Ринат Нугаев - Максвелловская научная революция

Отсюда – причины, приведшие к зарождению концепции «действия на расстоянии», созданной не самим Ньютоном, а лишь определенной группой его последователей во главе с д-ром Роджером Коттсом, написавшим предисловие к «Математическим началам натуральной философии Исаака Ньютона.

«Особенно важно то, что ньютоновский метод должен был быть распространен на всякую область науки, к которой он оказывался применимым, – что мы прежде всего должны исследовать силы, с которыми тела действуют друг на друга, до того, как мы попытаемся объяснить как эти силы передаются. Никто лучше не подходил для решения первой задачи, чем те, которые считали вторую часть совершенно несущественной» (Maxwell, 1890, p. 317).

В случае создания максвелловской электродинамики примером понятия, которое устраняется из-за того, что мешает дальнейшему объединению, является понятие «несжимаемой жидкости». Хотя первоначально оно и способствовало получению части уравнений Максвелла, в дальнейшем оно стало тормозить процесс получения всей системы уравнений. Поэтому Максвелл вынужден был отказаться от понятия «несжимаемая жидкость» и обратиться к понятию «вихря в эфире».

Непосредственными предшественниками Максвелла в деле создания теории электромагнетизма были Ганс Христиан Эрстед, Андре-Мари Ампер, Майкл Фарадей и Уильям Томсон. Но мировоззрение Максвелла резко отличалось от взглядов этих исследователей несопоставимо более высоким уровнем философской культуры, подчеркнутой ориентацией на взгляды Канта критического периода. Несомненно, что его источником были лекции по философии, читавшиеся в эдинбургском университете ведущим шотландским философом Уильямом Гамильтоном, одним из представителей шотландской философии «здравого смысла», наследником традиции Томаса Рида и Дугалда Стюарта. Отрицая юмовский скептицизм, Гамильтон колебался между релятивизмом Канта и реализмом Рида, что и отметил Максвелл в качестве основного пункта своей собственной метафизической программы – «прочтение кантовской «Критики чистого разума» под углом согласования ее с сэром Уильямом Гамильтоном».

Максвелл намеревался найти свой собственный путь – на этот раз между Сциллой кантовского априоризма и Харибдой шотландского реализма, основанного на здравом смысле. Для последнего были характерны сильные психологические тенденции, которые в принципе допускали совмещение с логико-аналитическими традициями кантианства, что и имело место в случае максвелловской методологии.

Значительное влияние на разработку максвелловской методологии синтеза оказал также и Уильям Уэвелл. Именно у Уэвелла позаимствованы принципы активной роли человеческого разума в процессе познания, об относительности разделения на факты и теорию, об идейной нагруженности данных наблюдения, и, главное, понимание неразрывной связи индукции и дедукции в процессе коллигации и внимание к «совпадению индукций». Но были и существенные отличия, связанные с принадлежностью Максвелла к философии шотландского Просвещения.

В итоге основы максвелловской методологии, отчасти основанные на уроках, извлеченных Максвеллом из философии Канта, Уэвелла и шотландской философии здравого смысла, можно свести к следующим принципам:

(I) «принцип относительности научной истины»;

(II) «принцип активности теории по отношению к опыту»;

(III)»принцип взаимооплодотворения разными науками друг друга»: только те понятия должны «выжить» в процессе тщательного сопоставления с другими, которые способствуют объединению, взаимопроникновению различных встретившихся друг с другом теорий; отсюда следует

(IV) «принцип устранения остатков цемента»: необходимо устранять те понятия, которые препятствуют синтезу теорий.

ГЛАВА ВТОРАЯ

ПЕРВЫЙ ЭТАП РЕАЛИЗАЦИИ СИНТЕТИЧЕСКОЙ ПРОГРАММЫ МАКСВЕЛЛА: СТАТЬЯ «О ФАРАДЕЕВСКИХ СИЛОВЫХ ЛИНИЯХ» (1856)

Для того, чтобы понять, каким образом Максвелл последовательно реализовывал описанные выше принципы, выведенные из попыток выделить рациональные элементы как из кантовской философии, так и эпистемологии его английского последователя Уэвелла, равно как и из шотландского «реализма здравого смысла» с упором все-таки на Канта, обратимся к его основным работам по электромагнетизму. Традиционно принято выделять четыре основных работы Максвелла:

− статью «О фарадеевских силовых линиях» (1856; далее иногда обозначаемую как [I]);

− статью «О физических силовых линиях» (1861– 1862; [II]),

(1) первая часть которой была опубликована в журнале «Philosophical Magazine» в апреле 1861;

(2) вторая часть которой была опубликована в том же журнале в мае 1861;

(3) третья часть – в январе 1862 г.;

(4) четвертая – в феврале 1862 г.;

− статью «Динамическая теория электромагнитного поля» (1864; [III]);

− монографию «Трактат об электричестве и магнетизме» (1873; [IV]).

