Статьи и речи - Максвелл Джеймс Клерк
Позвольте мне сказать несколько слов об этих двух типах опытов — опытах иллюстративных и опытах исследовательских. Целью иллюстративных опытов является освещение некоторых научных идей для того, чтобы сделать их понятными студенту. Условия опыта подобраны так, чтобы явление, которое мы хотим наблюдать или показать, выступало на первый план, а не затемнялось и запутывалось другими явлениями, как это имеет место, когда явление происходит в обычных естественных условиях. Важным разделом наших обязанностей является постановка иллюстративных опытов, поощрение других к постановке их и развитие всевозможными способами освещаемых ими идей. Чем проще материалы иллюстративного опыта и чем более они привычны учащемуся, тем глубже он поймёт идею, которую должен иллюстрировать этот опыт. Воспитательная ценность таких опытов часто обратно пропорциональна сложности приборов. Студент, пользующийся самодельной, неточно работающей установкой, часто научается большему, нежели тот, которым он может доверять, но которые он не смеет разбирать на части.
Весьма необходимо, чтобы те, кто пытается узнать из книг факты физики, могли распознать эти факты с помощью нескольких иллюстративных опытов, когда они встретятся с ними во внешнем мире. Наука представляется нам в совершенно другом виде, когда мы обнаруживаем, что можем увидеть физические явления не только в аудитории проецированными при помощи электрического света на экран, но можем найти иллюстрацию самым высоким областям науки в играх и гимнастике, в морских и сухопутных путешествиях, в бурях на суше и на море и повсюду, где имеется материя в движении.
Эта привычка различать первопричины среди бесконечного разнообразия их действия ничуть не понижает наше ощущение величия природы, не метает наслаждению её красотой. Напротив, она стремится спасти наши научные идеи от того неопределённого состояния, в котором мы их слишком часто оставляем погребёнными среди других плодов ленивой доверчивости, и стремимся поднять их до соответствующего им положения среди тех доктрин, наша вера в которые так велика, что мы всегда готовы действовать согласно им.
Иллюстративные опыты могут быть самого различного рода. Некоторые могут быть использованием самых обычных действий из области обыденной жизни, другие — тщательно организованными демонстрациями некоторых явлений, имеющих место лишь при особых условиях. Однако они не имеют того общего, что их целью является представить некоторые явления студенту таким образом, чтобы он мог ассоциировать с ними соответствующую научную идею. Если он усвоил эту идею, то иллюстративный опыт выполнил своё назначение.
С другой стороны, в исследовательских опытах это не является главной целью. Правда, люди, не знакомые ещё с результатами опыта, могут считать исследовательским такой опыт, главной целью которого является наблюдение того, что случится при определённых условиях, но в экспериментальных исследованиях, в строгом смысле этого слова, конечной целью является измерение чего-то такого, что мы уже наблюдали, получение численного значения некоторой величины.
Опыты такого рода, заключающие какие-либо измерения, и являются истинным делом физической лаборатории. В каждом опыте мы должны сначала приучить наши чувства к явлению, но, не останавливаясь на этом, должны выяснить, какие из его основных свойств поддаются измерению и какие измерения требуются для полного описания явления. Мы должны произвести затем эти измерения и вывести из них искомый результат.
Эта характеристика современных экспериментов — то, что они заключаются главным образом в измерениях,— настолько бросается в глаза, что, по-видимому, распространилось мнение о том, что через несколько лет все основные физические постоянные будут с достаточной точностью определены и единственным оставшимся для учёных занятием будет достижение при дальнейших измерениях следующих десятичных знаков.
Если таково действительное положение вещей, к которому мы приближаемся, то наша лаборатория станет, быть может, знаменита своей добросовестной работой и совершенством экспериментального мастерства; но она будет не на месте в университете и должна быть скорее отнесена к ряду знаменитых мастерских нашей страны, где подобное умение направлено на более полезные цели.
