Ирина Радунская – Квинтэссенция. Книга первая (страница 36)
Так, силовые линии Фарадея, сыграв свою роль, перешли во второй эшелон, отошли в историю, в учебники и в книги, предназначенные для любителей истории науки.
Но несмотря на все, о чем мы говорили, Максвелл в этой же статье пишет: «Энергия электромагнитных волн есть механическая энергия». Таким образом, отказавшись от механических моделей, Максвелл не мог освободиться от общей уверенности в том, что все рано или поздно, пусть еще неведомым путем, будет сведено к механике. В данном случае к еще не созданной механике эфира.
… Наряду с интенсивной научной работой, Максвелл читал лекции студентам Кингс-колледжа и возобновил чтение общедоступных лекций, начало которым положил Фарадей.
В сентябре 1865 года Максвелл перенес тяжелое рожистое воспаление головы. Он отказался от педагогической деятельности и уехал в имение Гленлэр, перешедшее к нему от отца. Он решил в спокойной обстановке полностью посвятить себя науке.
Свободное время он занимается хозяйством. Выполняя волю отца перестраивает дом, благоустраивает поместье, гуляет со своей собакой Тоби, навещает соседей, сочиняет конкурсные задачи по математике.
Но основное время отдано науке. В 1870 году вышла его книга «Теория теплоты». В ней, кроме итогов прежних работ, содержались и свежие мысли.
Наряду с другими материалами, в книгу вошло найденное Максвеллом в 1868 году новое доказательство закона распределения молекул по скоростям.
Главной задачей, поставленной перед собой Максвеллом в этот период, была систематизация его работ по созданию электродинамики. Он посвятил ей около восьми лет.
25 августа 1867 года скончался Фарадей. Максвелл продолжал чтить память учителя. Он много раз возвращался к роли Фарадея и его открытий. В различных вариантах он заявлял: «Я только облек идеи Фарадея в математическую форму». Этой задаче он посвятил почти половину своей жизни. Созданный Максвеллом «Трактат об электричестве и магнетизме» является лучшим памятником Фарадею.
ТРАКТАТ
«Трактат» состоит из двух томов. В каждом из них по две части. В первом томе электростатика и электрический ток. В нем дано систематическое описание достижений предшественников, изложенное ясным фарадеевским «геометрическим» языком электрических силовых линий и переведенное на язык математических формул.
Первая часть второго тома посвящена магнетизму. В нем опять основой служат фарадеевские силовые линии и фарадеевское поле, эфирная среда, передающая электрическое и магнитное взаимодействие между удаленными телами. Силовые линии поля, стремящиеся сократиться и расшириться в стороны, воздействуют таким образом на тела и делают не нужным представление о действии на расстоянии.
Главное в «Трактате» — вторая часть второго тома, посвященная электромагнетизму. Здесь с единых позиций рассмотрена «поворачивающая сила» Эрстеда, наблюдения Ампера, опыты Фарадея. Словом, проанализировано все известное о связи между электрическими и магнитными явлениями. И выражено это языком математических формул. Они предсказывают неведомое электромагнитное поле, в котором со скоростью света бегут электромагнитные волны, волны эфира, переносящие энергию, излученную источником этих волн.
Максвелл утверждает, что волны продолжают распространяться в эфире и после того, как их источник перестал работать. Продолжают распространяться до тех пор, пока на их пути не встретится препятствие. Это препятствие может их поглотить, поглотить переносимую ими энергию, может отразить их обратно или изменить направление движения.
Формулы утверждали, что электромагнитные волны способны оказывать давление на поглощающие или отражающие их тела.
Формулы сообщали, что свет — не особая субстанция, а лишь разновидность электромагнитных волн, что повергало читателя в недоумение. И это продолжалось до тех пор, пока П. Н. Лебедев не измерил величину давления света. Величину, совпадавшую с вычисленной Максвеллом.
В «Трактате» воплотилась в уравнения и приобрела реальность мысль Фарадея о том, что действие одного тела на другое передается на расстояние через посредство окружающей среды, роль которой может играть эфир.
В то время, когда Максвелл завершал свой «Трактат», в Кембридже была учреждена кафедра экспериментальной физики. Максвелла пригласили занять эту кафедру. Ведь он, отдавая главные силы теоретическим исследованиям, прославился и своими экспериментами, связанными с кинетической теорией газов и с цветовым зрением.
Максвелл колебался, но по настоянию друзей, которых он ценил за их вклад в науку, принял приглашение.
