но я надеюсь увидеть в этой проблеме свой собственный путь – и прийти к чему-нибудь определенному...»
В общем, веберовская электродинамика была довольно здравой и стройной теорией. Она довольно хорошо подтверждалась экспериментами и соответствовала общепринятым в то время физическим принципам.
Были в ней, конечно, явные несообразности, физические бессмыслицы – вроде бесконечного возрастания кинетической энергии частиц в замкнутой системе. Никак не могла веберовская электродинамика перебросить мост между движущимися зарядами и обычным, наблюдаемым на практике током в проводниках. Не могла ответить на вопрос: существуют ли незамкнутые токи, действующие на магнитную стрелку? Давало себя знать наследие Ампера. Но в принципе все это могло быть принято за легкие облачка, не способные испортить погоды.
А Максвелл глядел глубже. Он начинал понимать механику образования этих «облачков». «Облачка» были органичны для теории Вебера – главы геттингенской школы. И обязаны были они своим происхождением тому, что любое взаимодействие в этой системе было мгновенным, в то время как для любого взаимодействия, для передачи возмущения, по глубокому убеждению Максвелла, требовалось время. (Возможно, его поддерживало то, что и быстрые световые лучи обладали конечной скоростью. Очень большой, но конечной. Всего шесть лет назад Ипполит Физо нашел для нее чудовищное значение – 313 с лишним тысяч километров в секунду.) Пусть бесконечно малое. Но не равное нулю. В конечном счете именно деление на этот нуль приводило в теории Вебера к появлению физически абсурдных бесконечностей.
В этом видел Максвелл корень зла, и этот корень подлежал выкорчевыванию. Вот где «мгновенное дальнодействие» обнаруживало, по его мнению, свою полную несостоятельность.
МЕТОД МАКСВЕЛЛА И «АНАЛОГИИ» ТОМСОНА
Максвеллу было ясно, что Фарадей прав и его силовые линии были поистине великим открытием. Но фарадеевские силовые линии не годились для расчетов. Нельзя было, например, наперед сказать, каковы будут силовые линии двух совокупностей зарядов, если были бы известны силовые линии каждой совокупности в отдельности. А новая нарождающаяся уже электротехника, получавшая в те годы вдохновляющий и романтический образ трансатлантического телеграфа, требовала решения куда более сложных задач.
Нужно было идти дальше.
И разрабатывать теорию.
Не такую, как у Ампера – основанную на дальнодействии и ошибочную в основе, какие бы правильные результаты она пока ни давала. Но какую?
На что она будет похожа, эта теория? Какие связи можно усмотреть между ней и уже имеющимися в физике теориями, за что можно было бы «уцепиться», с чего начать? Какой применить метод исследования?
«Следуя (только) математическому методу, – пишет Максвелл, – мы совершенно теряем из виду объясняемые явления и потому не можем прийти к более широкому представлению об их внутренней связи, хотя и можем предвычислять следствия из данных законов. С другой стороны, останавливаясь на физической гипотезе, мы уже смотрим на явления как бы через цветные очки и становимся склонными к той слепоте по отношению к фактам и поспешности в допущениях, которые способствуют односторонним объяснениям».
Каков же выход?
«Мы должны найти такой прием исследования, при котором мы могли бы сопровождать каждый свой шаг ясным физическим изображением явления, не связывая себя в то же время какой-нибудь определенной теорией, из которой заимствован этот образ».
«Для составления физических представлений, – заканчивает свою мысль Максвелл, – следует освоиться с существованием физических аналогий (сравнений). Под физической аналогией я разумею то частное сходство между законами в двух каких-нибудь областях явлений, благодаря которому одна область является иллюстрацией для другой».
Максвелл решил использовать для исследования метод физических аналогий.
Метод аналогий во времена Томсона и Максвелла был общеизвестен и широко использовался. Максвелл позже любил по этому поводу шутить:
«...Когда Моссоти заметил, что Фарадей доказал аналогичность некоторых величин, относящихся к электростатической индукции в диэлектриках, и некоторых величин, относящихся к магнитной индукции в железе и других телах, он смог воспользоваться математическими исследованиями Пуассона, относящимися к магнитной индукции, переведя лишь их с магнитного языка на язык электричества и с французского на итальянский...»
