Магнетизм высокого напряжения. Максвелл. Электромагнитный синтез - Miguel Sabadell

Следуя Стоксу, Максвелл для своей теории отказался от всех предположений о физических силах, отбросив теории Навье и Пуассона, которые пытались объяснить упругость с точки зрения молекул, действующих на расстоянии. Подход Максвелла был феноменальным: основываясь на результатах, полученных им в ходе экспериментов, которые устанавливали отношения между давлением и сжатием упругих тел, он вывел уравнения, объясняющие все экспериментальные закономерности, полученные на тот момент. Этим способом подхода к проблеме, где он четко разграничивал геометрическую модель и физические гипотезы, Максвелл вновь воспользовался во всей его мощи, когда несколько лет спустя столкнулся с электромагнитным полем и силовыми линиями, о которых объявил Фарадей.

Такое разграничение не являлось его оригинальной идеей: оно было характерно для математиков Кембриджа, и его уже активно использовали Эйри, Томсон и сам Стокс. Любопытно, что Максвелл, не учась в Кембридже, уже приспосабливался к его манере проводить исследования.

Другая работа юности Максвелла (и одна из самых главных) также была написана под влиянием Форбса и была посвящена теории цвета. В 1849 году профессор познакомил молодого студента со своими экспериментами по смешению цветов для обзора проблемы представления метода и номенклатуры для их классификации. Эксперименты Максвелла состояли в том, чтобы наблюдать за тонами, производимыми вращающимся диском, разделенным на секторы различных цветов, площадь которых можно было варьировать. Но его основная работа по классификации цветов была впереди. Сначала ему нужно было покинуть Эдинбург и уехать в Кембридж.

На первом курсе Эдинбургского университета Максвелл наслаждался компанией своих друзей Льюиса Кэмпбелла и Питера Гатри Тэта. Но по его окончании Льюис уехал в Оксфорд, а Тэт — в Кембридж. На втором курсе в Эдинбурге Джеймс почувствовал, что он стоит на месте. Он поговорил с отцом, и они оба решили, что лучшим выбором для его будущего станет переезд в Кембридж. Форбс посоветовал ему поехать в его альма- матер, Тринити-колледж. Тэт был в маленьком и изолированном колледже Святого Петра, тогда известном как Питерхаус. Младший брат Льюиса Кэмпбелла, Роберт, учился в Кайюс- колледже, очень престижном, но настолько заполненном студентами, что новые ученики должны были размещаться вне его здания, так что Максвелл решил обосноваться в Питерхаусе.

Джеймс покинул Эдинбург в возрасте 19 лет и приехал в утонченный Кембридж со своим акцентом Гэллоуэя, ничего не зная об элегантности, полностью безразличный к любому типу роскоши: он ехал в третьем классе, поскольку предпочитал твердые сиденья. Друг Максвелла Льюис Кэмпбелл так описывал его в своем дневнике: 

«Его манеры очень странные, но его здравый смысл, хорошее настроение и неистощимое обаяние стирают все его странности в социальной жизни колледжа. У меня нет никаких сомнений в том, что он выдающийся человек». 

С таким багажом 18 октября 1850 года Джеймс приехал в Питерхаус, самый старинный колледж в университете.

ГЛАВА 3

На реке Кам

В XIX веке английское университетское образование большей частью было сосредоточено в двух университетах — Оксфорде и Кембридже. Естественные науки в основном преподавались во втором из них. Самый престижный из выпускных экзаменов Кембриджа назывался математическим трайпосом, и с ним пришлось столкнуться молодому Максвеллу. Это сильно повлияло на его манеру исследования, особенно на умение излагать идеи на языке математики.

Джеймс поехал в Кембридж со своим отцом. По дороге они остановились, чтобы посетить два самых значительных собора английской архитектуры. Один из них, собор в Питерборо, входит в число самых представительных зданий Англии XII века; здесь похоронена Екатерина Арагонская, первая из шести жен самого абсолютистского английского короля, Генриха VIII. Второй, собор Или, является одним из чудес английского готического искусства. Кроме того, это самый близкий к Кембриджу кафедральный собор.

Как и многие английские города, знаменитый город-университет, название которого происходит от реки Кам, заметно вырос в XIX веке. В 1845 году, после бурного протеста со стороны населения, сюда пришла железная дорога, что повлекло за собой значительное экономическое развитие.