Но мы не вправе так думать о непостижимых богатствах творения или о неиспытанной ещё продуктивности тех смелых умов, в которые будут продолжать изливаться эти богатства. Возможно, что в некоторых областях исследования, открывающихся тем грубым наблюдением, которые можно сделать без искусственных приёмов, великие исследователи прошлого действительно завладели почти всем ценным и что оставленные ими крохи подбираются скорее из-за своей таинственной непонятности, нежели ради истинной, присущей им ценности. Но история науки показывает, что даже в течение этой фазы своего развития, в которой она посвящает себя уточнению численных измерений давно знакомых ей величин, она подготовляет материалы для подчинения новых областей, которые остались бы неизвестными, если бы наука довольствовалась грубыми методами своих ранних пионеров. Я мог бы привести примеры из любой отрасли науки, показывающие, как работа над тщательными измерениями была вознаграждена открытиями новых областей исследования и развитием новых научных идей. Так, история науки о земном магнетизме даёт нам достаточный пример того, что можно сделать «объединёнными опытами», какие мы и надеемся когда-нибудь произвести в нашей лаборатории.
На знаменитого путешественника Гумбольдта произвело глубокое впечатление научное значение объединённых усилий наблюдателей всех национальностей для точного измерения земного магнетизма; и мы главным образом обязаны его научному энтузиазму, его высокой репутации, его широкому влиянию тем, что он побудил принять участие в этом предприятии не только отдельных учёных, но и правительства большинства цивилизованных наций, в том числе и нашей. Но фактической разработкой плана и организацией, при которых вся работа наблюдателей должна была дать наилучший результат, мы обязаны великому математику Гауссу, работавшему в Гёттингенской магнитной обсерватории вместе с Вебером, будущим основателем науки об электромагнитных измерениях. В этой работе им помогало искусство изготовлявшего приборы механика Лейзера. Эти люди, однако, работали не одни. Многие учёные объединили свои усилия, изучили способ употребления новых инструментов и новые методы постановки опытов; и в каждом европейском городе можно видеть в определённо установленное время, как они сидят в холодных деревянных сараях, припав глазом к зрительной трубе, внимательно прислушиваясь к часам и отмечая карандашом в записной книжке мгновенное положение подвешенного магнита.
Таким образом было осуществлено бэконовское представление об «объединённых опытах», разрозненные научные силы превращены в регулярную армию, соревнование и зависть сделались неуместны, так как полученные любым из наблюдателей результаты не имели никакой цены, не будучи объединены с результатами остальных.
Полученное при помощи нового метода увеличение точности и полноты магнитных наблюдений открыло новые области исследования, о существовании которых вряд ли подозревали люди, производившие более примитивным способом наблюдения над магнитной стрелкой. Мы должны отложить до соответствующего места в нашем курсе подробное описание возмущений, которым, оказывается, подвергается земной магнетизм. Некоторые из этих возмущений периодичны и связаны с равномерным движением Солнца и Лупы. Другие внезапны и называются магнитными бурями, но, подобно атмосферным бурям, они имеют уже известную нам периодичность. Последнее и наиболее таинственное из этих магнитных изменений есть то вековое изменение, благодаря которому постепенно изменяется весь характер Земли, как огромного магнита, поскольку магнитные полюсы медленно, по извилистому пути, продвигаются из века в век в полярных областях.
Мы узнаём, таким образом, что внутренность Земли подвержена влиянию небесных тел и что, кроме этого, непрерывно происходит некоторое постоянное и прогрессивное изменение, причина которого совершенно неизвестна. Во всех магнитных обсерваториях во всем мире работает установка, при помощи которой подвешенный магнит направляет луч света на специальную движимую часовым механизмом полоску бумаги. На этой бумаге не знающее покоя сердце Земли чертит теперь телеграфными знаками, которые будут когда-нибудь расшифрованы, запись его пульсаций и колебаний, а также запись медленного, но мощного движения, предупреждающего нас, что мы не должны считать внутреннюю историю нашей планеты законченной.
