Максвелл - Карцев Владимир Петрович (книги без регистрации бесплатно полностью сокращений .TXT) 📗
Среди двух студентов, присутствовавших на последней лекции Максвелла, был Амбруаз Флеминг. Он посвятил жизнь вопросам практического использования электромагнитных волн, открытых его учителем и обнаруженных Герцем. Вместе с Оливером Лоджем, испытавшим сильное влияние Максвелла, Флеминг стал «мозговым центром» у молодого и процветающего Маркони. Затем Флеминг работал с Эдисоном и сделал крупнейшее, можно сказать, революционное изобретение в радиотехнике: в 1904 году он изобрел первую радиолампу – диод.
Джон Генри Пойнтинг, проводивший под руководством Максвелла в Кавендишской лаборатории эксперименты по определению средней плотности Земли (а-ля Кавендиш), занял кафедру физики в Берлинском университете. Он получил от Королевского общества Королевскую медаль «за исследования по физике, особенно в связи с гравитационной постоянной и теориями электродинамики и радиации». Таким образом, он оказался одним из самых верных по отношению к Максвелловой тематике. Он ввел в теорию электромагнитного поля Максвелла важнейшее понятие вектора потока электромагнитной энергии – «вектора Умова – Пойнтинга» (русский ученый Н.А.Умов за десять лет до Пойнтинга ввел аналогичный вектор для звука).
И еще один, не бывший формально учеником Максвелла, но находившийся под сильнейшим его влиянием гений, оригинал и отшельник – Оливер Хевисайд. Хевисайд уже после смерти учителя произвел генеральную «чистку» уравнений Максвелла, устранил повторения, придал им современный вид. Кроме того, Хевисайд ввел в электро– и радиотехнику такие важнейшие понятия, как «линия без искажений» и «слой Хевисайда». Он разработал операторный и символический методы решения дифференциальных уравнений, дал «формулу разложения Хевисайда», и по сей день весьма почитаемую электриками-теоретиками. Он предвосхитил и многие важные выводы теории относительности.
...Почти все ученики Максвелла заняли видные места в английской науке, но ни один не смог бы похвастаться тем, что превзошел учителя. Множество можно придумать причин. Не смог сам Максвелл стать таким педагогом и учителем, который жил бы делами и славой своих учеников, – не такой был он, и не такими были они; и, может быть, главное, небосвод научной истории еще не повернулся настолько, чтобы засияли на нем имена Максвелловых учеников, и лишь через много лет, после беккерелевской засвеченной фотографической пластинки, откроются новые горизонты и призовет физика новые сонмы молодых гениев. А те, кто родился раньше времени, должны будут довольствоваться скромными профессорскими должностями. И возможно, высшей славой, которой они коснулись, останется для этих людей то, что были они выпестованы и любимы великим Максвеллом.
КРУКС, ДУХИ И РАДИОМЕТР
Экспериментальная работа, проделанная совместно с Глэйзбруком, хотя и подтверждала косвенно Максвеллову теорию, не была все же решающим доказательством ее правильности.
Таким прямым доказательством могло быть, например, обнаружение электромагнитных волн или давления света. Удивительно, но в Кавендишской лаборатории, казалось, никто не интересовался «проблемой доказательства».
Впрочем, было одно исключение...
Оно началось с открытия Вильяма Крукса.
В 1873 году английский химик Вильям Крукс решил определить атомный вес вновь открытого им элемента таллия и взвесить его на очень точных весах. Чтобы случайные воздушные потоки не исказили картины взвешивания, Крукс решил подвесить коромысла в вакууме. Сделал – и поразился. Его тончайшие весы были чувствительны к теплу. Если источник тепла находился под предметом, он уменьшал его вес, если над – увеличивал.
Усовершенствуя этот свой нечаянный опыт, Крукс придумал забавную игрушку, которую называли то радиометром, то световой мельничкой. И уже в названии сквозило, казалось, объяснение принципа работы этого нехитрого устройства, состоящего из невесомых лопастей, или крылышек, сделанных из фольги и подвешенных на тонкой нити в вакууме, или, точнее сказать, в очень разреженном газе. Одна сторона лопастей была отполирована, другая – зачернена. Если теперь к устройству поднести какой-нибудь теплый предмет или осветить его солнечным светом, мельничка, составленная из лопастей, начинала крутиться вокруг оси. Отсюда и название – радиометр, так сказать, измеритель излучения, или еще конкретней – «световая мельничка», мельничка, движущаяся под действием света.