Максвеллу прежде всего нужно было найти правильную аналогию.
Таким образом, в методе исследования у Максвелла колебаний не было: нужно было искать аналогию, причем скорее всего механическую, или, как он выражался, «динамическую». Ведь до сих пор не было еще в физике явлений, которые нельзя было бы объяснить механически, которые не удавалось бы свести к простейшим механическим действиям.
Механика в век пара царила над всем, механика была всесильна – и в этом убеждала промышленность. Механика была и универсальна – даже молекулы сталкивались в физике того времени как упругие бильярдные шарики. Но для электричества и магнетизма такие простые модели не годились.
Как представить себе электричество и магнетизм?
На что они похожи?
...Может быть, похожи они на потоки тепла? Может быть, электричество и магнетизм точно так же «перетекают» от одного тела к другому, как перетекает тепло от горячего тела к холодному в тепловой теории Фурье?
Вильям Томсон первым подметил электротепловую аналогию и применил к электрической теории не принципы ньютоновских законов, трактуемых сторонниками дальнодействия, а вполне близкодейственные принципы. Таким образом, Вильям Томсон, старший друг и советчик, тоже стоял, хотя и не подчеркивал этого, на фарадеевских позициях близкодействия и первым доказал, что концепция силовых линий может приводить к правильным результатам.
В том, что Максвелл ценил аналогии, – прямая заслуга Томсона. Максвелл всегда восхищался подмеченной Томсоном аналогией, существующей между вопросами притяжения электрически заряженных тел и вопросами установившейся теплопередачи. Это остроумное наблюдение обогатило обе отрасли физики; с одной стороны, оказалось возможным использовать при разъяснении распределения электричества многие результаты, полученные Фурье для теплоты. С другой стороны, оказалось возможным распространить результаты, полученные Пуассоном для электричества, на область тепловых явлений.
Будущему лорду Кельвину, а тогда еще кембриджскому «фрешмену» – первокурснику, было всего семнадцать лет, когда он подметил эту далеко идущую аналогию; все видели, что в стержне, имеющем два конца – теплый и холодный, тепло от точки к точке распространяется с одного конца к другому. Но никто до Томсона не усмотрел сходства этого процесса с электрическими явлениями.
Распределение электрических сил в области пространства, содержащей наэлектризованные проводники, напоминало юному Томсону найденное Фурье распределение потоков тепла в твердом теле бесконечных размеров. Поверхности равного потенциала в первом случае соответствовали поверхностям, имеющим равную температуру, во втором – электрический заряд уподоблялся источнику тепла.
Увидеть за сходством формул и внутреннюю аналогию явлений – это было уже следующей задачей, нашедшей отражение в статье первокурсника Томсона.
«Эта статья, – говорил Максвелл впоследствии, – впервые ввела в математику мысль о том, что электрические действия происходят при участии непрерывной среды, которая, хотя ее и объяснил некогда Фарадей и использовал ее как ведущую идею своих исследований, никогда еще не принималась ни одним ученым, а математиками считалась несовместимой с законами электрического действия, установленными Кулоном и разработанными Пуассоном».
А в статье 1846 года, написанной уже не Томсоном-»фрешменом», а Томсоном, год назад ставшим «вторым спорщиком» своего года, исследуется уже новая аналогия – аналогия электрических явлений с явлениями упругости (не помогла ли эта аналогия Максвеллу в наведении моста между его поляризационными картинами и силовыми линиями Фарадея, между светом и электричеством?).
Но Томсон не пошел дальше, не задумался над естественным вопросом: не передается ли электрическая или магнитная сила тем же способом, как распространяется упругое смещение вдоль твердого упругого тела? Он не пошел дальше и доказал тем самым свое неполное исследование им же введенного метода. А этот путь мог бы в конце концов привести к теории электромагнитного поля...
ЗАНЯТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВОМ
Более года прошло со времени первого письма Томсону с просьбой порекомендовать книги по электричеству. Уже в прошлом ноябре пришел Максвелл к мысли о правоте Фарадея, наполнившего пространство реальными силовыми магнитными линиями. Но не опубликовано ничего Максвеллом по электричеству, да, по-видимому, не считал он еще тогда электричество лейтмотивом своих грядущих исследований, а может быть, природная деликатность мешала ему вторгаться в томсоновские «электрические заповедники», и ждал он от своего друга четкого и недвусмысленного разрешения вступить в эту область исследований и опубликовать полученные результаты. Он с нетерпением ожидал встречи с Томсоном в Глазго – туда его пригласил в сентябре сам Томсон. В сентябре 1855 года в Глазго должен был состояться ежегодный конгресс Британской ассоциации. И именно здесь должно было, по мнению Максвелла, состояться решающее объяснение между ним и Томсоном по поводу возможности его, Клерка Максвелла, вторжения в вожделенные чужие владения. Однако встреча та, казалось, сорвется – отцу становилось хуже, и в сентябре 1855 года Джеймс возвращается в Гленлейр. Оттуда к Томсону спешит письмо молодого Максвелла:
«Гленлейр, 13 сентября 1855
Дорогой Томсон!
...Если бы я увидел Вас в Глазго, то задал бы Вам ряд вопросов, которые некоторое время хранил про себя...
Я многое почерпнул из Ваших работ по электричеству, как непосредственно от Вас, так через Типографа и Издателя. Я использовал также другие виды помощи... Среди этого – фарадеевская теория полярности... а также его общие идеи относительно силовых линий с «проводящей способностью» различных сред относительно их.
Затем идет Ваше аллегорическое представление наэлектризованных тел как проводников тепла и Ваша теорема относительно ур-ния... (следуют математические выкладки).
Затем – амперовская теория замкнутых гальванических цепей, затем часть Вашей аллегории о несжимаемых упругих твердых телах и, наконец, метод... содержащийся в Вашей статье по магнетизму для К.О.. Я изучаю также веберовскую теорию электромагнетизма и воспринял ее как математическую спекуляцию, в которую я не верю, но которая должна быть сопоставлена с другими и, несомненно, дает много правильных результатов, правда, ценой некоторых просто шокирующих допущений.
Сейчас я планирую и частично разрабатываю систему предложений относительно силовых линий, которые потом могут быть применены к электричеству, теплу, магнетизму или гальванизму, но которые сами по себе есть собрание чисто геометрических истин, облеченных в форму геометрических концепций линий, поверхностей и т.п.
...Поскольку не может быть сомнений в том, что в Вашем столе имеется математическая часть теории, все, что Вы должны сейчас сделать, это обнародовать Ваши результаты и разъяснить, что означают они по отношению к электричеству. Я думаю, что, если Вы сделаете это публично, это может ввести в обращение новый комплекс электрических идей и спасти нас от необходимости ненужного выдумывания.
Я не знаю Правил Игры и Патентных Законов науки. Возможно, ассоциация сможет сделать что-нибудь, чтобы зафиксировать их, но я, несомненно, намереваюсь сейчас браконьерствовать среди Ваших электрических символов...»
Максвелл деликатен, но он не в состоянии ждать еще годы, чтобы его идеям позволили вылиться наружу Правила Игры и Патентные Законы науки. «Электрические» мысли теснятся в его голове, ему уже видится стройная теория, в которую входят фарадеевские идеи близкодействия, их своеобразное воплощение Томсоном, амперовское магнитное действие замкнутых проводников с током. Он видит путь выхода из, казалось бы, безнадежного конгломерата идей и сведений, он находит путь, совершенно неожиданный и смелый. Геометр по характеру мышления, глубоко понимавший пространство, линии, кривые, точки, Максвелл решил описать форму фарадеевских силовых трубок посредством математических формул, сочетая такое описание пространства с основными электромагнитными идеями.
Трудно теперь, через столетие, утверждать, что так это было и на самом деле. Но верится именно в такой путь. У гениев нет напрасно засеянных делянок – однажды засеянное на них взрастает когда-нибудь необычным и диковатым цветком и оказывается незаменимой приправой к казавшейся прежде столь обычной и пресной идее. Многогранники школьника Клерка Максвелла, его глубокое увлечение формой некоторых сложных кривых, занятия поляризацией света и упругими свойствами тел буквально накануне занятий электрическими теориями не могли не быть рядом и в его мыслях, не могли не сплетаться в причудливых сочетаниях.
