Люди и формулы (Новеллы об ученых) - Репин Леонид (читать книги бесплатно полные версии .txt) 📗
Максвелл никогда не искал свое призвание. Оно само пришло к нему.
После академии Джемс поступает в Эдинбургский университет, потом, окончив его, едет в Кембридж — Тринити-колледж, где учился когда-то Ньютон. Здесь Максвелл впервые берет в руки труды Фарадея и поражается необъятности горизонтов, открывшихся в них. Двадцатилетний Максвелл писал: «Я решил не читать ни одного математического труда в этой области, пока основательно не изучу „Экспериментальных исследований по электричеству“». Так назывался труд Фарадея.
Иногда говорят о соперничестве Максвелла и Фарадея, спорят, кто из них сделал больше в науке. Соперничества никакого не было, да и быть не могло: Джемс еще только родился, когда Фарадей уже сделал многие свои великие открытия. Максвелл всегда с огромным почтением относился и к самому Фарадею, и к его вкладу в науку. Да и спорить о том, кто из них больше сделал, тоже не стоит: Фарадей был великим экспериментатором, Максвелл — великим теоретиком. Один из них клал первые камни в фундамент науки, другой ставил стены на этот фундамент.
Профессором Джемс Клерк Максвелл стал в двадцать четыре года. До этого он уже преподавал два года в Кембридже, но не на профессорской кафедре, и потому почти сразу же согласился принять место в Шотландском университете. Наверное, роль в этом решении сыграло даже не столько то, что он втайне желал повышения в должности, сколько соблазнила возможность перебраться ближе к родному дому, к отцу. Но отец так и не узнал этой радостной новости: он не дожил всего нескольких дней до получения от сына письма о назначении.
Молодой профессор с жаром берется за работу и с головой уходит в исследования. Уж очень все удачно сложилось на новом месте: он не преподавал теперь, и это, естественно, прибавило времени, и потом он подолгу замыкался в старом родительском доме, где его покой никто не мог потревожить. В это время он увлекся кольцами Сатурна — тогда о них шли самые разнообразные споры — какие это кольца: жидкие или твердые? И около трех лет занимался только этой проблемой.
В тиши огромного дома, похожего на неприступный замок, Максвелл все глубже погружался в расчеты, буквально кончиком пера ведя нить к открытию. Думалось ему хорошо, ум был молод и быстр, и работа шла успешно. В те дни он писал другу: «…Я снова обрушился на Сатурн… Я уже пробил несколько брешей в твердом кольце, а сейчас окунулся в жидкую среду, погрузившись в мир поистине удивительных символов и обозначений. Вскоре я углублюсь в туманность, напоминающую чем-то состояние воздуха, скажем, во время осады Севастополя. Лес пушек, занимающих площадь прямоугольника со сторонами 100 и 30 000 миль, изрыгает ядра, которые никогда не останавливаются, а вращаются по кругу радиусом 170 000 миль…» Наверное, это письмо Максвелла было продиктовано не только желанием объяснить другу — объяснить возможно более просто — то, над чем он работал тогда. Очень похоже, что он сам для себя хотел нарисовать картину далекого фантастического мира, в который вторгался, сплетя сложнейшую вязь формул. Может быть, ему просто хотелось представить зримей то, что пряталось за длинными вереницами значков и цифр, которыми он покрывал за страницей страницу.
Когда Максвелл закончил эту работу, Кембридж издал его книгу о кольцах Сатурна. Он получил желанную для многих физиков премию Адамса — тоже за эти кольца. Он умел и любил работать — Джемс Клерк Максвелл, ему нравился сам процесс работы, когда малейшее продвижение вперед стоило многих серьезных усилий. Он всегда, если брался за что-то, забывал обо всем, что могло бы отвлечь или рассеять внимание. Он был талантлив необычайно, но без трудолюбия он вряд ли бы добился такого успеха.
