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.

---

Да, судьба распорядилась так, что вся жизнь Максвелла уложилась в рамки «викторианской» Англии. Он был викторианским ученым, но его идеи перерастали викторианский век. Они предвосхищали уже век новый — двадцатый.

УЧЕНИКИ

Уже через много лет после смерти Максвелла, да и через много лет после смерти его преемников на посту директора Кавендишской лаборатории лорда Релея, бывшего Джона Стрэтта, Дж.Дж.Томсона и лорда Резерфорда возникла необходимость передвинуть один из рабочих столов, стоящий в лаборатории со дня ее основания и использовавшийся по традиции всеми директорами лаборатории. Когда его отодвинули от стены, в нем стало возможным открыть еще один ряд ящиков — и в одном из них оказались забытые бумаги и приборы человека, расщепившего атом, — Резерфорда. А в глубине ящика завалялась скатанная в шарик, пожелтевшая от времени бумажка.

Ее развернули...

На ней было написано:

«Джентльмены, посещавшие практические занятия

Лент-семестр 1877

М-р Христал Корпус47

« Шустер Эмануэль

« Шоу Даунинг

« Ом48 Даунинг

« Шаррат Сент-Джон

« Харгривс Тринити

« ...йзбрук Кингс»

Не сразу признали присутствовавшие руку великого Максвелла. А когда узнали — замолкли в волнении. Как будто появились перед ними в этой комнате, перед этим старинным письменным столом Максвелл и его ученики.

Вот стоят они, только что сдавшие с отличием математический трайпос бывшие студенты. Стоят вокруг стола, окружая его, Максвелла...

...Еще тогда, когда Максвелл был только назначен первым кавендишским профессором и строительство лаборатории, по сути дела, не начиналось, он старался четко определить задачи, которые встанут перед будущей лабораторией и перед ним лично.

«Джеймс Клерк Максвелл — Миссис Максвелл

20 марта 1871

Существует два мнения относительно профессорства. Одни хотят популярных лекций, а другие больше заботятся об экспериментальной работе. Мне кажется, здесь должна быть градация — популярные лекции для масс; настоящие эксперименты для настоящих студентов и, наконец, трудоемкие эксперименты для первоклассных людей, таких, как Троттер, Стюарт и Стрэтт».

Градация градацией, а профессору Максвеллу лично было интересней всего заниматься именно «трудоемкими» экспериментами с «первоклассными» людьми, и поэтому он при первой возможности сплавил прочие задачи демонстратору Вильяму Гарнетту из колледжа Сент-Джон, мечтая наконец-то здесь, в Кавендишской лаборатории, осуществить свою мечту — завести учеников, которые бы учились, исследуя, работая под его руководством, которых предостерегал бы он от ошибок и которым передал бы все, чем владел сам.

Поначалу учеников было немного. Сперва — один Хикс, затем целая группа — Гордон, Джордж Христал, Саундерс, Дональд Макалистер, Амбруаз Флеминг, Глэйзбрук, Шустер, Нивен, Пойнтинг, Шоу.

В Кембридже только-только была введена система защиты диссертаций, и для получения степеней необходимо было найти тему, разработать ее и защитить свои мысли. Многие искали темы в физике, в эксперименте. Они-то и оказались первыми Максвелловыми учениками, фактически — первыми аспирантами.

...Вот стоят они, столпившись вокруг стола в большом помещении физической лаборатории, самый запах которой им еще неведом, и профессор Максвелл объясняет им методику измерений сопротивления с помощью мостика Уитстона, и один из них, Глэйзбрук, вдруг сожалеет, что это объяснение не состоялось всего несколько недель назад — на трайпосе, изменившем свое лицо, повернувшемся наконец к физике. Вильям Стрэтт спросил его как раз про измерение сопротивления посредством мостика Уитстона.

Через несколько дней эти зеленые новички научились довольно лихо измерять электрические сопротивления и — вершина мастерства! — прилаживать неумелыми еще пальцами зеркальце к гальванометру Томсона. Затем еще несколько полезных уроков по обращению с лабораторными приборами — и все.

Аспиранты, еще не умеющие плавать, были брошены Максвеллом в океан большой науки.

Сам выбор темы для исследований был оставлен на их усмотрение — Максвелл только советовал. Причем не отговаривал и от никчемных, на его взгляд, экспериментов.

— Я никогда не отговариваю студента от намерения, — часто говорил Максвелл, — провести какой-нибудь эксперимент. Даже если он не найдет, что искал, он найдет что-то другое.

