Ринат Нугаев - Максвелловская научная революция

• Название: Максвелловская научная революция
• Автор: Ринат Нугаев
• Жанр: Физика
• Год: 2014
• ISBN: 978-5-4475-3077-8

Описанная автором в предыдущих публикациях методологическая модель смены теорий применяется к максвелловской научной революции. Показано, что генезис максвелловской электродинамики может рассматриваться как закономерный результат согласования «старых» исследовательских программ, относившихся к домаксвелловской физике: электродинамики Ампера-Вебера, волновой теории света Юнга-Френеля и программы Фарадея. «Нейтральным языком», сконструированным Максвеллом для объективного сравнения выводов теорий из встретившихся программ и установления связей между ними, послужила механика сплошных сред с ее набором разнообразных аналоговых моделей – от трубок с несжимаемой жидкостью до молекулярных вихрей. Итогом взаимодействия встретившихся программ, ставшим возможным после создания этого «языка», явилось создание иерархии гибридных объектов – от т.н. «тока смещения» до обычных гибридных теоретических схем. Последовавшее, вслед за конструированием тока смещения, взаимопроникновение домаксвелловских исследовательских программ положило начало последовательному объединению теоретических схем оптики, электричества и магнетизма. Программа Максвелла превзошла программу Ампера-Вебера потому, что ассимилировала ряд положений ее твердого ядра, сочетав их с рядом идей Фарадея и оптики Юнга и Френеля. Утверждается, что ключевым звеном рассматриваемой таким образом максвелловской стратегии синтеза теорий оптики, электричества и магнетизма послужили идеи кантовской эпистемологии. Это позволило Максвеллу создать свою оригинальную методологию объединения, разработать и запустить собственную метапрограмму синтеза континентальной и британской исследовательских традиций рассмотрения электромагнитных явлений. Характер кантианской философии позволил выдвинуть в качестве объединяющего начала идею, носившую, в отличие от программы Ампера-Вебера, не «деревянный» онтологический, а гибкий, кантианский, антинатурфилософский, подчеркнуто эпистемологический характер. Для Максвелла последним «первокирпичиком» физической реальности был не эфир, из которого надо было тщательно конструировать как поля, так и заряды, и не непосредственное «действие на расстоянии». И это действие, и «несжимаемая жидкость», и «вихри в эфире» для него были лишь модельными представлениями, в лучшем случае способными лишь «навести» (inductio) на правильные математические соотношения. Генезис максвелловской электродинамики был гармонично встроен ее создателем в общий процесс деонтологизации, начавшийся в Новое время с отказа от аристотелевской онтологии. Творческое использование максвелловской методологии позволило Герману Гельмгольцу и его ученику – Генриху Герцу – прийти к такой версии теории Максвелла, которая послужила эвристическим ориентиром для открытия радиоволн.

---

Отвечая в 1844 г. на вопросы о своих религиозных воззрениях, Майкл Фарадей отмечал: «на мой взгляд, дискуссия по религиозным вопросам – пустое дело. В моей религии никакой философии нет. Я принадлежу к очень маленькой и презираемой (despised) секте христиан, известной, если вообще известной кому-нибудь, как сандаманиане, и наша надежда – в вере в Христа» (цит. по: Dr.Bence Johns, 1870, p. 195).

В 1846 г., выступая в своем Королевском Институте (Royal Institution) по вопросам электричества и магнетизма, Фарадей специально отмечал, что «наша слабая философия, позволяет увидеть в каждой частице материи центр силы, действующей на бесконечные расстояния, связывающей вместе молекулы и ионы и твердой в своем постоянстве. Вокруг каждой частицы мы видим силы различных явлений природы… настолько гармоничную работу всех этих сил, что каждая молекула предстает как реализация могущественного замысла…

И поэтому наша философия, по мере того, как она раскрывает нам эти вещи, неминуемо должна вести нас к Нему – к тому, кто все эти вещи отделал; ибо сказано авторитетом гораздо высшим, чем наш собственный: « невидимые вещи Его с начала сотворения мира ясно видны, будучи поняты посредством тех вещей, которые им сотворены, и даже Его всемогущество и божественность» (цит. по: Dr. Bence Johns, 1870, p. 229).

