Михаил Пупин - От иммигранта к изобретателю

• Название: От иммигранта к изобретателю
• Автор: Михаил Пупин
• Издательство: Изд. имени Чехова
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 1953

Автобиографические воспоминания американского физика, иммигрировавшего подростком из Югославии. Образец реализованной «американской мечты» — человек, сделавший свою судьбу сам.

---

Расширенное понятие об электрическом токе было основной разницей между старыми теориями электричества и электромагнитной теорией Фарадея-Максвелла. Гельмгольц стал на сторону последней. Я приветствовал Гельмгольца и поражался его ясным видением вещей, которые не могли видеть другие, включая и меня. Можно ли осуждать простых смертных, привыкших рассматривать электрический ток как движение электрических зарядов по проводнику, если они не могли видеть, что электрический ток может существовать даже в безвоздушном пространстве, где нет электрических зарядов и следовательно их движения? Это было физическим понятием, которое так медленно проникало в сознание даже после блестящего объяснения Гельмгольца. По существу это всё, что было в электромагнитной теории Фарадея-Максвелла, как я это усвоил непосредственно из речи Гельмгольца.

Но есть другой очень важный факт, на котором я также должен остановиться.

Выводом из максвелловского расширенного понятия электрического тока, который не был ясно указан Гельмгольцем, но который я быстро уловил у Максвелла, является следующее: электрические заряды движутся потому, что они находятся под воздействием силы. Следовательно, число фарадеевых силовых линий, проходящих через всякую поверхность в пространстве, увеличивается или уменьшается потому, что они также находятся под воздействием сил. Согласно основному Ньютоновскому закону динамики, там, где есть действие, существует и равное ему противодействие. Отсюда, пространство, включая и пустоту, должно как-то реагировать, когда фарадеевы силовые линии (то-есть когда представленное ими электричество) двигаются через него. Но если такая реакция действительно существует в пространстве, то как она может быть выражена? Фарадей и Максвелл посвятили много размышлений и экспериментальных исследований, чтобы найти определенный ответ на этот вопрос, и они нашли его.

Фарадей опытным путем доказал: если заряженное сферическое тело помещается в изоляционную жидкость, допустим в нефть или керосин, или в такой прочный изолятор как резина, или просто кусок изолятора подносится близко к нему, то сила реакции для такого заряда на сфере меньше, чем у сферического тела, окруженного безвоздушным пространством. Другими словами, жидкость и прочие изоляторы более проницаемы для электрических силовых линий (то-есть для электричества), чем безвоздушное пространство. Поэтому электрическая сила, действующая, чтобы увеличить заряд на сфере и следственно увеличить число силовых линий, проходящих через окружающую среду, будет испытывать реакцию, тем меньше чем больше проницаемость окружающей среды. Реакция изолятора против действия электрической силы представляется таким образом как реакция против прохода через него электричества, то-есть электрических силовых линий. Это представление никогда не покидало меня со времени моих студенческих дней в Берлине.

Этот же способ рассуждения относительно электрических силовых линий ведет к сходным результатам относительно магнитных силовых линий. Реакция среды против увеличения электрических и магнитных силовых линий, проходящих через нее, было вторым новым физическим понятием, введенным в науку об электричестве Фарадеем-Максвеллом.

Электромагнитная теория Фарадея-Максвелла распространила хорошо известные до этого электрические и магнитные действия и противодействия с проводников на непроводники, включая и безвоздушное пространство. Если эта теория верна, то электромагнитные колебания должны распространяться из их источника ко всем частям пространства (и не только по проводникам) определенными волнами, движущимися с определенной скоростью.

Вычисление Максвелла показало, что электромагнитные колебания распространяются через изоляторы тем же способом, каким распространяется свет, и что поэтому свет есть, по всей вероятности, электромагнитное колебание. Это является сущностью электромагнитной теории Максвелла о свете. Это и есть ответ на вопрос: что такое свет?

Таковы в общих чертах были те сведения, которые я почерпнул у Гельмгольца в ясных и понятных выражениях. И за это я всегда был ему глубоко благодарен. Он показал мне, что электромагнитная теория Фарадея-Максвелла была несравненно проще и яснее, чем я предполагал. Я не думаю, что в 1881 году в континентальной Европе был какой-нибудь другой физик, который бы смог мне дать это объяснение. Такого физика, пожалуй, не было и в 1886 году, когда я впервые прочел его замечательную речь. Мой кэмбриджский друг Найвен, редактор второго издания знаменитого математического трактата Максвелла, никогда не решался сказать мне, как Максвелл разрешил вопрос: «Что такое свет?». Не решался и Тиндаль. Я не знаю, могли ли Рэлей или Стокс или кто-либо еще в Кэмбридже, когда я был там, дать такое объяснение, какое дал Гельмгольц. Я укажу позже на один знаменательный случай, который говорит, что они, по всей вероятности этого сделать не могли.