Своеобразный взгляд был у Максвелла и на измерительные приборы.

— Воспитательная ценность экспериментов, — говорил он, — зачастую обратно пропорциональна сложности приборов. Студент, пользующийся самодельной, неточно работающей установкой, часто научается большему, нежели тот, который работает с приборами, которым можно доверять, но которые страшно разобрать на отдельные части.

Максвелл был всегда погружен в собственные мысли, и иной раз казалось, что он не слышит обращающихся к нему с вопросом учеников. Он сам говаривал, что его мозг крепко защищен броней собственных проблем, и для ученика всегда было приятным сюрпризом, когда на следующий день рядом с ним появлялся профессор и говорил:

— Кстати, вы вчера задали мне вопрос, я подумал о нем и скажу вам вот что...

Нечего и говорить о том, что ответ был исчерпывающим.

Глэйзбрук, Христал и Саундерс решили проверить, справедлив ли закон Ома. Максвелл поддержал их.

Христал и Саундерс пропускали ток от батарей Даниэля через проводник — сначала ток был очень велик, а потом — бесконечно мал.

«Проф. Джеймс Клерк Максвелл — Проф. Льюису Кемпбеллу

Скруп-Террас II

Кембридж, 4 марта 1876

...Христал... непрерывно работал с октября, проверяя закон Ома, и Ом вышел из испытания с триумфом, хотя в некоторых экспериментах проволока накалялась проходящим током докрасна...»

Закон Ома соблюдался в опытах Христала с точностью до 0,000000001 процента.

Отпали сомнения в правильности закона Ома, выдвинутые некогда Вебером и Шустером Максвелл гордился результатами своих учеников не меньше, чем своими, особенно выделяя Христала и Нивена.

Максвелл переживал, когда они уходили, его ученики Шоу уехал в Берлин к Гельмгольцу, Пойнтинг вернулся к своим измерениям плотности Земли.

Глэйзбрук нашел свою тему — она перекликалась скорее с исследованиями Стокса — решил проверить френелевскую теорию поперечных колебаний в твердом эфире на двухосном кристалле арагонита. Эта тема должна была способствовать укреплению Максвелловой теории, поскольку электромагнитная теория света также приводила к поперечным колебаниям в эфире.

Глэйзбруку была выделена мрачная комната на верхнем этаже, служащая обычно для проведения оптических исследований и проявления фотопластинок. Там были черные стены, окрашенные сажей с пивом, и постоянное натриевое пламя, необходимое для спектроскопических экспериментов. Это делало атмосферу в комнатушке весьма тяжелой. Да и работа поначалу не ладилась, и Глэйзбруку пришлось спрашивать совета у Максвелла.

— Вы знаете, — ответил Максвелл, — другие вопросы образовали вокруг моей головы такую плотную корку, что вашему придется немного подождать, пока он просочится.

А через день или два подошел и сказал: если вы сделаете так и так, то, я думаю, все будет в порядке.

Так и оказалось. В надлежащий срок диссертация была написана и посвящена Максвеллу. Измеренная скорость волн была весьма близка к величинам, предсказываемым, исходя из френелевской и Максвелловой теорий.

Глэйзбрук по представлению Максвелла был избран «феллоу» — членом совета колледжа. Дальше работа была продолжена совместно Максвеллом и Глэйзбруком на другом кристалле. Под названием «Плоские волны в двухосном кристалле» она была доложена Максвеллом Королевскому обществу в июне 1878 года. Различие между следующими из теорий Максвелла и Френеля и экспериментальными данными было менее 0,00007. Такой же результат был получен на другом кристалле — исландского шпага. Этот результат был представлен Королевскому обществу летом 1879 года. Видимо, это была последняя научная работа по экспериментальной физике, в которой Максвелл принимал участие...

Ученики Максвелла со временем заняли видные места в мире английской науки.

Замкнутый Шустер, активный велосипедист и скалолаз, меценат и страстный путешественник, стал вице-президентом Королевского общества, предложил изящный метод определения отношения заряда к массе электрона по отклонению в магнитном поле и несколько других весьма ценных идей.

Интеллигентный Глэйзбрук, разделявший с Шустером страсть к альпинизму и с сыном Питера Тэта Фредди — к гольфу, стал первым директором Национальной физической лаборатории, где в аэродинамических трубах исследовались модели первых английских самолетов.