Статьи и речи - Максвелл Джеймс Клерк
Это грандиозное исследование земного магнетизма оказало длительное влияние на прогресс науки вообще. Мне достаточно будет привести один или два примера. Новые методы измерения сил были успешно применены Вебером к числовым определениям всех электрических явлений, и вскоре затем электрический телеграф, придавая коммерческое значение точным числовым измерениям, в большой мере способствовал как успехам, так и распространению научных знаний.
Но это влияние чувствовалось не только в этих более новых отраслях науки. Гауссу, Магнитному объединению и магнитным наблюдателям вообще мы обязаны освобождением от нелепого метода измерения сил переменной единицей, так долго господствовавшего даже среди учёных. Гаусс первый обосновал практическое измерение магнитной силы (и, следовательно, всякой другой силы) теми давно установленными принципами, которыми, несмотря на то, что они воплощены в каждом динамическом уравнении, обычно настолько пренебрегали, что эти самые уравнения, хотя и правильно приведённые в наших кембриджских учебниках, обычно объяснялись в них при допущении, в добавление к переменной единице силы, переменной же и потому незаконной единицы массы.
Таковы некоторые научные результаты, последовавшие в данном случае от объединения математических способностей, экспериментальной прозорливости и лабораторного искусства для помощи и руководств работой целого коллектива усердных наблюдателей. Поэтому, если мы хотим для нашей собственной пользы и для славы нашего университета, чтобы Девонширская лаборатория успешно работала, мы должны постараться поддерживать живую связь её с другими органами и факультетами нашей учёной корпорации. Поэтому прежде всего рассмотрим, в каком отношении находится наша работа к тем долгое время процветавшим среди нас математическим исследованиям, касавшимся тех же вопросов, которыми занимались и мы и которые отличаются от наших экспериментальных исследований лишь тем, как они преподносятся.
Нет лучшего метода сообщения уму знаний, чем метод преподнесения их в возможно более разнообразных формах. Когда проникшие в наш ум различными путями идеи объединяются в крепости ума, занимаемое ими положение становится неприступным. Оптики говорят нам, что соединение в нашем мозгу восприятий предмета, полученных из двух положений, отстоящих друг от друга не далее, чем оба наших глаза, достаточно, чтобы создать впечатление объёмности видимого предмета; и мы видим, что это впечатление получается даже тогда, когда мы сознаём, что в действительности рассматриваем плоские изображения в стереоскопе. Поэтому естественно ожидать, что физические знания, полученные при помощи соединённого применения математического анализа и экспериментальных исследований, будут более прочны и долговечны, чем знания только математиков или только экспериментаторов.
Но какое влияние окажет на университет тот факт, что люди, слушающие курс, давший столько выдающихся, окончивших с отличием по математике людей, отвлекаются для экспериментальной работы? Не будут ли их посещения лаборатории расцениваться не только как время, отнятое у изучения основной специальности, но и как введение смущающего элемента, пятнающего их математические представления материальными иллюстрациями и подрывающего их веру в формулы учебников? Помимо этого, мы уже слышали жалобы на чрезмерное расширение университетского курса и увеличение напряжения, налагаемого на наших оканчивающих студентов тяжестью обучения, жалобы, которые они пытаются заявить правлению университета. Если мы теперь попросим их изучить свой предмет не только при помощи книг и записей, но одновременно и при помощи наблюдений и опытов, то не падут ли они окончательно духом? Нам говорят, что физическая лаборатория, может быть, принесёт пользу тем, кто будет заниматься естественными науками, а не математикой, но что пытаться соединить оба эти рода изучения в течение пребывания в университете — это больше, чем может вынести голова одного человека.
Несомненно, есть некоторые основания для такого мнения. Многие из нас уже превозмогли начальные трудности математического обучения. Продвигаясь теперь в нашей работе, мы чувствуем, что она требует усилий и заключает в себе трудности, но мы уверены, что если будем упорно работать, то успех обеспечен.
С другой стороны, некоторые из нас уже имели опыт в повседневной экспериментальной работе. Как только мы научаемся читать шкалы, наблюдать время, фокусировать зрительную трубу и т. д., такого рода работа перестаёт требовать значительных умственных усилий. Мы можем, пожалуй, утомить глаза и спины, но мы не очень утомляем наши умы.
Лишь пытаясь связать теоретическую часть нашего обучения с практической, мы начинаем испытывать все воздействие того, что Фарадей назвал «умственной инерцией» — не только трудность обнаружить среди находящихся перед нами конкретных объектов абстрактные соотношения, которые мы почерпнули из книг, но затруднительную работу обращения нашего внимания от символических обозначений к объектам и от объектов, обратно, к символам. Такова, однако, цена, которую мы должны платить за новые идеи.
Однако, преодолев эти затруднения и успешно перебросив мост через пропасть между абстрактным и конкретным, мы не просто получаем некоторые знания: мы приобрели зачатки некоторого постоянного вклада в наше мышление. Когда, повторением подобного рода усилий, мы шире разовьём научные способности, то применение этих способностей к открытию научных принципов природы и к направлению практики теорией перестаёт быть скучным и становится неистощимым источником радости, к которому мы прибегаем так часто, что, наконец, даже наши случайные мысли начинают бежать по научному руслу.
Я признаю, что наша умственная энергия количественно ограниченна, и знаю, что много усердных студентов пытаются сделать больше, нежели это для них полезно. Но вопрос о введении экспериментальных занятий не является всецело вопросом количества. Он в значительной мере является вопросом распределения энергии. Мы знаем, что некоторые распределения энергии более полезны, чем другие, так как они более пригодны для тех целей, которых мы желаем достигнуть.
Однако при обучении большая часть утомления часто возникает не от умственных усилий, с помощью которых мы овладеваем предметом, но от тех, которые мы тратим, собирая наши блуждающие мысли; и эти усилия внимания были бы гораздо менее утомительны, если бы можно было устранить рассеянность, нарушающую умственную сосредоточенность.
Поэтому-то человек, вкладывающий в работу всю свою душу, всегда успевает больше, нежели человек, интересы которого не связаны непосредственно с его занятием. В последнем случае побуждения, которыми он пользуется для стимулирования своих падающих сил, сами становятся средством отвлечения его от работы.
Может быть, и существуют математики, занимающиеся своими исследованиями исключительно для собственного удовольствия. Однако большинство людей предполагает, что главная польза математики заключается в применении её для объяснения природы. Человек, изучающий какую-нибудь отрасль математики для того, чтобы рассчитать наилучшую постановку какого-нибудь опыта, который он собирается сделать, будет меньше отвлекаться, чем если бы его единственной целью было изощрение своего ума для успешного применения закона или для получения одного из первых мест в списке студентов-математиков, окончивших Кембриджский университет с отличием.
Я знал людей, которые, будучи в школе, никак не могли понять пользы математики, но, поняв её, в дальнейшем не только становились выдающимися учёными-инженерами, но достигали больших успехов в занятиях абстрактной математикой. Если наш экспериментальный курс поможет кому-либо из вас увидеть пользу математики, это освободит нас от большого беспокойства, так как не только обеспечит успех вашего дальнейшего учения, но и сделает менее вероятным его вред для вашего здоровья.
Но зачем нам стараться доказывать пользу практической науки для университета? Поговорим лучше о той помощи, которую университет может оказать науке, когда люди с хорошей математической подготовкой, пользующиеся хорошо оборудованной лабораторией, объединят свои усилия для выполнения какого-нибудь экспериментального исследования, которое не мог бы предпринять ни один отдельный работник.
