Статьи и речи - Максвелл Джеймс Клерк

В «Эволюции физики» А. Эйнштейна и Л. Инфельда значение уравнений Максвелла определено так: «Их простая форма скрывает глубину, обнаруживаемую только при тщательном изучении. Формулировка этих уравнений является самым важным событием со времени Ньютона не только вследствие ценности их содержания, но и потому, что они дают образец нового типа законов».

Опираясь на механику, Максвелл пришёл к тому, что глубже, чем законы механики, вскрывало взаимосвязь явлении природы,— к законам электромагнетизма, а это был уже новый метод познания. Проницательный Больцман не ошибся, утверждая, что Максвелл «был столь же крупным творцом в теории познания, как и в области теоретической физики». Дж. Бернал в книге «Наука и общество» отмечает, кроме того, что «уравнения Максвелла составили теоретическую базу будущего электромашиностроения, представлявшего собой сложную взаимозависимость теории и практики». Максвелл понимал значение разрабатываемой им области: «...мне представляется,— писал он,— что изучение электромагнетизма во всех его проявлениях как средства движения науки вперёд сейчас приобрело первостепенную важность». Эти слова актуальны по сей день.

25 августа 1867 г. умер Фарадей. Начиная несколькими годами позже, в «Nature» с Фарадея серию «Портреты выдающихся учёных», Максвелл писал: «Мы... рассматриваем Фарадея как наиболее полезный и одновременно наиболее благородный тип учёного. Тот факт, что Фарадей существовал, делает более великой и сильной всю нацию, и нация была бы ещё более великой и сильной, вели бы среди нас было бы больше Фарадеев». Лучшим памятником Фарадею мог быть только «Трактат». И Максвелл работает над ним с ещё большим рвением.

«Трактат» — это вершина его научного творчества и вместе с тем это настоящая энциклопедия электромагнетизма, где обобщены результаты труда нескольких поколений учёных. Электромагнитной теории Максвелл отдал половину жизни, а «Трактату» — около восьми лет. Он вышел в 1873 г. Максвелл кончал его уже в Кембридже, куда переехал в 1871 г. Старинный друг Максвелла профессор Форбс убеждал его стать директором колледжа университета в Сент-Эндрью, но Максвелл не хотел об этом и слушать. В это время в Кембридже была учреждена кафедра экспериментальной физики. В. Томсон, имевший кафедру в Глазго, отказался её возглавить. Тогда предложили Максвеллу. По настоянию друзей-учёных он, не без колебаний, все-таки согласился. Вместе с кафедрой он принял и лабораторию, только начатую строительством. Формальное назначение состоялось 8 марта 1871 г., в октябре Максвелл прочёл вступительную лекцию. Тогда ходила студенческая шутка, что Кембридж-де «утратил связь с большими научными движениями, проходившими... вне его стен». В своей лекции Максвелл говорил: «Кембриджский университет... он с большей или меньшей быстротой приспособляется к требованиям времени, недавно ввёл курс экспериментальной физики. Курс этот, требуя поддержания способностей к вниманию и анализу, ...требует также упражнения наших чувств в наблюдении и наших рук в общении с приборами. Привычные принадлежности — перо, чернила и бумага — не будут уже достаточны, и нам потребуется большее пространство, чем пространство кафедры, и большая площадь, чем поверхность доски».

Максвелл на собственном примере убедился, как трудно учёному без лаборатории. Будучи одним из самых дальновидных людей своего времени, он понимал, что основа дальнейшего развития физики, будущее физики — это эксперимент. Только сознание этого и вынудило его взять на себя бремя по организации новой лаборатории. В печати потом не упускали случая отметить, что лаборатория-де «обязана своим существованием щедрости герцога Девонширского, лорда-канцлера университета». Однако немало вложил в неё личных средств и Максвелл, не говоря уже о времени и нервах. Она строилась не только под его наблюдением, но и по его указаниям. Он вникал во все детали и все старался предусмотреть. Лаборатория была приспособлена как для научной работы, так и для лекционных демонстраций. Первоначально она называлась «Девонширской», потом была переименована в «Кавендишскую» — в честь замечательного английского учёного конца XVIII в. Генри Кавендиша, которому герцог, кстати сказать, доводился внучатым племянником.