Ничто из занятий Максвелла не прошло всуе – «дьявол на двух палочках», волчки, цветовой ящик, картонные многогранники, цилиндры из желатина. Развитая в детстве, промелькнувшая в каскаде шаловливых детских писем способность сочетать, казалось, несочетаемое, искать неожиданные повороты, мыслить нестандартно, видеть глубокие аналогии вылилась рождением новой теории, мощной и жизненной.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38
Кому свойства воздуха не знакомы, тому передача силы посредством этой невидимой среды будет казаться столь же непонятной, как и всякий другой пример действия на расстоянии...»
Максвелл, хоть и не сразу, принял силовые линии Фарадея. «...Не следует смотреть на эти линии как на чисто математические абстракции. Это направления, в которых среда испытывает напряжение, подобное натяжению веревки, или, лучше сказать, подобное натяжению собственных наших мускулов». Картины силовых линий казались ему естественными. Не видел ли он глубокой внутренней связи между ними и его красивыми картинами напряжений, выявляемыми поляризованным светом в неотпущенном стекле? Не были ли примитивные грубые опилки тем «поляризованным светом», который позволял теперь уже проникать не внутрь вещей, а внутрь самого пространства между ними?
Ампер не отвергнут, он переработан, у него взята правильная идея о том, что каждый ток окружен магнитным полем (идея, кстати, абсолютно «близкодейственная», как Ампер не понял этого?), и Максвелл ищет уже для этой идеи адекватное математическое выражение – первое уравнение Максвелла, первое из четырех, которым суждено в будущем прославить имя «электрического новичка». Максвелл ищет: может быть, кто-нибудь, кроме Ампера, напал на правильный след, создал непротиворечивую электродинамическую теорию? Кроме школы французской, в которой царствовал Ампер, и иже с с ним: Лаплас и Араго, Био и Савар, считалась в Европе сильнейшей и школа немецких электродинамиков – Вебер, Нейман, Гельмгольц.
«Трин. Колл. Май 1855
Дорогой Томсон!
Благодарю за Ваш список работ по электричеству. Мне кажется, что я смогу достать все то, о чем Вы упомянули. Я читаю «Электродинамические мероопределения» Вебера, о которых, как я слышал, Вы говорили. Я изучаю его способ соединения электродинамики с электростатикой, индукцией и т.п. и с сожалением признаюсь, что мне он с самого начала не понравился. Он дает выражение для притяжения двух элементов электричества..., определяя «а» и «в» из законов Ампера...»
Опять взгляды Ампера, опять дальнодействие, стыдливо замаскированное в сложных формулах для взаимодействия токов! И все же Джеймс надеется извлечь из «Мероопределений» некое рациональное зерно.
«Джеймс Клерк Максвелл – отцу
Королевское общество было очень заботливо, прислав мне мою статью о цветах как раз тогда, когда она была мне нужна, здесь для Философского [журнала]...
Сегодня вечером в моих комнатах состоится встреча для обсуждения «Теории моральных чувств» Адама Смита, так что мне придется сейчас ликвидировать беспорядок. Я продолжаю снова упорно работать над электричеством и с трудом пробиваюсь через построения тяжелых германских авторов. Нужно довольно много времени для того, чтобы привести в порядок все идеи, которые можно было бы взять у этих людей, но я надеюсь увидеть в этой проблеме свой собственный путь – и прийти к чему-нибудь определенному...»
В общем, веберовская электродинамика была довольно здравой и стройной теорией. Она довольно хорошо подтверждалась экспериментами и соответствовала общепринятым в то время физическим принципам.
Были в ней, конечно, явные несообразности, физические бессмыслицы – вроде бесконечного возрастания кинетической энергии частиц в замкнутой системе. Никак не могла веберовская электродинамика перебросить мост между движущимися зарядами и обычным, наблюдаемым на практике током в проводниках. Не могла ответить на вопрос: существуют ли незамкнутые токи, действующие на магнитную стрелку? Давало себя знать наследие Ампера. Но в принципе все это могло быть принято за легкие облачка, не способные испортить погоды.
