Владимир Карцев - Приключения великих уравнений
Электромагнитные волны распространяются в пространстве со скоростью света, то есть со скоростью 300 000 километров в секунду. Скорость распространения воли зависит от свойств среды.
Признание конечной, хотя и очень большой, скорости распространения электричества и магнетизма камня на камне не оставляло от теорий сторонников «мгновенного дальнодействия».
* * *
Велика все-таки роль случайности в научных открытиях! Впоследствии оказалось, что величина с, полученная Максвеллом, и скорость света, полученная Физо, были измерены не совсем точно. Их совпадение, столь поразившее Максвелла, было в известной мере случайным!
* * *
В предсказании электромагнитных волн Максвелл значительно обогнал свое время. Но он не мог знать, что Фарадей еще в 1832 году оставил в Королевском обществе для хранения в архивах запечатанный конверт с надписью «Новые воззрения, подлежащие в настоящее время хранению в архивах Королевского общества».
В 1938 году, через 106 лет, конверт этот был вскрыт в присутствии многих английских ученых. Слова, которые записаны были на пожелтевшем листке, запечатанном в конверте, потрясли всех: выяснилось, что уже Фарадей ясно представлял себе, что индуктивные явления распространяются в пространстве с некоторой скоростью, причем в виде волн.
«Я пришел к заключению, что на распространение магнитного воздействия требуется время, которое, очевидно, окажется весьма незначительным. Я полагаю также, что электрическая индукция распространяется точно таким же образом. Я полагаю, что распространение магнитных сил от магнитного полюса похоже на колебания взволнованной водной поверхности… По аналогии я считаю возможным применить теорию колебаний к распространению электрической индукции», — писал он на основании далеко идущих аналогий между электромагнитной индукцией, светом и звуком. Фарадей, как следует из этого документа, хотел закрепить открытие за собой определенной датой и таким образом иметь право, в случае экспериментального подтверждения, объявить эту дату датой его открытия. «В настоящее время, — продолжал он, — насколько мне известно, никто из ученых, кроме меня, не имеет подобных взглядов».
И Фарадей, и Максвелл не дожили до полного торжества их воззрений. Оба они умерли до того, как русские ученые Н. Н. Шиллер, П. А. Зилов, С. Я. Терешин, П. Н. Лебедев и немецкие физики Г. Герц и Л. Больцман показали полную справедливость теории электромагнитного поля Максвелла и Фарадея.
После выхода «Трактата об электричестве и магнетизме», в котором сформулирована максвелловская теория электромагнитного поля, Максвелл решает в целях популяризации и распространения своих идей написать книгу «Электричество в элементарном изложении». Максвелл работал над книгой, а самочувствие его лось все хуже и хуже. Эдинбургский доктор профессор Сэндерс, осмотрев ученого, объявил ему, что он болен раком и что жить ему осталось не более месяца…
Зачем, когда так ярко солнце,
Зачем, когда надежды с нами,
Зачем, когда прекрасна жизнь,
Такая боль приходит?
Максвелл спокойно перенес удар. Он вообще никогда ни на что не жаловался и поспешил в Кембридж, где его ждали рукопись «Электричества» и тяжело больная жена.
В Кембридже царило уныние — «Максвелл уходит».
Эти печальные слова то и дело звучали в гулких коридорах и на пустынных кембриджских ноябрьских улицах.
5 ноября 1879 года его не стало. Доктор Пагет, принявший его последний вздох, писал:
«Во время болезни, лицом к лицу со смертью, он оставался таким же, как прежде. Спокойствие духа никогда не покидало его. Через несколько дней после возвращения в Кембридж его страдания приняли очень острый характер… Но он никогда не жаловался… Даже близость смерти не лишила его самообладания… За несколько дней до смерти он спросил меня, как долго ему осталось жить… Казалось, он беспокоился только о своей жене, здоровье которой за последние несколько лет пошатнулось.
Не было человека, который бы встретил смерть с большим спокойствием и в более ясном сознании».
Сорокавосьмилетний гений угас, так и не став свидетелем торжества своей теории.
А она завоевывала себе позиции с большим трудом.
Число слушателей, записывающихся на лекции по теории электромагнитного поля (в английских университетах студент сам выбирает предметы, которые он хотел бы изучать), было смехотворно мало.