Дж. Дж. Томсон, уже на склоне дней, вспоминал, что в Англии 60—70-х годов физических лабораторий как таковых не было. Джоуль, например, свои замечательные опыты проводил у себя дома в Манчестере. В. Томсону лабораторией служила клетушка по соседству с угольным подвалом. Стокс в Кембридже ставил оптические эксперименты в тех же условиях, что и Ньютон полтораста лет до него. Но к 70-м годам XIX в. обстановка менялась. А. Г. Столетов отмечает: «С тех пор, как открыт спектральный анализ и настало новое движение в электротехнике, на физику особенно не жалеют денег, как уже издавна не жалели на химию и астрономию». Физические открытия остро были нужны промышленности. Конкурентная борьба требовала от науки новых темпов развития, толкала на поиски новых форм организации труда учёных. Учёных-одиночек с их примитивными домашними лабораторийками заменяли исследовательские институты и крупные, богато оснащённые лаборатории, во главе которых стояли лучшие физики. Все увеличивался поток «пожертвований», идущих на строительство лабораторий. Появлялись научные школы. В 1869 г. вышло руководство лабораторных работ Кольрауша. Лабораторные занятия начали вводиться во всех университетах. Крупные лаборатории возникают в Гейдельберге (1863), Вене, Париже (1867), Оксфорде, Страсбурге...

Открытие Кавендишской лаборатории состоялось 16 июня 1874 г. Через пять дней газета «Московские ведомости» напечатала статью молодого русского физика Столетова, очевидца этого события. «Сегодня великий день в классическом Кембридже. Люди, кебы, колокола — все в необычайном движении,— писал Столетов.— Праздновалось открытие одного из учреждений, ещё редких в Европе, но размножающихся с каждым годом». Далее говорилось: «Едва ли не самая роскошная и комфортабельная из существующих, кембриджская физическая лаборатория, вверенная одному из первоклассных физиков нашего времени, профессору Джемсу Клерку Максвеллу, без сомнения будет играть видную роль и в истории физики, и в истории английских университетов». Столетов, мы знаем, не ошибся в своих предположениях.

Кавендишская лаборатория

Далее следует подробное описание новой лаборатории. «План дома представляет вид наугольника, т. е. двух удлинённых частей, смыкающихся под прямым углом. ...Низкий этаж лаборатории содержит в себе ряд комнат для работ, требующих полной неподвижности снарядов, каковы измерения длины, времени и массы, а также некоторые измерения из области электричества, магнетизма и теплоты. Магнитная комната составляет северо-западный конец наугольника, и на значительное расстояние от неё... устранены железо и сталь. Комната для весов освещается двумя широкими окнами; смежная комната, назначенная для теплоты, сообщается с нею помощью подъёмного окошка, позволяющего издали наблюдать в трубу термометры и другие снаряды, которым мешало бы близкое присутствие наблюдателя. Обширная кладовая (store-room), мастерская и комната для большой гальванической батареи составляют остальную часть нижнего этажа.

«Второй этаж (first floor) содержит обширную аудиторию, комнату для приготовления лекционных опытов (preparation room), большое помещение для аппаратов, огромную рабочую комнату и комнату профессора. Лекционный стол, разделяющий аудиторию во всю ширину её на две части, покоится на каменной стене, идущей от грунта, и представляет совершенно неподвижное помещение, где можно пользоваться даже самыми чувствительными к малейшим сотрясениям снарядами. Все рабочие столы в доме почти в такой же мере удовлетворяют этому условию неподвижности, столь необходимому для многих физических снарядов. Столы покоятся не на полу, а на особых балках, независимых от пола и укреплённых в капитальных стенах здания. ...Другое важное удобство представляет обилие подъёмных дверок (trap doors) во всех полах; с помощью их можно делать сообщение между всеми этажами дома, проводить из одного этажа в другой проволоки батарей, нити привеса маятников, акустические трубы и т. п. ...