А Максвелл глядел глубже. Он начинал понимать механику образования этих «облачков». «Облачка» были органичны для теории Вебера – главы геттингенской школы. И обязаны были они своим происхождением тому, что любое взаимодействие в этой системе было мгновенным, в то время как для любого взаимодействия, для передачи возмущения, по глубокому убеждению Максвелла, требовалось время. (Возможно, его поддерживало то, что и быстрые световые лучи обладали конечной скоростью. Очень большой, но конечной. Всего шесть лет назад Ипполит Физо нашел для нее чудовищное значение – 313 с лишним тысяч километров в секунду.) Пусть бесконечно малое. Но не равное нулю. В конечном счете именно деление на этот нуль приводило в теории Вебера к появлению физически абсурдных бесконечностей.
В этом видел Максвелл корень зла, и этот корень подлежал выкорчевыванию. Вот где «мгновенное дальнодействие» обнаруживало, по его мнению, свою полную несостоятельность.
МЕТОД МАКСВЕЛЛА И «АНАЛОГИИ» ТОМСОНА
Максвеллу было ясно, что Фарадей прав и его силовые линии были поистине великим открытием. Но фарадеевские силовые линии не годились для расчетов. Нельзя было, например, наперед сказать, каковы будут силовые линии двух совокупностей зарядов, если были бы известны силовые линии каждой совокупности в отдельности. А новая нарождающаяся уже электротехника, получавшая в те годы вдохновляющий и романтический образ трансатлантического телеграфа, требовала решения куда более сложных задач.
Нужно было идти дальше.
И разрабатывать теорию.
Не такую, как у Ампера – основанную на дальнодействии и ошибочную в основе, какие бы правильные результаты она пока ни давала. Но какую?
На что она будет похожа, эта теория? Какие связи можно усмотреть между ней и уже имеющимися в физике теориями, за что можно было бы «уцепиться», с чего начать? Какой применить метод исследования?
«Следуя (только) математическому методу, – пишет Максвелл, – мы совершенно теряем из виду объясняемые явления и потому не можем прийти к более широкому представлению об их внутренней связи, хотя и можем предвычислять следствия из данных законов. С другой стороны, останавливаясь на физической гипотезе, мы уже смотрим на явления как бы через цветные очки и становимся склонными к той слепоте по отношению к фактам и поспешности в допущениях, которые способствуют односторонним объяснениям».
Каков же выход?
«Мы должны найти такой прием исследования, при котором мы могли бы сопровождать каждый свой шаг ясным физическим изображением явления, не связывая себя в то же время какой-нибудь определенной теорией, из которой заимствован этот образ».
«Для составления физических представлений, – заканчивает свою мысль Максвелл, – следует освоиться с существованием физических аналогий (сравнений). Под физической аналогией я разумею то частное сходство между законами в двух каких-нибудь областях явлений, благодаря которому одна область является иллюстрацией для другой».
Максвелл решил использовать для исследования метод физических аналогий.
Метод аналогий во времена Томсона и Максвелла был общеизвестен и широко использовался. Максвелл позже любил по этому поводу шутить:
«...Когда Моссоти заметил, что Фарадей доказал аналогичность некоторых величин, относящихся к электростатической индукции в диэлектриках, и некоторых величин, относящихся к магнитной индукции в железе и других телах, он смог воспользоваться математическими исследованиями Пуассона, относящимися к магнитной индукции, переведя лишь их с магнитного языка на язык электричества и с французского на итальянский...»
Максвеллу прежде всего нужно было найти правильную аналогию.
Таким образом, в методе исследования у Максвелла колебаний не было: нужно было искать аналогию, причем скорее всего механическую, или, как он выражался, «динамическую». Ведь до сих пор не было еще в физике явлений, которые нельзя было бы объяснить механически, которые не удавалось бы свести к простейшим механическим действиям.
Механика в век пара царила над всем, механика была всесильна – и в этом убеждала промышленность. Механика была и универсальна – даже молекулы сталкивались в физике того времени как упругие бильярдные шарики. Но для электричества и магнетизма такие простые модели не годились.