К концу семестра я почувствовал себя уверенным, что понял гельмгольцевскую интерпретацию Фарадея и ответ Максвелла на вопрос: что такое свет? После этого я имел другую беседу с профессором Кенигом. Он очень внимательно выслушал мое изложение электромагнитной теории Фарадея-Максвелла, как я ее усвоил благодаря Гельмгольцу. Насколько я теперь помню, оно было близко к только что описанному мной выше. Это было моей первой лекцией в Берлинском университете, прочитанной очень интеллигентной аудитории, состоявшей из одного лица, милого маленького доктора Кенига. Она имела бы полный успех, если бы я не закончил ее бестактным замечанием, что Гельмгольц, в его речи о Фарадее, отвергнул все четыре немецких электрических теории и сам стал на сторону Фарадея и Максвелла. Гельмгольц лишь намекал на это, а я, к сожалению, не задумываясь, сказал доктору Кенигу, что физики континентальной Европы не приняли английской теории потому, что она была выше их понятий. Наконец, говорил я, всё это хорошо объясняло, почему Кирхгоф так мало уделял внимания Фарадею и Максвеллу. Кениг посмотрел на свои часы и, как бы внезапно вспомнив о каком-то важном деле, повернулся на каблуках и вышел из комнаты без обычного поклона и приветственных слов. Его национальная гордость очевидно была уязвлена. Я глубоко сожалел об этом и сделал всё возможное, чтобы примириться с ним. Наконец, мне это удалось после того, как я заявил, что как бы там ни было, электромагнитная теория Фарадея-Максвелла основывалась на нескольких смелых предположениях, не проверенных еще на опыте. Немецкие теории электричества также основывались на непроверенных предположениях, но об этом я умолчал из боязни повредить восстановленному entente cordiale[6] между доктором Кенигом и мной.

Его Превосходительство фон Гельмгольц уехал из Берлина на летние каникулы. Среди моих немецких коллег-студентов в Физическом институте мало было интереса к Фарадею и Максвеллу. Я не знаю трудно ли скрывать глубокий секрет, потому что у меня не было секретов, которые я мог бы раскрывать. Но я знаю, как тяжело удерживать в сердце радость и не делиться ею с другими, ту радость, которую чувствуешь, когда над твоим умственным горизонтом восходит свет нового знания. Я собирался поехать в то лето к матери; я не видел ее около двух лет. Может быть, думал я, мне удастся найти кого-нибудь в моем родном Банате, с кем я могу поделиться радостью, которую я получил через откровения Гельмгольца. Коса, моего панчевского учителя пятнадцать лет назад, не было в живых. Фактически и та школа больше уже не существовала. Венгерские власти заменили ее венгерской школой. Я ничему бы так не радовался, как возможности сказать Косу, как Максвелл ответил на вопрос: «Что такое свет?».

В то лето, в начале августа, я снова был в Идворе, куда я привез два тома речей Гельмгольца. Моя мать приняла меня с такой радостью, которая, по ее выражению, переполняла ее сердце, благодаря милости Бога к Идвору и благодаря свиданию со мной. Золотой урожай был уже собран и он был самый богатый за многие годы. Виноград в старых виноградниках начал созревать, и персиковые деревья, рассаженные среди рядов виноградника, были полны сочных плодов. Дыни на многочисленных грядках были большими и такими зрелыми, что казалось в любой момент могли лопнуть. Темно-зеленые кукурузные поля, казалось, томились под тяжестью молодых колосьев, и тянувшиеся вдоль их пастбища были оживлены стадами овец с выменами, сулившими такое изобилие молока, сливок и сыра, какое редко было в Идворе. Всё это с гордостью показывала мне мать, говоря, что благодаря этим Божьим дарам она могла угощать меня всем чем только можно. Дыни, остуженные на дне глубокого колодца; виноград и персики, снятые с деревьев перед восходом солнца и завернутые в виноградные листья, чтобы сохранить их свежесть; молодая кукуруза, срезанная перед вечером и поджаренная на огне — всё это дополнялось любовью гостеприимной моей матери. Я предупредил мать, что ее гостеприимство может снова, как три года тому назад, превратить меня в изнеженного баловня, которому не захочется возвращаться в Берлин. Вспоминая свой рассказ, о моем восхождении на отвесную и скользкую крышу мельницы Буковалы в поисках звезды, она сказала: «Ты высоко поднялся в течение последних двух лет, и я знаю, что ты в своем восхождении нашел несколько настоящих звезд с неба. Одна из них теперь в Берлине и никакая сладость Идвора не отвлечет тебя от нее». Ее догадки были верны, верны потому, что она заметила с каким усердием я во время тех каникул продолжал читать речи Гельмгольца.