Miguel Sabadell - Магнетизм высокого напряжения. Максвелл. Электромагнитный синтез

• Название: Магнетизм высокого напряжения. Максвелл. Электромагнитный синтез
• Автор: Miguel Sabadell
• Издательство: Де Агостини
• Жанр: Научпоп
• Год: 2015

Джеймс Клерк Максвелл был одним из самых блестящих умов XIX века. Его работы легли в основу двух революционных концепций следующего столетия — теории относительности и квантовой теории. Максвелл объединил электричество и магнетизм в коротком ряду элегантных уравнений, представляющих собой настоящую вершину физики всех времен на уровне достижений Галилея, Ньютона и Эйнштейна. Несмотря на всю революционность его идей, Максвелл, будучи очень религиозным человеком, всегда считал, что научное знание должно иметь некие пределы — пределы, которые, как ни парадоксально, он превзошел как никто другой.

---

Полностью проникнутый духом фермерства, Джон даже придумал одежду и ботинки для рабочих и своего сына Джеймса. Действительно, за год до этого он прочитал статью о технических аспектах производства ботинок в издании Шотландского королевского общества искусств. Его основал физик Дэвид Брюстер, который внес огромный вклад в теорию поляризации света.

В каждой области знания прогресс пропорционален количеству фактов, на которых он основывается, и, следовательно, на легкости получения данных.

Джеймс Клерк Максвелл

В Гленлэре не было ничего, что напоминало бы о благородном происхождении предков будущего ученого: ни гербов, ни семейных символов, ни галерей, полных портретов. Джон хранил лишь несколько испорченных волынок, которыми воспользовался его дедушка, когда, будучи капитаном корабля Британской Ост-Индской компании, потерпел кораблекрушение: они помогли ему удержаться на плаву. Отсутствие церемоний, обычных среди малого английского дворянства, стало ключевым фактором в личном развитии молодого Джеймса: его мать стала его наставницей, отец научил его вести хозяйство, и они оба позволяли ему резвиться и играть с другими местными детьми. От них он перенял манеру речи Гэллоуэя и его характерный акцент, от которого так и не избавился.

Но когда Джеймсу было семь лет, у его матери нашли рак брюшной полости. Фрэнсис подверглась хирургической операции, которая в то время проводилась без анестезии; вероятность успеха была мала, но она решила рискнуть, чтобы дольше пробыть со своим мужем и сыном. Однако фортуна отвернулась от нее, и после столь ужасного лечения женщина вскоре умерла; ей было 47 лет.

Фрэнсис словно была маяком, который направлял семью, так что когда ее не стало, Гленлэр показался своим обитателям холодным и опустошенным местом. Потеря еще сильнее сблизила отца и сына, но их жизнь нуждалась в переменах. Например, следовало ускорить окончание Джеймсом школы, которое они планировали на то время, когда ему исполнится 13 лет, после чего он должен был пойти в университет. Но Джон не мог заниматься образованием сына: заботы по хозяйству отнимали слишком много времени. Поскольку школы рядом не было, а Джон не хотел отсылать ребенка далеко, чувствуя, что не выдержит одиночества, он нанял в качестве наставника для сына молодого человека 16 лет, который получил прекрасные оценки в школе, но затянул с поступлением в университет; в глазах отца это был идеальный кандидат. Реальность оказалась совсем другой.

Нанятый юноша, не имевший никакого опыта в преподавании, учил так же, как учили его, следуя старому афоризму: «Без муки нет науки». Джеймс, одаренный мальчик, хотел порадовать отца, но не понимал, почему ему нужно запоминать бессмысленные цифры и слова. Надранные уши и подзатыльники не могли заставить его изменить мнение о таком способе обучения. Но наконец, после года мучений, он взбунтовался. Рядом с прудом для уток у Джеймса была старая ванна, которую он использовал как корабль. В середине урока он выбежал из дома и отплыл на середину пруда, не обращая внимания на крики и угрозы учителя. И там остался.

Эдинбургская академия

За актом бунта последовала взбучка от отца, но она, по крайней мере, заставила последнего задуматься. Тогда в дело вмешалась его свояченица Джейн, младшая сестра Фрэнсис, которая жила в Эдинбурге. Она поняла, что десятилетнему мальчику нужно ходить в школу. С помощью сестры Джона, Изабеллы Веддерберн, которая также жила в Эдинбурге, им удалось убедить неуступчивого отца в том, что Джеймсу необходимо получить формальное образование. Кроме того, Изабелла жила рядом с Эдинбургской академией, одной из лучших школ в Шотландии. Выбор был сделан.

К несчастью, первый класс уже был окончен, так что новичку Джеймсу пришлось пойти во второй и бороться — в странной одежде, придуманной отцом, и вооружившись деревенским акцентом — с 70 мальчишками, происходившими из лучших семей города. Его противники были закалены в обычных школьных конфликтах, обладали утонченными манерами и говором, а их одежду, помимо прочего, составляли аккуратные жакеты и узкие ботинки.