Как представить себе электричество и магнетизм?
На что они похожи?
...Может быть, похожи они на потоки тепла? Может быть, электричество и магнетизм точно так же «перетекают» от одного тела к другому, как перетекает тепло от горячего тела к холодному в тепловой теории Фурье?
Вильям Томсон первым подметил электротепловую аналогию и применил к электрической теории не принципы ньютоновских законов, трактуемых сторонниками дальнодействия, а вполне близкодейственные принципы. Таким образом, Вильям Томсон, старший друг и советчик, тоже стоял, хотя и не подчеркивал этого, на фарадеевских позициях близкодействия и первым доказал, что концепция силовых линий может приводить к правильным результатам.
В том, что Максвелл ценил аналогии, – прямая заслуга Томсона. Максвелл всегда восхищался подмеченной Томсоном аналогией, существующей между вопросами притяжения электрически заряженных тел и вопросами установившейся теплопередачи. Это остроумное наблюдение обогатило обе отрасли физики; с одной стороны, оказалось возможным использовать при разъяснении распределения электричества многие результаты, полученные Фурье для теплоты. С другой стороны, оказалось возможным распространить результаты, полученные Пуассоном для электричества, на область тепловых явлений.
Будущему лорду Кельвину, а тогда еще кембриджскому «фрешмену» – первокурснику, было всего семнадцать лет, когда он подметил эту далеко идущую аналогию; все видели, что в стержне, имеющем два конца – теплый и холодный, тепло от точки к точке распространяется с одного конца к другому. Но никто до Томсона не усмотрел сходства этого процесса с электрическими явлениями.
Распределение электрических сил в области пространства, содержащей наэлектризованные проводники, напоминало юному Томсону найденное Фурье распределение потоков тепла в твердом теле бесконечных размеров. Поверхности равного потенциала в первом случае соответствовали поверхностям, имеющим равную температуру, во втором – электрический заряд уподоблялся источнику тепла.
Увидеть за сходством формул и внутреннюю аналогию явлений – это было уже следующей задачей, нашедшей отражение в статье первокурсника Томсона.
«Эта статья, – говорил Максвелл впоследствии, – впервые ввела в математику мысль о том, что электрические действия происходят при участии непрерывной среды, которая, хотя ее и объяснил некогда Фарадей и использовал ее как ведущую идею своих исследований, никогда еще не принималась ни одним ученым, а математиками считалась несовместимой с законами электрического действия, установленными Кулоном и разработанными Пуассоном».
А в статье 1846 года, написанной уже не Томсоном-»фрешменом», а Томсоном, год назад ставшим «вторым спорщиком» своего года, исследуется уже новая аналогия – аналогия электрических явлений с явлениями упругости (не помогла ли эта аналогия Максвеллу в наведении моста между его поляризационными картинами и силовыми линиями Фарадея, между светом и электричеством?).
Но Томсон не пошел дальше, не задумался над естественным вопросом: не передается ли электрическая или магнитная сила тем же способом, как распространяется упругое смещение вдоль твердого упругого тела? Он не пошел дальше и доказал тем самым свое неполное исследование им же введенного метода. А этот путь мог бы в конце концов привести к теории электромагнитного поля...
ЗАНЯТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВОМ
Более года прошло со времени первого письма Томсону с просьбой порекомендовать книги по электричеству. Уже в прошлом ноябре пришел Максвелл к мысли о правоте Фарадея, наполнившего пространство реальными силовыми магнитными линиями. Но не опубликовано ничего Максвеллом по электричеству, да, по-видимому, не считал он еще тогда электричество лейтмотивом своих грядущих исследований, а может быть, природная деликатность мешала ему вторгаться в томсоновские «электрические заповедники», и ждал он от своего друга четкого и недвусмысленного разрешения вступить в эту область исследований и опубликовать полученные результаты. Он с нетерпением ожидал встречи с Томсоном в Глазго – туда его пригласил в сентябре сам Томсон. В сентябре 1855 года в Глазго должен был состояться ежегодный конгресс Британской ассоциации. И именно здесь должно было, по мнению Максвелла, состояться решающее объяснение между ним и Томсоном по поводу возможности его, Клерка Максвелла, вторжения в вожделенные чужие владения. Однако встреча та, казалось, сорвется – отцу становилось хуже, и в сентябре 1855 года Джеймс возвращается в Гленлейр. Оттуда к Томсону спешит письмо молодого Максвелла:
«Гленлейр, 13 сентября 1855
Дорогой Томсон!
