Трудно представить, что еще он мог сделать в науке, если бы судьба была к нему благосклонней и если бы государство ему помогало. А может быть, как раз ничего бы не сделал? Ведь такое тоже в порядке вещей.
Ампер, так же как Френель, ничего не получал за свои научные исследования, в то же время его книга основана на большом экспериментальном материале, а опыты требовали затрат. (Для справедливости отметим, что эксперименты, которые Ампер производил, не были поставлены достаточно чисто, в дальнейшем они подвергались критике.)
Оклад Ампера как профессора Политехнической школы и инспектора Университета составлял 5 000 франков в год (последняя должность, требующая частых разъездов, приносила основной доход и состояла в контроле работы и расходов коллежей в различных районах Франции, а также присутствия на занятиях и студенческих экзаменах). В 1824 году долг Ампера составил 4000 франков. В этом же году он с большими трудностями прошел по конкурсу на должность профессора и заведующего кафедрой общей и экспериментальной физики в Коллеж де Франс. Он получил 3 голоса, а минералог Ведан (протеже министра) — 9 голосов, но впоследствии Ведана уговорили снять свою кандидатуру. Работа в Коллеж де Франс оставляла больше свободы, так как не была связана планами и программами. Но тут же Ампер получает отставку с должности инспектора, так как она понадобилась протеже королевского цензора. Ампер пишет сыну: «Я не могу перенести даже мысли, что мне придется вести сразу два курса, нельзя будет производить новых исследований в области физики и придется отказаться от публикации задуманных работ». Правда, вскоре Ампера восстанавливают в должности. Но здесь сестра, которая вела его хозяйство в Париже, признается, что задолжала 11000 франков. И так далее. В один из моментов Ампер занимает 50 франков у другого горемыки — Френеля, так как в доме нет ни единого су. Кажется, что Франция испытывает на прочность своих гениев!
В последние годы материальное положение семьи улучшилось, так как сын Ампера стал профессором в Нормальной школе в Сорбонне. В старости Ампер занимается вопросами классификации наук. Он умирает от горловой чахотки в Марселе, во время инспекционной поездки по югу страны. Этот великий человек мечтал, чтобы на его могиле было написано: «Tandem felix» — Наконец, счастлив! Какой контраст с жизнью многих людей, которые всем обеспечены и не делают ничего путного!
Но вернемся к физике. Ампер «выжал» почти все из электродинамики, основанной на принципе дальнодействия. Шаг дальше на этом же пути через 20 лет сделал немецкий физик В.Вебер (1804-1891). Он представлял ток как движение элементарных частиц электричества и попытался угадать из амперовых законов вид силы между единицами электричества, находящимися в движении. По его мнению, сила зависит от скорости и ускорения и только для покоящихся частиц совпадает с кулоновской. В дальнейшем Вебер смог вывести закон индукции токов. После этого основные электромагнитные явления получили свое объяснение. Все мелкие детали, как казалось, тоже могли быть объяснены при известных усилиях. Но эстетически картина выглядела весьма странно. Взаимодействие между частицами (которых, кстати, никто не видел), передающееся мгновенно, зависящее от скоростей, ускорений и, возможно, если потребует эксперимент, от более высоких производных траектории, взаимодействие, зависящее от нескольких размерных параметров, значение которых не выводится, а фиксируется опытом, — такую теорию трудно принять в качестве фундаментальной. Кроме того, рядом, сама по себе, уже существует оптическая наука, которая основывается на волновых представлениях и эфирной среде, а электрические явления как бы ничего про это не знают.
Мы помним, что в корпускулярной оптике к концу XVIII века тоже не было непреодолимых противоречий, тем не менее ее защитники сдались без боя, потеряв стимулы изобретать все новые корпускулярные механизмы для объяснения явлений, поскольку волновая картина в каждом случае предъявляла более простое, естественное и красивое решение.
Электродинамику ждала похожая судьба. Переворот в ней занял больше времени и был воспринят поначалу с большим сопротивлением. Но и последствия его оказались более глубокими. Как и в ньютоновские времена, новые революционные идеи возникли в Англии и в течение нескольких десятилетий не воспринимались континентальной физикой. Ответственность за то, что произошло, делят между собой два человека — М. Фарадей и Дж. К. Максвелл.