Формальное назначение состоялось 8 марта 1871 года. В октябре того же года он прочел вступительную лекцию. Она была посвящена значению эксперимента в теоретическом познании. Максвелл обратил внимание слушателей на то, что курс экспериментальной физики читается в Кембриджском университете впервые. Он сообщил, что этот курс будет опираться на экспериментальные возможности Девонширской физической лаборатории, строительство которой только развертывалось.
Лектор знакомит студентов с соотношениями между теорией и опытом. При этом он обращает их внимание на существование двух типов опыта. Один из них — иллюстративный, проводимый в целях обучения. Опыт не претендующий на получение новых научных фактов. Опыт, имеющий целью развитие способности слушателей мысленно сопоставлять содержание теорий с явлениями, воздействующими на наши органы чувств. Воздействующими непосредственно, как свет и звук, тепло и тяготение, или через посредство приборов, как магнетизм и электричество.
Задачей опытов другого типа является исследование новых, еще не изученных явлений и процессов. Центральным в этих опытах является процесс измерения. Он дает основу воображению и интуиции, способствует установлению количественных математических связей, характеризующих изучаемое явление и процесс.
Максвелл обращает внимание слушателей на огромные возможности коллективной экспериментальной работы. Он ссылается на идею коллективных опытов, восходящую к Бэкону. Подчеркивает мысль о том, что при таком экспериментировании разрозненные ученые превращаются в регулярную научную армию. Он рассказывает о задуманной великим математиком К. Ф. Гауссом, организованной и руководимой им вместе с В. Вебером работе по долговременному изучению земного магнетизма, приведшей к целому потоку открытий. Увлекает слушателей новейшими гипотезами, проблемами молекулярного строения вещества и внутреннего строения атомов…
Максвелл вложил огромные усилия и собственные средства в создание лаборатории, название которой должно было напоминать о щедрости герцога Девонширского, лорда-канцлера университета.
Но, через некоторое время, лаборатория была переименована в «Кавендишскую лабораторию» — в честь Г. Кавендиша, замечательные исследования которого долгое время оставались неизвестными и были буквально открыты Максвеллом.
Кавендиш опубликовал лишь две из своих работ в области физики. Остальные лежали более ста лет в архивах университета. В 1874 году герцог Девонширский передал Максвеллу двадцать пакетов запыленных манускриптов. Максвелл был поражен замечательными открытиями в области физики и химии, сделанными этим экспериментатором — оригиналом, отшельником и подвижником.
Максвелл не только изучил, но и переписал, готовя к печати, манускрипты Кавендиша. Он повторил, а в некоторых случаях и уточнил все опыты Кавендиша. На это ушло пять лет.
Когда в 1879 году труды Кавендиша вышли из печати, мир узнал, что работая в домашней лаборатории, Кавендиш в 1771 году (за двенадцать лет до Кулона) установил закон взаимодействия электрических зарядов, за шестьдесят лет до Фарадея открыл влияние диэлектрика на емкость конденсатора и измерил диэлектрическую проницаемость ряда веществ. Он предвосхитил закон Ома, а в 1798 году при помощи крутильных весов измерил силу взаимного притяжения двух сферических тел, подтвердив справедливость закона всемирного тяготения.
В ходе этих экспериментов Кавендиш определил величину гравитационной постоянной, входящей в закон тяготения и величину средней плотности Земли. Он получил в 1766 году чистый водород и изучил его свойства, а также получил воду, сжигая водород, и определил состав воды. Вернувшись к этим исследованиям, он в 1771 году определил содержание кислорода в воздухе.
Кавендиш обязан Максвеллу своим вторым рождением.
Последние пять лет жизни Максвелл, не прерывая научной работы, ухаживал за тяжело больной женой, выполняя функции квалифицированной сиделки. Весной 1877 года у него, никогда не жаловавшегося на здоровье, внезапно начались боли в груди. Он никогда не говорил об этом, ежедневно бывал в лаборатории, работал над рукописями Кавендиша, ухаживал за женой.
В июне 1879 года Максвелл сдал рукопись трудов Кавендиша в типографию и впервые признал, что его здоровье пошатнулось. Жена уговорила его уехать в Гленлэр, надеясь на целебное действие родных мест. Но ему становилось хуже, боли стали ужасными, он сильно похудел. В октябре эдинбургский врач сообщил, что ему осталось жить не больше месяца. Он поспешил в Кембридж к прикованной к постели жене.
Максвелл умер 5 ноября 1879 года от рака. Кембридж и ученые всего мира были в глубоком трауре.