Он мог появиться в лаборатории налегке, с видом человека, у которого здесь нет никаких дел и который зашел лишь для того, чтобы перекинуться с коллегами парой ничего не значащих фраз. Бывало, что он заглядывал в лабораторию даже с собакой, чем немало шокировал тех, кто его плохо знал. Поэтому многие считали, что Максвелл и всегда-то работает так — легко и непринужденно, что все его открытия сделаны без всяких усилий. Но это не так. Он работал много, сосредоточенно, яростно.
Иногда ему хотелось оставить формулы и взяться за стихи. Как-то он написал:
Эти, в общем-то, наивные стихи он написал для себя, не надеясь и не думая о том, что они станут тем штрихом, который дополнит картину его характера, расскажет о его отношении к жизни, к труду.
Он избрал для себя совершенно невероятный режим дня и строго следил за его выполнением: вставал в семь утра, работал до пяти вечера, потом снова спал — обязательно четыре с половиной часа. С половины десятого до двух ночи снова запирался в своем кабинете, а потом полчаса отводил для гимнастики. Впрочем, вряд ли можно назвать гимнастикой то, что он делал: эти тридцать минут Максвелл просто бегал по пустым коридорам и лестницам погруженного в сон преподавательского общежития. Только в половине третьего ночи он ложился спать. И после этого находились люди, которые считали, что он мало работает…
Максвелл прожил недолгую жизнь, но успел сделать много. На основе его теоретических исследований, а также работ знаменитого австрийского физика Людвига Больцмана взошло могучее древо статистической механики. Максвелл видел газы не как нечто неосязаемое, но обладающее некими свойствами, а как гигантское скопление молекул, находящихся в непрерывном движении. Эти невидимые частицы вещества все время сталкиваются, разлетаются в разные стороны — и снова сталкиваются, теряя свою скорость или, наоборот, приобретая ее. Если бы можно было увидеть, услышать этот бурный, меняющийся в ничтожные доли секунды мир…
Максвелл и Больцман открыли и сформулировали статистический закон, описывающий распределение молекул газа по скоростям. Этот закон всегда будет носить их имена. Известный английский физик Д. Макдональд в своей книге о Максвелле написал: «Я думаю, что если бы Максвелл не сделал больше ничего в своей жизни, то и этого было бы достаточно, чтобы увековечить его имя в памяти потомков».
Но он сделал и еще очень много. Он развил теорию цветового зрения, по-прежнему занимался электромагнетизмом. Впрочем, «занимался» — не то слово: по существу, он стал создателем электромагнитной теории. Ампер, Фарадей, Генри — они были первооткрывателями электромагнитных явлений. Максвелл все объяснил и построил теорию, сумев выразить ее в виде системы нескольких уравнений, в которые он ухитрился вместить все. Эти уравнения во всем мире называются не иначе как «уравнения Максвелла», и, наверное, ни один современный физик не сможет сказать, что он может обойтись без этих красивых, поразительно емких математических описаний. Это о них, об уравнениях Максвелла, о его теории сказал Генрих Герц: «Нельзя изучать эту удивительную теорию, не испытывая по временам такого чувства, будто математические формулы живут собственной жизнью, обладают собственным разумом — кажется, что эти формулы умнее нас, умнее даже самого автора, как будто они дают нам больше, чем в свое время в них было заложено». И первым в этом убедился сам Максвелл.
Исследуя пока еще не ясное для него происхождение одной из постоянных величин, входящих в уравнения, Максвелл обнаружил, что эта величина равна скорости света. Случайное совпадение? Максвелл был поражен открывшимся сходством и попытался проникнуть в его суть. Шаг за шагом он продвигался к открытию, пока не увидел — почти воочию, если бы только вообще это было возможно: электромагнитное поле — волна бегущая в пространстве с незатухающей скоростью Он понял, почему энергия электрического поля переходит в энергию магнитного, и обратно. Потом догадывается: это не просто волны, а поперечные волны. Так он подошел к доказательству электромагнитной природы света.