Глава 4
Возникновение концепции электромагнитного поля. М. Фарадей, Дж. К. Максвелл
4.1. Англия в XIX веке
Невозможно найти прямую связь между такими событиями как открытие Фарадеем самоиндукции (1831), введением Максвеллом тока смещения (1867) и, скажем, парламентской реформой 1832 года, образованием либеральной партии (1868) или «железнодорожной лихорадкой» 30-40-х годов. Но, с другой стороны, не может быть сомнений, что политический и экономический подъем Англии, превративший страну к середине века в «промышленное сердце» Европы, не случайно совпал по времени с деятельностью великих преобразователей в естествознании. Всегда яркий всплеск культуры проявляется одновременно во многих сферах.
Английская буржуазия к 1792 году была настроена против французской революции. Идеи свободы, равенства, братства воспринимались как опасная затея. Добрые старые английские традиции мудрее идей Просвещения, «король и церковь» — вот надежный лозунг дня. Книга Э. Берка «Размышления о французской революции» (1790), выдержавшая 11 изданий, изображала революцию как «хаос легкомыслия и жестокости». В 1893 году французский Конвент объявил войну Англии после того, как правительство Вильяма Питта выслало из Лондона французского посла. Война с Францией якобинцев непрерывно трансформировалась в войну с Францией Наполеона. За пафосом словесных обличений с обеих сторон стоял экономический интерес.
Англия полностью использовала свой шанс — островное положение и сильный флот. В 1798 году под Абукиром Франция терпит первое чувствительное поражение на море, в 1805 году под Трафальгаром разгромлена франко-испанская эскадра — адмирал Нельсон одерживает свою последнюю победу, за которую стоит отдать жизнь. Англия обретает полное господство на море. (С этого момента флот ее боевых кораблей в три раза больше, чем у Франции, Испании и Голландии вместе взятых.) После окончания наполеоновских войн начинается бурное развитие английской торговли, происходит интенсивная колонизация и захват стратегически важных пунктов по всему земному шару. А внутри страны — политические реформы и взрыв капиталистического производства.
После Парижского мира 1815 года Англия приобретает мыс Доброй Надежды, остров Гельголанд, Мальту, Цейлон. С 1820 года поток английских товаров хлынул в Латинскую Америку, отделившуюся от Испании. В 1819 году происходит захват Сингапура, в 1842 году — захват Гонконга, далее следует победа в «опиумных войнах» и открытие Китайского рынка, в 1852 году — захват Южной Бирмы, в 1839 году — Адена. Годы 1853-1856 — Крымская война с Россией и «нейтрализация» Черного моря, первая половина XIX века — освоение Австралии, 1841 год — аннексия Новой Зеландии, 1857-1859 годы — усмирение восстания в Индии, учреждение власти Вице-Короля вместо ослабевшей Ост-Индийской компании. Впечатляющий список, характеризующий беспрецедентные масштабы экспансии.
Одновременно нарастает поток золота в Англию (в 40-е годы он в пять раз выше, чем десятилетием раньше). Соответственно нарастает промышленный бум, страна стремительно превращается в «мастерскую мира». К середине века маленькая Англия обеспечивала 50% мировой добычи чугуна и угля, на ее долю приходилось 50% мирового тоннажа торгового флота. Из общей суммы оборота мировой торговли на Англию приходилось более трети.
К 1850 году примерно половина населения страны живет в городах, все крупные города связаны железнодорожными линиями. Уже в 1840 году путь от Лондона до Глазго занимал меньше суток. В 1848 году в Англии имеется 6500 км железных дорог (для сравнения: в России — 440 км, во Франции — 1900 км). В 60-е годы их длина уже 10000 км. В 1838 году первый английский океанский теплоход приплыл из Бристоля в Нью-Йорк за 20 дней.
С 1837 по 1901 год на троне королева Виктория. Термин «викторианская эпоха» связывается с наиболее ярким периодом в истории Великобритании. Но королевы в Англии, как известно, царствуют, а не правят. На политическую сцену XIX век выдвигает ряд дальновидных, талантливых, а, по обстоятельствам, и циничных, государственных деятелей, таких, как тори Пит, Дэрби, Пиль, Дизраели, таких, как либералы Палмерстон, Гладстон и другие. Эффективная, но часто двуличная политика Англии служит дополнением и прикрытием для действий линейных кораблей и экспедиционных корпусов. Чрезвычайно важно, что она позволяет гасить очаги общественного недовольства не только с помощью подкупа и компромиссов, но и за счет стимулирования роста общественного богатства как в метрополии, так и далеких окраинах.
