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.

---

Гамильтон лил бальзам на раны несогласованности, раны противоречий. Он примирял объективно существующий мир, в котором все логично, взаимосвязанно, поддается объяснению, и бога, непостижимого и иррационального. Гамильтон лил бальзам, но он не исцелял, лишь временно утолял боль, возводя непреодолимую стену между Знанием и Верой. Законы Знания, законы Логики неприменимы к смутным областям Веры. И нечего требовать, чтобы Вера подчинялась Логике... И нечего вводить Веру в область Знания.

Физика приобрела в такой философии независимое существование, законы природы подлежали исследованию, природа существовала сама по себе и ждала рационального объяснения. Во всех своих проявлениях природа была объяснима, в ней не было ничего святого и таинственного, не подчиняющегося исследованию, не поддающегося объяснению. Сама логика поддавалась математическому трактованию — Максвелл знал это из трактата Джорджа Буля «Математический анализ логики». Любое логическое построение можно было выразить математически. Сама логика могла получить адекватное математическое выражение. В природе не было «святых земель»... Она существовала вне человека и независимо от него, она развивалась по своим законам, все ее области были как-то взаимосвязаны, и эти связи отнюдь не непостижимы. Надо лишь найти их.

Максвелл очень любил лекции Гамильтона.

Гамильтон обычно читал лишь первую половину лекции. Другую половину читал его ассистент, а сэр Вильям, сидя рядом с ним и грузно навалившись на стол, смотрел на студентов. Изредка делал замечания. Машинально перебирал металлические буквы в кувшине. Буквы эти служили для экзаменов. Сэр Вильям рассаживал студентов на скамьи, обозначенные первыми буквами их фамилий. В надлежащий день сэр Вильям запускал руку в кувшин, доставал какую-нибудь букву и экзаменовал студентов, сидящих на скамье, обозначенной ею.

Гамильтон оглядывал свой класс и, возможно, думал: кто из этих юношей подхватит его идеи, использует их, разовьет и подтвердит?

Думал ли он в этот момент о черноволосом Джеймсе Клерке Максвелле, племяннике своего друга шерифа Кея, сидевшем на скамье, обозначенной буквой К? Возможно, и нет. Но главное влияние, оказанное «истинно шотландским философом», «врагом математики», сторонником доктрины «естественного реализма» сэром Вильямом Гамильтоном на судьбы человечества, было опосредствовано именно через него, Джеймса Клерка Максвелла.

«ПРОПЫ»20

Рамки лекций Келланда и Форбса тесны Джеймсу его тянет в более трудные бои...

«С Келландом мы быстренько определили числовые значения величин; заданы были выражения в буквах — легкая работа. С Форбсом мы проходили рычаг, но ведь все это есть в Поттере21, никаких заметок не требуется — знай перебирай все эти черепки22 (легкое чтение)...»

Да, его тянет в более трудные бои, и он вынужден сам придумывать себе задачки. Часто к их решению присоединяются коллеги по Эдинбургскому университету — Питер Тэт, брат Льюиса Роберт (Боб), Алан Стюарт.

Старый приятель Питер гигантскими шагами шел вперед в математике. Его прочили в будущем году в Кембридж, и Джеймс буквально лез из кожи вон, чтобы придумать для Питера задачку покаверзней.

«...Перед тем как выйти из дома, я сочинил «проп» для Тэта (П.Г.); только он его никогда не решит. Это «найти алгебраическое уравнение кривой с вертикальной осью, в любой точке которой как на наклонную плоскость может быть положено тяжелое тело, причем горизонтальная составляющая силы, действующей на искомую кривую, меняется, как «n-ная» степень длины перпендикуляра, опущенного на ось».

Форбс с сочувствием и любовью наблюдает за своим младшим другом Клерком Максвеллом, он старается, чтобы физические и математические понятия обретали для его учеников реальность, жизненность.

«...В субботу физики взбежали на вершину «Артурова трона»23 с барометром. Профессор установил его на самой макушке и заставил нас пыхтеть, добираясь до него, и весь склон был полит нашим потом. Но профессор установил барометр не вполне вертикально, чем заставил холм подрасти на пятнадцать футов; но мы запихали его снова назад».

Форбс стремился к тому, чтобы его ученики находили задачки в самой природе, увязывали с природой свои теоретические познания, видели в задачках реальность. Рассказывая о кривых качения (Джеймс был тут на коне — он даже готовил статью о кривых качения), Форбс дал такую задачку — описать циклоиду от вершины горы Бен Невис24 до Форт Вильяма25 и определить время, за которое ствол дерева, скатываясь с вершины по этой кривой, достигнет подножия.