Нужен был толчок, какое-то яркое событие, которое привлекло бы внимание физиков и показало бы во всей полноте мощь новой теории.
Открытие вопреки себе
Когда Максвелл создавал свою теорию электромагнитного поля, будущий великий ученый Генрих Рудольф Герц в коротких штанишках посещал первые классы гимназии. Его учитель вспоминал, что Герц учился блестяще и был непревзойденным, когда дело касалось сообразительности и ясности восприятия. В противоположность Максвеллу, он обожал все предметы без исключения — в равной степени физику и арабский язык. Он любил писать стихи и вытачивать фигурки на токарном станке.
Его отец был сенатором, а мать, как сейчас сказали бы, домохозяйкой. Будущий великий физик родился очень слабым — врачи единодушно утверждали, что он — не жилец на белом свете. И действительно, болезни преследовали Герца всю жизнь — у него болели поочередно и все вместе: глаза, зубы, уши…
С 18 лет Генрих Герц учится в технических школах.
Все шло хорошо до тех пор, пока Генриху приходилось изучать разнообразные дисциплины общего характера, например физику и математику. Но когда дело дошло до специализации, то есть до избрания конкретных технических курсов, которые на всю жизнь должны были определить направление деятельности Герца, он внезапно меняет свое решение: «Раньше я часто говорил себе, что быть посредственным инженером для меня предпочтительней, чем посредственным ученым. Но теперь я думаю, что прав Шиллер, сказавший: «Боишься жизнью рисковать — тебе успехов в ней не знать», и что излишняя осторожность была бы с моей стороны безумием».
Какой прекрасный пример для тех, кто сегодня обдумывает свою судьбу!
Герц бросает Мюнхенскую высшую техническую школу и поступает в Берлинский университет, где попадает в очень хорошие руки — его руководителем становится Герман Гельмгольц, едва ли не самый видный немецкий физик того времени. В числе его преподавателей были и другие виднейшие физики, например Кирхгоф.
* * *
Герц проявлял в детстве очень большие способности. За что бы он ни брался, все у него получалось. Говорят, что когда Герц стал знаменитостью, его наставник по токарному делу с сожалением заметил: «Жаль. Из него мог бы получиться отличный токарь».
* * *
Но прежде стоит поговорить о Гельмгольце, поскольку вся короткая научная жизнь Герца прошла под его покровительством, а научные взгляды сформировались в громадной степени под влиянием взглядов Гельмгольца.
С портрета глядит на нас волевое, властное лицо, кончики густых седых усов опущены. Безукоризненный костюм. Пронзительный, несколько тяжеловатый взгляд.
Герц обращался к нему не иначе, как «Ваше превосходительство».
К моменту первого знакомства с Герцем ему было 56 лет. Он был признанным главой немецкой физики.
Еще за 30 лет до этой встречи молодой врач Гельмгольц, ничего не зная о забытых работах Ломоносова, о работах его современников Майера и Джоуля, обосновал закон сохранения и превращения энергии. Он занимался в свое время и физиологией чувств — зрения и слуха.
Но последнее время Гельмгольца занимает электричество, особенно теория англичанина Максвелла. Он первым среди европейских («континентальных») ученых обратил на нее внимание и сразу оценил ее сильные стороны, ее многогранность и универсальность.
И тут проявилось во всей полноте трагическое противоречие научного мировоззрения Гельмгольца: с одной стороны, роль промежуточной среды, подчеркивавшаяся Максвеллом, была для него очевидна, с другой — признать саму промежуточную среду, «ничто», в качестве физической реальности Гельмгольц не мог. Не мог прежде всего потому, что он был последователем знаменитого немецкого философа-идеалиста, агностика И. Канта, отрицавшего возможность познания мира. Отсюда приверженность Гельмгольца к идеям дальнодействия, где в основу без объяснения берутся таинственные непознаваемые свойства материи. Его не смущал, например, факт, что в соответствии с теорией одного из столпов дальнодействия — Вебера, нельзя зарядить электричеством тело, имеющее конечный объем. Это противоречит и здравому смыслу и опыту. Примеров таких неувязок в теориях дальнодействия можно было найти десяток.