Основные вопросы, которые встают перед нами при попытках понять все творчество Максвелла в области теории электромагнетизма в совокупности, как единое целое, сводятся к следующим.

(a) Можем ли мы говорить о единой, целостной программе Максвелла, т.е. действительно ли существуют какие-либо общие положения, которые (пусть неявно) переходят из одной работы Максвелла в другую, придавая всем им определенное единство?

(b) Имеем ли мы право говорить о синтетической программе Максвелла, если термина «синтез» сам Максвелл старательно избегает, говоря просто о «теории электромагнитного поля»? (Скажем, Маргарет Моррисон утверждает, что Максвелл и не пытался что-либо объединить, а «просто строил теорию электромагнитных явлений»).

(c) Зачем понадобилась программа Максвелла, если была другая программа – Ампера-Вебера, которая превосходно объединила и электричество, и магнетизм в единой, понятной и непротиворечивой теоретической схеме, и уже начала успешно присоединять к ней и оптику, о чем сам Максвелл был прекрасно осведомлен?

– Ключ к ответу – не только в самих научных работах, подобных [I] -[IV], но и в философских и научно-популярных произведениях и докладах, а также в письмах Максвелла. Но проблема реконструкции его аутентичных мыслей и замыслов осложняется следующими обстоятельствами.

(1) Хорошо известной амбивалентностью, туманностью высказываний Максвелла, восходящей, судя по всему, еще к детским годам. Как пишет один из его биографов, «его постоянная сосредоточенность на собственных мыслях привела к привычкам одиночества и уединенности, которые сформировали особенности его речи и манер. Он был застенчивым и странным малым, а его высказывания были часто туманны как по форме, так и по существу» (Niven, 1890, p. XI).

Другой современник, близко знавший его уже по студенческим годам, отмечал, что «к сожалению, его любовь к аллегориям, соединенная с определенной туманностью в выражениях, приводила к тому, что часто понять смысл его высказываний было затруднительно…» (Campbell & Garnett, 1888, p. 478).

И, наконец, третий современник Максвелла, знавший его в зрелые годы, указывал на то, что «старые особенности его манеры говорения остались без изменения, и по-прежнему было непросто проникнуть в содержание его мыслей» (Campbell & Garnett, 1888, p. 478). Судя по всему, именно эти особенности (а также шотландский акцент) привели к определенным сложностям в отношениях со студентами, чем и объясняется то, что профессор Максвелл никогда на одном месте долго не задерживался. Ни в абердинском университете (1856—1860), ни в Кингз-колледже (Лондон, 1860—1864).

(2) Самой манерой подачи результатов, принятой в «викторианской» физике XIX в. и сохранившейся вплоть до второй половины XX в., например, в советских научных журналах, когда полученные данные старались представить в максимально «пристойном», «причесанном», логически-упорядоченном виде, скрывающем все сомнения, отступления и промежуточные этапы. Как отмечал много позже сам Максвелл в «Трактате об электричестве и магнетизме», «метод Ампера, однако, хотя и изложен в индуктивной форме, не позволяет нам проследить процесс образования и развития идей, которыми он руководствовался. Мы с трудом можем поверить, что Ампер в действительности открыл закон взаимодействия при посредстве описываемых им экспериментов. Мы вынуждены подозревать, в чем, впрочем, признается сам Ампер, что закон открыт им при помощи некоего процесса, который он нам не показывает, и что когда была построена законченная теория, он удалил все следы лесов, при помощи которых здание было возведено (Максвелл, [1873], 1952, С. 382).

Все это, с нашей точки зрения, в неменьшей мере применимо к самому автору «Трактата».

Но обратимся к самой первой работе по электромагнетизму – к статье [I] «О фарадеевских силовых линиях», впервые опубликованной в «The Transactions of the Cambridge Philosophical Society», vol. X, part 1, 1856 на основе двух докладов, прочитанных Максвеллом перед кембриджским философским обществом 10 декабря 1855 г. и 11 февраля 1856 г. В силу того, что в этой работе заложены основы всей исследовательской синтетической программы Максвелла, она заслуживает особого внимания (и более обильного цитирования).