Благодаря участию теток, Джейн и Изабеллы, Джеймс начал одеваться как его товарищи, но, к огорчению Джейн, не вел себя как они. Он редко участвовал в спортивных мероприятиях, в которых, как ожидалось, должен участвовать мальчик его положения. Случалось, он играл на перемене с товарищами, однако чаще Джеймс уходил в угол двора, где было несколько деревьев и немного травы. Там он проводил время, наблюдая за жуками и пчелами или придумывая гимнастические упражнения, которые он отрабатывал на ветвях. Однако не отношения с одноклассниками (практически отсутствующие) заставляли мальчика с подозрением относиться к урокам, а бессмысленные повторения упражнений греческого и латыни, которые напоминали ему занятия с наставником. Кроме того, говоря на публике, он запинался, из-за чего шквал его слов чередовался с длинными периодами молчания. Этот недостаток сопровождал большую часть его жизни. Постепенно Джеймс начал демонстрировать ум: он быстро отличился в истории литературы и английском языке (чему способствовала его жизнь в Гленлэре), в то время как из-за отсутствия предыдущей подготовки по арифметике и латыни в этих дисциплинах он держался на втором плане.

[У Джеймса] были качества, которыми его одноклассники не могли перестать восхищаться: проворство и ловкость рук, непобедимая смелость и природное добродушие.

Слова Льюиса Кэмпбелла, одноклассника Максвелла в Эдинбургской академии, а позже его биографа

В доме тети Изабеллы (№ 31 на углу улиц Индиа-стрит и Хериот Роу; его в семье называли «Старый 31») было кое-что очень притягательное для мальчика. Джеймс восхищался библиотекой, намного лучше укомплектованной, чем библиотека в Гленлэре. Вскоре он открыл для себя творчество ирландского писателя Джонатана Свифта, а также поэта, драматурга и критика Джона Драйдена, который был звездой английской литературы второй половины XVII века. В области философии, занимавшей важное место в жизни Джеймса, он начал с текстов Томаса Гоббса.

Джон приезжал в Эдинбург при первой возможности, и субботние вечера отец и сын обычно проводили в окрестностях города. Увлечение наукой и техникой присутствовало почти во всем, чем они занимались в эти радостные дни. Они либо наблюдали за строительством железной дороги до порта Грантон, одной из морских гаваней Эдинбурга, либо рассматривали геологические слои на утесах Солисбари — холмах, рядом с которыми с 1768 по 1797 год жил основатель современной геологии Джеймс Геттон. Выводы, которые сделал Геттон, изучая эти слои, позволили ему усомниться в данных о возрасте Земли, основанных на библейских текстах, и увеличить его до нескольких миллионов лет. Отец и сын также ходили на различные аттракционы, которые оживляли город по выходным. Одним из них была выставка «электромагнитных машин», которую они посетили в феврале 1842 года. Вид этих примитивных устройств, очень далеких от двигателей и генераторов, известных нам сегодня, пробудил интерес Джеймса к теме, которая разделит физику на периоды «до» и «после».

Большинство информации о жизни Максвелла в это время у нас есть благодаря его переписке с отцом. Из писем хорошо видно, какую нежность они испытывали друг к другу и как сильно стремился Джеймс порадовать отца и отвлечь его от грустного одиночества в Гленлэре. В них мы также находим первое упоминание о его исследованиях в области математики, состоявшихся через несколько дней после его 13-го дня рождения: «Я построил тетраэдр, додекаэдр и еще два эдра, названий которых не знаю». Уроки геометрии еще не начались, и, вероятно, мальчик не знал о том, что существуют всего пять правильных многогранников. Однако, как говорит его товарищ и биограф Льюис Кэмпбелл в «Жизни Джеймса Клерка Максвелла», нельзя отрицать, что «его привлекали эти типы [твердых тел] с абсолютной симметрией, и его воображение привело к тому, что он построил их своими руками».

Несмотря на то что Джеймсу совершенно не нравился метод преподавания, и его наставник, господин Кармайкл, очень увлекался тем, что было известно как tawse (кожаный ремень с несколькими хвостами на конце — преподаватели нередко били им по ладоням своих учеников), постепенно мальчик продвигался в своих занятиях. Из последних рядов он поднялся на 19-е место. Положение Джеймса в классе значительно улучшилось, когда он понял, что имеет смысл учить греческий и латынь. Его знание Библии было таким хорошим, что на второй год он получил премию, которая вручалась самому лучшему студенту.

А на третьем году потенциал Джеймса раскрылся полностью. Благодаря впечатляющим успехам двух предыдущих лет, в октябре 1844 года его записали на занятия к ректору академии, Джону Уильямсу. По счастливой случайности один из его товарищей, Льюис Кэмпбелл, переехал в дом, соседний с домом тети Изабеллы. Льюис был местной звездой в классе, и Джеймс по-дружески соревновался с ним за первые места. После переезда их отношения переросли в большую дружбу, которая длилась всю жизнь. Наконец-то Джеймс нашел кого- то своего возраста, с кем мог беседовать на интересующие его темы. Одной из их общих тем стала геометрия.