Вторник. Седьмое мая: Рассказ об одном изобретении - Юрий Германович Вебер
«Идея Фарадея… Метод Фарадея…» — отдавал он полную дань тому, за кем он шел.
Но Максвелл владел и своим собственным орудием научного познания. «Целью точной науки является сведение проблем, поставленных явлениями природы, к определению величин путем оперирования числами», — писал он в первой же своей юношеской работе. И всю жизнь следовал этому собственному строгому предписанию. Числа! Математические формулы! — были его главным оружием.
Он сумел переложить основные понятия Фарадея на язык математики, на знаки, на числа. И найти между ними математические зависимости. Таким образом, загадочные электромагнитные свойства, перед которыми многие из ученых стояли в растерянности, легли вдруг на бумагу в виде ряда уравнений.
«Дифференциальные уравнения в частных производных» — так это называется на языке математики. Их было всего четыре уравнения, которые вывел Максвелл, но они открыли новые горизонты науки. На основе этих четырех уравнений Максвелл возвел стройное здание своей теории — теории электромагнитного поля.
Все отдельные факты и наблюдения, которые были накоплены за экспериментальным столом Фарадея, получили точное объяснение и математический ключ к их владению. Очень метко было впоследствии сказано:
«Теория Максвелла — это система уравнений Максвелла».
Казалось бы, ряды сухих, мертвых значков. Разве им сравниться с живой силой наглядных физических представлений, где играют заряды и токи, скорости и силовые линии!.. Но тому, кто способен слышать язык математики, ряды этих значков, интегралов и дифференциалов открывают очень многое. Недаром один из величайших ученых говорил с восторгом:
«Нельзя изучать эту чудесную теорию без того, чтобы порой не возникало ощущение, что математическим формулам присуща самостоятельная жизнь и собственный разум, что они умнее нас, умнее даже открывшего их, что они дают больше, чем в них было ранее вложено».
Так и оказалось. Уравнения, которые Максвелл сам же вывел, сказали ему значительно больше, чем он от них ожидал. Уравнения показали ему, что в природе должны существовать при известных условиях электромагнитные волны. Невидимые волны, как будто никак не ощутимые; но все же волны. Вычисления говорили также о том, что такие волны должны распространяться в пространстве, «от точки к точке», как еще предполагал Фарадей, и что бегут они с определенной, конечной скоростью. А дальше Максвелл вычислил, что их скорость должна быть близка или равна скорости света. Гениальные догадки, зародившиеся в фарадеевских исследованиях, нашли себе столь же гениальное математическое подтверждение.
Из этой музыки символических знаков у Максвелла сложился последний и самый внушительный аккорд его теории. Свет и электричество имеют одинаковую природу. Свет порождается колебаниями той же среды, которая вызывает электрические и магнитные явления. «Свет является электромагнитным возмущением, распространяющимся через поле в соответствии с электромагнитными законами», — делает Максвелл главный вывод из своих вычислений. Новая теория приобретает законченную форму. Электромагнитная теория света.
Но то, что было ясно для Максвелла, открывалось еще далеко не всем. Не всем были доступны его формулы. И далеко не всех они убеждали, даже тех, кто смог проникнуть в их смысл. В самом деле, ведь это были только голые вычисления, не имеющие пока никаких реальных, ощутимых подтверждений. Как признать, например, эти странные электромагнитные волны, как поверить в их реальность, когда их никто еще не улавливал, не получал и когда они существуют только на бумаге в максвелловских значках?
Ученый мир не спешил с признанием повой теории. И многие искали, как бы ее опровергнуть, а не как ее подтвердить. Теория оставалась пока лишь очень изящной тонкой новинкой, но вовсе ни для кого не обязательной.
Лишь кое-где, на отдельных островках науки, пробивались с трудом, медленно семена новой теории. Редкие физики имели мужество одолевать ее математический частокол. И постараться увидеть за ней скрытые горизонты. Как одинокие рыцари, сражались за нее на кафедрах некоторых университетов первые последователи и поклонники.
Наиболее рьяным рыцарем фарадеевско-максвеллового учения выступал в Петербургском университете профессор Иван Иванович Боргман. Студенту Попову не раз приходилось слушать на лекциях его горячие высказывания в пользу новейшей английской физики. Вдохновенно поблескивая стеклами толстых очков, Иван Иванович рассказывал им, недорослям в науке, о волновой природе света, рисовал на доске воображаемые силовые линии Фарадея, приводил уравнения Максвелла. Говорил о высоком значении новой теории, о ее математической красоте. И тотчас же, переходя на свой обычный саркастический тон, заключал:
— Читайте Фарадея, изучайте Максвелла! Может быть, и вас тогда коснется дух научного искания, просветив ваши нетронутые умы.
Читайте Фарадея!.. А ведь его действительно можно было прочитать. Здесь же, в Петербурге, недалеко от университета. Избранный почетным членом Петербургской Академии наук, Фарадей считал своим долгом присылать в дар Российской Академии свои печатные труды с собственноручной подписью. В Петербургской Академии хранились оттиски его знаменитых серий «Экспериментальные исследования по электричеству». И каждый, кто прикасался к этим листам под бдительным надзором академических библиотечных служителей, словно вступал во врата истинно большой науки, прослеживая ход гениальной мысли, переживая события, происходившие за столом непревзойденных фарадеевских экспериментов. Опыт за опытом, со всеми находками, неудачами и новым продвижением. Великая кухня открытий.
А кто сидит там, склонившись над этими листами? Худой и бледный. Не студент ли Александр Попов, всегда такой жадный до всякого знания? Попов несомненно бережно изучал все наследие Фарадея. Брал постепенно вершины Максвелловой теории.
Но теория оставалась пока только теорией. Оригинальной, красивой. За ее смелыми взглядами, за ее математическими значками предполагались реальные физические процессы, которые существуют не на бумаге, а в действительности. Должны существовать. И это напряженное поле силовых линий. И эти электрические колебания…
Так где же они, предсказанные волны? Сам Максвелл настолько верил своим формулам и уравнениям, что не нуждался ни в каких подтверждениях. Он не предпринимал никакой опытной проверки. Пусть, если хотят, этим занимаются другие.
А другие? Никто еще не знал, как к этому подступиться. Ушел из жизни Фарадей, до старости стоявший, как часовой науки, за своим лабораторным столом. Ушел Джемс Максвелл, настигнутый смертью во время своих вычислений, — его память почтили студенты в Петербурге на лекции профессора Боргмана минутой молчания. Но ничто еще не подтверждало, что предсказанные волны действительно существуют.
Самые передовые ученые посвящали им немало раздумий. Строили разные предположения, определяли условия, при которых могут возникнуть колебательные разряды, выводили на бумаге разные характеристики предполагаемых волн, украшали свои рассуждения математическими значками. А волн все-таки не было. Никто их еще не «держал в руках».
Берлинская Академия наук объявила даже конкурс на то, чтобы экспериментально подтвердить теорию Максвелла и существование электромагнитных волн. Но прошло почти десять лет, а никто не мог дать этого подтверждения. И вдруг…
13