В другой лекции, прочитанной в том же учреждении «в присутствии принца Альберта», Фарадей заявил, что «тучи, затемняющие наш взор, тают с каждым днем, и я не сомневаюсь в том, что нас ожидают славные открытия в области естественных наук, раскрывающие мудрость и мощь Творца» (там же, p.244).

Один из современных исследователей творчества Майкла Фарадея – английский историк науки Колин Рассел – утверждает, что несколько лет назад в библиотеке Института Электрических Инженеров был найден любопытный документ – приватный меморандум Фарадея, не предназначенный его автором для публикации. Документ был посвящен разъяснению взглядов Фарадея на актуальные в то время проблемы атомов и полей. В отличие от его научных публикаций, он содержал несколько упоминаний Бога, в частности, выражал удивление по поводу того, почему Господь не размещал «энергию» вокруг точечных центров сил (Р. Бошкович) с той же легкостью, с которой он делал это вокруг материальных ядер. Именно теология всемогущего Творца привела Фарадея к идее о точечных центрах сил и, в конечном счете, о полях, которые их окружают.

Согласно другому известному исследователю творчества Фарадея – английскому историку науки Пирсу Вильямсу (L. Pearce Williams) – фарадеевская вера в единство сил материи раскрывало его веру в гармонию творения, привнесенную в мир щедростью Творца, приведшего различные части Вселенной в гармоничное единство (Pearce Williams, 1965, 1966).

Но блестящему студенту эдинбургского университета и выпускнику, а затем аспиранту Кембриджа, сыну преуспевающего юриста лорду Джеймсу Клерку Максвеллу был присущ глубокий скептицизм Юма, Беркли и Канта, впитанный на лекциях сэра Уильяма Гамильтона по философии сознания, читавшихся в эдинбургском университете. Эти лекции, которые «интересовали его чрезвычайно», не только оказали на лорда Максвелла «сильное впечатление», но и развили его «любовь к спекуляциям, к которым он в итоге оказался весьма склонен».

Именно сэр Гамильтон с его релятивизмом и глубокими сомнениями в возможностях познания сущностей вещей привил Максвеллу вкус к основам кантианской философии. Например, в одном из упражнений по курсу философии Максвелл отмечает, что утверждения, согласно которым длина, ширина и толщина принадлежат исключительно материи, «неверны, поскольку они принадлежат также к геометрическим фигурам, в свою очередь являющимся формами мысли» (Lewis & Garnett, 1881, p. 65). Уже после Эдинбурга, приступая к занятиям в Кембридже и разрабатывая «обычное обилие планов на будущее», под пунктом 4 (метафизика) Максвелл намечает «прочтение кантовской «Критики чистого разума» на немецком с целью согласования ее с сэром У. Гамильтоном» (цит. по: Lewis & Garnett, 1882, p. 77).

Об отношении к другому классику британской философии свидетельствует следующее замечание в одном из писем юного Максвелла к отцу, отправленное 25 марта 1854 г.: «Я читаю « Теорию зрительного восприятия» Беркли и чрезвычайно ею восхищен, равно как и другими его нематематическими работами; правда, я был весьма разочарован, когда обнаружил, что он в конце концов попал в капкан, который сам же своими парадоксами и расставил» (Lewis & Garnett, 1881, p. 109). Неслучайно и «у Конта имеются хорошие идеи о научном методе, но никакого понятия о человеке» (там же, p.108).