...Если бы я увидел Вас в Глазго, то задал бы Вам ряд вопросов, которые некоторое время хранил про себя...
Я многое почерпнул из Ваших работ по электричеству, как непосредственно от Вас, так через Типографа и Издателя. Я использовал также другие виды помощи... Среди этого – фарадеевская теория полярности... а также его общие идеи относительно силовых линий с «проводящей способностью» различных сред относительно их.
Затем идет Ваше аллегорическое представление наэлектризованных тел как проводников тепла и Ваша теорема относительно ур-ния... (следуют математические выкладки).
Затем – амперовская теория замкнутых гальванических цепей, затем часть Вашей аллегории о несжимаемых упругих твердых телах и, наконец, метод... содержащийся в Вашей статье по магнетизму для К.О.. Я изучаю также веберовскую теорию электромагнетизма и воспринял ее как математическую спекуляцию, в которую я не верю, но которая должна быть сопоставлена с другими и, несомненно, дает много правильных результатов, правда, ценой некоторых просто шокирующих допущений.
Сейчас я планирую и частично разрабатываю систему предложений относительно силовых линий, которые потом могут быть применены к электричеству, теплу, магнетизму или гальванизму, но которые сами по себе есть собрание чисто геометрических истин, облеченных в форму геометрических концепций линий, поверхностей и т.п.
...Поскольку не может быть сомнений в том, что в Вашем столе имеется математическая часть теории, все, что Вы должны сейчас сделать, это обнародовать Ваши результаты и разъяснить, что означают они по отношению к электричеству. Я думаю, что, если Вы сделаете это публично, это может ввести в обращение новый комплекс электрических идей и спасти нас от необходимости ненужного выдумывания.
Я не знаю Правил Игры и Патентных Законов науки. Возможно, ассоциация сможет сделать что-нибудь, чтобы зафиксировать их, но я, несомненно, намереваюсь сейчас браконьерствовать среди Ваших электрических символов...»
Максвелл деликатен, но он не в состоянии ждать еще годы, чтобы его идеям позволили вылиться наружу Правила Игры и Патентные Законы науки. «Электрические» мысли теснятся в его голове, ему уже видится стройная теория, в которую входят фарадеевские идеи близкодействия, их своеобразное воплощение Томсоном, амперовское магнитное действие замкнутых проводников с током. Он видит путь выхода из, казалось бы, безнадежного конгломерата идей и сведений, он находит путь, совершенно неожиданный и смелый. Геометр по характеру мышления, глубоко понимавший пространство, линии, кривые, точки, Максвелл решил описать форму фарадеевских силовых трубок посредством математических формул, сочетая такое описание пространства с основными электромагнитными идеями.
Трудно теперь, через столетие, утверждать, что так это было и на самом деле. Но верится именно в такой путь. У гениев нет напрасно засеянных делянок – однажды засеянное на них взрастает когда-нибудь необычным и диковатым цветком и оказывается незаменимой приправой к казавшейся прежде столь обычной и пресной идее. Многогранники школьника Клерка Максвелла, его глубокое увлечение формой некоторых сложных кривых, занятия поляризацией света и упругими свойствами тел буквально накануне занятий электрическими теориями не могли не быть рядом и в его мыслях, не могли не сплетаться в причудливых сочетаниях.
Ничто из занятий Максвелла не прошло всуе – «дьявол на двух палочках», волчки, цветовой ящик, картонные многогранники, цилиндры из желатина. Развитая в детстве, промелькнувшая в каскаде шаловливых детских писем способность сочетать, казалось, несочетаемое, искать неожиданные повороты, мыслить нестандартно, видеть глубокие аналогии вылилась рождением новой теории, мощной и жизненной.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38