Джеймс решил оставить задачку до летних каникул, когда группа эдинбургских студентов по предложению Форбса должна была совершить путешествие в горную Шотландию. И вот он в Хайленде.

«Здесь великолепная база для измерения высоты и т.п. Бен Невиса. Это прямой и горизонтальный участок дороги, длиной примерно в милю, через торфяное болото. Во время сессии проф. Форбс задал нам в качестве упражнения описать циклоиду от вершины Бен Невиса до Форт Вильяма и пустить скользить по ней деревья. Мы наблюдали скольжение, но не нашли ничего такого, что могло бы скользить, кроме снега.

Я думаю, что тело, лишенное трения, прибудет в Форт Вильям по циклоиде через 49,6 секунды, а по наклонной плоскости — через 81».

После горной Шотландии — родной Гленлейр.

Гленлейр тих, пустынен и провинциален. Отец занят переустройством сада — его и не видно. Нежаркое солнце, квохтанье кур... Одиночество. Хочется поделиться с кем-то, получить отклик, с кем-то посмеяться, пошутить. Для развлечения Джеймс придумывает для себя массу «пропов»:

— Определить широту Гленлейра при помощи блюдечка с патокой;

— определить жесткость крикетного мяча;

— определить подъемную силу воды при разных положениях тела (Боб Фразер, стоя на берегу, держит веревку, за которую уцепился борющийся с течением Джеймс);

— намагнитить железные бруски и испытать их;

— построить электрическую машину;

— найти уравнение квадрата;

— найти уравнение кривой, которую видит сэр Давид Брюстер, когда он украдкой бросает взгляд на стенку.

Джеймс очень скучал в Гленлейре без друзей, без Форбса, без его аппаратов, которыми получил великодушное разрешение пользоваться в любое время по собственному усмотрению. Лучшее лекарство от сплина — устройство собственной лаборатории в Гленлейре.

«Льюису Кемпбеллу, эсквайру

Гленлейр, 5/6 июля 1848

Был очень рад твоему письму и буду благодарен за повторение. Теперь я уже лучше понимаю, почему ты не приезжаешь. Я уже оборудовал себе лабораторию над баней, у ворот, на мансарде. У меня оказалась старая дверь, которую я положил на две бочки, и два кресла, одно из которых можно даже назвать безопасным, и стеклянная крыша наверху, которую можно поднимать и опускать.

На двери (или столе) — множество сосудов, кувшинов, тарелок, банок и т.п., содержащих воду, соль, серную кислоту, медный купорос, а также битое стекло, железо и медную проволоку, медные и цинковые пластины, пчелиный воск, сургуч, клей, резину, графит, линзу, гальванические аппараты Смее и бесчисленное множество маленьких жучков, паучков, лесных клещей, которые падают в различные жидкости и отравляются.

...А сегодня я поразил аборигенов следующим образом. Я взял синий кристалл медного купороса и направил на него луч линзы, и вода улетучилась, оставив белый порошок. Затем я сделал то же с некоторым количеством стиральной соды и смешал два белых порошка вместе, а потом [плюнул] на смесь, отчего она стала зеленой из-за взаимного обмена: 1. Сульфат меди и карбонат натрия. 2. Сульфат натрия и карбонат меди (синий или зеленый)».

ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

В лаборатории над баней, у ворот, на столе из старой двери вскоре стали теснить все остальное прозрачные твердые цилиндры, бруски, куски стекла, желатина.

Джеймс решил продолжить в Гленлейре опыты с поляризованным светом, начатые им в Эдинбурге год или два назад, сразу после одного памятного события.

Весной 1847 года дядя Джеймса, брат покойной матери, Роберт Кей зашел за ним, затем зашли за Льюисом и все вместе шумной компанией направились на Инверлейт-Террас. Прямо к дому, где жил знаменитый в Шотландии и наверняка во всем остальном мире физик Вильям Николь. Их встретил лакей, который провел гостей в лабораторию, большую комнату с зашторенными окнами, где проводил в бесконечных экспериментах свои дни апостольского вида седовласый старец — изобретатель «призмы Николя», или просто «николя».

Лакей оказался лаборантом. Он заботливо прикрыл щели, в которые ломились снаружи лучи весеннего солнца, оставив лишь одно отверстие. Яркий луч света, набитый пылинками, прорезавший темноту комнаты, разбивался о кристалл исландского шпата.