Прямое подтверждение теории светового давления Максвелла? Триумф?
Странно, но Максвелл до сих пор, казалось, совершенно не интересовался радикальными экспериментальными подтверждениями своей электромагнитной теории. Может быть, он был слишком занят сначала написанием своего «Трактата», затем постройкой лаборатории затем изданием рукописей Кавендиша. Отдавал этому все свое время. Не хватало его даже на попытку осуществить самый простой эксперимент. Во всяком случае с 1864 года, со времени появления его статьи «Динамическая теория электромагнитного поля», где впервые было предсказано существование электромагнитных волн он не сделал ни малейшей попытки доказать их существование.
Радиометр вызвал в научных кругах сенсацию, и прежде всего потому, что, казалось, непосредственно и убедительно доказывал существование предсказанного Максвеллом давления света. И когда в 1873 году радиометр впервые был продемонстрирован на заседании Королевского общества, вряд ли кто-нибудь был иного мнения. Движущей силой радиометра, несомненно, являлась механическая сила света.
Но были и скептики, которые забавлялись над доверчивостью членов Королевского общества, еще раз поверившими «этому Круксу», только что оскандалившемуся со своими спиритуалистическими занятиями. Как писал Энгельс впоследствии:
«Господин Крукс начал исследовать спиритические явления приблизительно с 1871 г. и применял при этом целый ряд физических и механических аппаратов: пружинные весы, электрические батареи и т.д. Мы увидим сейчас, взял ли он с собою главный аппарат, скептически-критическую голову, или сохранил ли его до конца в пригодном для работы состоянии...
Духи доказывают существование четвертого измерения, как и четвертое измерение свидетельствует о существовании духов. А раз это установлено, то перед наукой открывается совершенно новое, необозримое поле деятельности. Вся математика и естествознание прошлого оказываются только преддверием и к математике четвертого и дальнейших измерений и к механике, физике, химии, физиологии духов, пребывающих в этих высших измерениях. Ведь установил же научным образом господин Крукс, как велика потеря веса столов и другой мебели при переходе ее, – мы можем теперь сказать так, – в четвертое измерение».
И Крукс, и многие другие английские ученые, в том числе электротехник Варлей, а вместе с ним и континентальное подкрепление – в лице статского советника Аксакова и химика Бутлерова, – оказались в свете развенчания их спиритуалистических увлечений в весьма неудобном для их престижа положении. И тем более – Крукс, определявший «научным образом», как велика потеря веса столов и другой мебели при переходе в «четвертое измерение».
Аналогия между падением веса предметов при переходе их в «четвертое измерение» и падением веса предметов в вакууме под воздействием излучения была настолько прозрачна, что Круксу и другим членам Королевского общества, по крайней мере в то время, следовало ее иметь в виду.
Максвелл, присутствовавший на демонстрации радиометра в Королевском обществе, был очень взволнован. Он описывает это событие в письме Вильяму Томсону следующим образом:
«...трехдюймовая свеча действует на внутренний диск так же быстро, как магнит действует на стрелку компаса. Нет времени для воздушных потоков, а сила гораздо больше веса всего воздуха, оставшегося в сосуде. Очень живое, сильное притяжение куском льда. Все это – в лучшем доступном вакууме...»
Как все это прекрасно согласуется со строками только что вышедшего его «Трактата»! Там было прямо сказано, что сконцентрированный свет электрической лампы, «падающий на тонкий металлический диск, деликатно подвешенный в вакууме, возможно, сможет произвести ощутимый механический эффект, доступный для наблюдения». Он высчитал даже, что давление солнечных лучей на перпендикулярно расположенную пластину будет в десять раз слабее горизонтальной составляющей магнитной силы в Англии. Разумеется, Максвелл был весьма подготовлен к положительному восприятию «радиационного» объяснения работы радиометра.