И, наконец, в своем центральном философском произведении – эссе «Существуют ли реальные аналогии в Природе?» (1856) – Максвелл занимает по основополагающим вопросам подчеркнуто кантианскую позицию, отмечая: «что касается пространства и времени, любой скажем вам, что общеизвестно и твердо установлено, что « они лишь изменения наших собственных сознаний» …Поскольку у нас нет ни одной причины верить, на основе простой смены впечатлений, что разницы в положении, так же как в порядке появления, существуют среди самих причин этих ощущений» (цит. по: Campbell & Garnett, 1882, p. 121).

Но оговоримся, что речь идет только о Канте, но не о немецкой классической философии вообще. Известно, например, ироничное замечание Максвелла о работе одного из современников: « хотелось бы надеяться на то, что изучение Гегеля оказало на автора благоприятное воздействие» (Campbell & Garnett, 1882, p. 108).

Конечно, сказанное выше не означает, что Максвелл был атеистом; аналогично, мало кто сомневается в том, что автор «Критики чистого разума» действительно отодвинул «границы разума для того, чтобы расчистить место для веры». Известно высказывание Максвелла о том, что «я согласен с утверждением о том, что конечная цель человека – прославление Бога и принятие его навечно» (Campbell & Garnett, 1882,p. 87).

Или, например, в лекции, прочитанной по случаю вступлению в должность профессора физики абердинского университета в 1856 г., будущий создатель теории электромагнитного поля предусмотрительно отмечал, что «как только мы познакомимся с одним или двумя великими законами физики, мы начнем смотреть на Вселенную как на реализацию высочайших принципов Красоты и Порядка; мы подготовлены к тому, чтобы рассматривать Природу не как простой набор чудес, удовлетворяющих наше любопытство, но как систематизированный музей, задуманный для того, чтобы шаг за шагом представить нам те фундаментальные принципы, которые использованы в трудах Создателя» (Campbell & Garnett, 1882, p. 420).

Правда, весьма либеральная религиозность Максвелла предполагала не только жесткое разграничение научного разума и веры, но и также характеризовалась следующим, не менее известным его утверждением: «Я полагаю, что те результаты, к которым человек приходит в своих попытках гармонизировать свою науку с христианством, не должны рассматриваться как имеющие какое-либо другое значение, кроме самого человека, да и для него только в течение определенного времени, но общество не должно накладывать на него свой отпечаток» (Campbell & Garnett, 1882, p.465).

И, будучи «сыном своего времени», он никогда не принадлежал в течение долгого времени ни к какой церкви; как он сам отмечал, и это относится в еще большей мере к его философским, эпистемологическим воззрениям: «моя вера слишком глубока для того, чтобы находиться в оковах какого-либо одного множества мнений».

Далее, как отмечает один из отечественных знатоков творчества Максвелла (и специалистов в области физики элементарных частиц), объяснение принятия полевой концепции симпатией к близкодействию на первый взгляд представляется весьма естественным и правдоподобным (Шапиро, 1973). Но это объяснение не подтверждается анализом работ Максвелла. Из них следует, что относиться к полю как к физической реальности автор «Трактата об электричестве и магнетизме» начал довольно поздно: лишь после того, как вывел из своих уравнений существование (электро) магнитных волн, т.е. после введения тока смещения. До этого поле он использовал с «откровенно иллюстративной» целью – для построения наглядных образов весьма и весьма сложных векторных дифференциальных уравнений.

Например, в одной и той же работе для разъяснения разных аналитических соотношений Максвелл использует значительно отличающиеся друг от друга модели. Так, в работе «О фарадеевых силовых линиях» он замечает: «На эту субстанцию не следует смотреть так же, как на гипотетическую жидкость в смысле, который допускался старыми теориями для объяснения явлений. Она представляет собой исключительно совокупность фиктивных свойств, составленную с целью представить некоторые теоремы математики в форме более наглядной и с большей легкостью применяемой к физическим задачам, чем форма, использующая чисто алгебраические символы…» (цит. по: Шапиро, 1972, С. 327).