По прибытии крайне воодушевленный Максвелл представился своему наставнику (каждому студенту колледжа назначается наставник, чтобы следить за его образованием) и проследовал в свою комнату, где начал осторожно распаковывать инструментарий, с помощью которого осуществлял исследования в Шотландии: магниты, желатин, стекло... и крайне ценные призмы Николя. Далее было чаепитие с другом Тэтом, которое чрезмерно затянулось, а на следующий день — традиционный осмотр достопримечательностей Кембриджа, включая памятники Ньютону и Фрэнсису Бэкону в часовне Тринити. Максвелла даже позабавила надпись, увиденная им на доске объявлений в прихожей Питерхауса: в ней грозили отчислением любому, кто посетит конюшни, расположенные на территории колледжа, из-за «аморальной природы этого учреждения».

[Максвелл] необычный и застенчивый юноша, но очень умный и упорный [...], автор нескольких подающих надежды статей в «Эдинбургских записках».

Отрывок из рекомендательного письма Максвеллу, которое Форбс адресовал Уильяму Уэвеллу, ректору Тринити-колледжа

Джеймс был в восторге. Кембридж оказался красивым городом, где на каждом углу чувствовалась атмосфера культуры и традиции. Однако не все было так сказочно: на занятиях он снова вспомнил горечь школьных дней, когда нужно было дословно разбирать Евклида или делать синтаксический разбор древнегреческой драмы. Товарищи Джеймса также не были склонны к долгим дискуссиям, которые очень занимали молодого человека, или к тому, чтобы выслушивать его идеи. Максвеллу стало дискомфортно, и он начал вынашивать идею перебраться в Тринити-колледж. Одновременно отец, который интересовался делами своего сына, начинал беспокоиться, что Джеймсу не удастся получить место в колледже после его окончания. В области математики здесь обычно был конкурс на одно место в году, а на курсе Джеймса учился Эдвард Джон Раус, у которого была репутация математического гения. Единственным вариантом для Максвелла оставалось перевестись в Тринити после первого же триместра.

НАУКА И ВЕРА

Жизнь в Тринити-колледже была приятнее, чем в Питерхаусе. Джеймс быстро нашел друзей, с которыми вступал в шумные дискуссии на разные темы, от философии и морали до конных забегов в Ньюмаркете и, естественно, девушек. Ректором Тринити являлся Уильям Уэвелл, выдающийся философ и историк науки, а также поэт, переводчик Гете и автор примечательных проповедей и теологических трактатов. Неудивительно, что под его руководством Тринити кипел идеями и дискуссиями обо всем на свете. Среди тем, которые были затронуты, одна была особенно приятна Джеймсу, поскольку разжигала его самые сокровенные чувства: вечный конфликт между наукой и религией.

С обеих сторон диспута находились люди, которые думали, что это две абсолютно несовместимые дисциплины; но для Джеймса они дополняли друг друга. Его вера была слишком глубока и сильна для того, чтобы ее потрясли аргументы атеистов, но ум ученого не позволял забросить в темный угол противоречия, существующие между религией и наукой; если они есть, нужно их исследовать. Позиция Максвелла ставила его в очень сложное положение, поскольку каждое новое открытие вынуждало ученого пересматривать свои религиозные убеждения.

Глубокая христианская вера Джеймса и его безграничная преданность научному исследованию в течение жизни часто ставили его в чрезвычайно деликатные ситуации. Самая сложная из них возникла, когда он, будучи уже светилом физики, получил несколько предложений войти в состав Института Виктории. Это организация, основанная в 1865 году в качестве ответа на публикацию «Происхождения видов» Дарвина, ставила себе, среди прочих целей, задачу «защитить Истину Священного Писания от нападок, которые исходят не от науки, а от псевдонауки»'. Институт давал очень четкую формулировку псевдонауки: все те научные теории, которые противоречат дословному толкованию Библии, «должны быть чистой псевдонаукой, то есть ложным восприятием природы». В марте

1875 года Максвелл получил письменное приглашение, и от его ответа осталась только неполная часть: 

«Я думаю, что выводы, к которым приходит каждый человек в своей попытке примирить науку с христианством, не должны рассматриваться как нечто, имеющее значение для кого-либо, кроме него самого, и только на какое-то время, и на них не должна стоять печать общества. Это связано с природой науки, особенно в тех областях, где открываются какие-то новые сферы и которые непрерывно меняются».