После работ Френеля, особенно после статьи 1829 года «Элементарный взгляд на волновую природу света» (опубликованной в английском журнале «Quarterly Journal of Science»), в которой без математики, то есть в доступной форме, излагаются все существенные идеи, Фарадей не мог не искать аналогий между светом и электромагнетизмом. Обычно он был чрезвычайно аккуратен в своих высказываниях, но в 1832 году он совершает загадочное действие — оставляет запечатанный конверт под названием «Новые воззрения, подлежащие в настоящее время хранению в архивах Королевского Общества», с указанием вскрыть через 100(!?) лет. Документ был обнародован в 1858 году. Среди прочего в нем имеется фраза: «Я пришел к заключению, что на распространение магнитного воздействия требуется время, которое окажется очевидно незначительным. Я полагаю также, что электрическая индукция распространяется точно таким же способом... Я считаю возможным применять теорию колебаний к распространению электрической индукции». (Здесь Фарадей говорит, правда, об аналогии с волнами на воде, то есть о продольных волнах.) Очевидно, что Фарадей не нашел в дальнейшем путей для экспериментального подтверждения этой идеи, но ясно, что с самого начала его мысль работала в удивительной гармонии с природой.
Фарадей спокойно и тихо скончался 25 августа 1867 года, сидя за письменным столом. Последние годы у него уже не было сил для серьезных дел, но светлое состояние души не оставляло его. Еще в 1861 году он пишет другу: «Я благодарен, что в процессе того, как способности и другие вещи в этой жизни покидают меня — добрая надежда остается со мной. Это позволяет размышлять о смерти спокойно и без страха. Чего же бояться, если среди подарков Бога нам дан свыше еще этот мир в душе? Именно этот, невыразимый словами дар в Его излюбленном сыне, — есть основание для надежды, и в нем опора для тех, кто, как ты и я, влечемся здесь, внизу, к концу нашего жизненного пути».
Нам еще придется, рассказывая в следующей главе о Максвелле, постоянно возвращаться к тому, что сделал Фарадей в электромагнетизме. Дело в том, что сейчас объективный язык физики — это формулы, математические соотношения. Понятно, что за ними лежит физическое содержание, которое по необходимости выражается словами. Но слова, к сожалению, всегда не точны. Фарадей уникален, поскольку мыслил точно, как математик, не владея формальным аппаратом. Но без формул нельзя передать мысли достаточно однозначно, нельзя также предусмотреть все возможные следствия. Факты, которые установил Фарадей, стали фундаментом электромагнитной теории, но ее логическая структура стала строгой только после Максвелла. Поэтому если обсуждать не сами факты, а их последовательную интерпретацию, то лучше использовать четкий язык Максвелла, а не многословные и многозначные пояснения Фарадея.
Образы Фарадея, несмотря на их огромную эвристическую ценность, не эквивалентны природе. С Максвелла утверждается понимание, что истины в фундаментальной физической теории ровно столько, сколько в ней математики.
4.3. Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879)
Максвелл родился в год открытия Фарадеем электромагнитной индукции, умер в год рождения Альберта Эйнштейна. Значение того, что он сделал в науке, выразил Р. Фейнман в эмоциональном высказывании, приведенном нами в предисловии.
Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879)О Максвелле интересно рассказывать не только потому, что он сделал великое открытие. Он Джеймс Клерк Максвелл — среди немногих людей, которым удалось прожить жизнь чисто, при этом не замыкаясь в себе, не устраняясь от социальной активности; прожить, к сожалению, короткую, но гармоничную жизнь, наполненную в той же мере любовью к науке, как и любовью к людям — родным, женщине, друзьям, коллегам. Он прожил жизнь, не отделимую от природы. В нем была высшая светлая религиозность, не требующая обрядности и аскетизма. Как он сам говорил, его вера слишком глубока, чтобы быть приведенной к какой-то конкретной системе. Максвелл умер от рака, как и его мать. В последний год жизни он знал, что умирает. Физические страдания, которые он переносил без жалоб, были мучительны, но его величие проявилось и в том, как мужественно он принял свою смерть.
Можно было бы считать Максвелла абсолютным идеалом ученого и человека, если бы такая характеристика не вызывала в воображении схематический образ. А Максвелл, напротив, был воплощением жизни. Хорошей иллюстрацией к сказанному могут служить его собственные слова, сказанные еще в молодости: «Для того, чтобы наслаждаться жизнью и пользоваться свободой, он (человек) должен постоянно иметь перед глазами то, что необходимо сделать сегодня. Не то, что нужно было сделать вчера — если он не хочет впасть в отчаяние, и не то, что нужно сделать завтра — если он не хочет быть прожектером... Счастлив тот человек, который в деле сегодняшнего дня видит закономерную часть дела всей жизни». Это не конкретные правила упорядочения жизни, которые формулирует для себя каждый организованный человек. Слова сказаны в связи с общими размышлениями о месте личности в истории, о возможности иметь власть только над мгновением настоящего и именно этим осуществлять единение бесконечного с конечным, не пренебрегая своим сиюминутным существованием.
В жизненном пути Максвелла больше всего удивляет противоречие между кажущейся легкостью и естественностью, с которой,, как бы между делом, выполнены его главные работы, и их колоссальным весом в истории науки.
Хронология жизни Максвелла такова. Он родился 13 июня 1831 года в Эдинбурге в Шотландии. Детство провел в Гленлейре — имении отца. В 1841 году поступил в классическую гимназию в Эдинбурге, а в 1847 году — в Эдинбургский университет. В 1850 году Максвелл переводится в Кембридж, сначала в Колледж Св. Петра, а потом в Тринити-Колледж (в нем учился и работал Ньютон). Заканчивает колледж в 1854 году и через год становится его сотрудником. Но вскоре получает кафедру натуральной философии в Маришаль-колледже в шотландском городе Абердине. С 1860 года Максвелл — профессор физики в Королевском колледже Лондонского университета. В 1859 года он пишет классическую работу, вычисляя распределение скоростей молекул газа. В период с 1855 по 1865 годы им сделаны главные работы по теории электромагнитного поля. С 1865 года он прекращает на пять лет научно-преподавательскую деятельность и уезжает в Гленлейр заниматься сельским хозяйством и писать книги. Там был создан его знаменитый «Трактат об электричестве и магнетизме», который вышел в свет в 1873 году. В 1870 году Максвелл возвращается в Кембридж и становится директором Кавендишской лаборатории. В 1879 году он подготавливает к публикации издание трудов Кавендиша. В том же году Максвелл умирает в возрасте 48-ми лет. Дальше мы постараемся прокомментировать и оживить этот сухой перечень биографических фактов.
В одной из ветвей старинного шотландского рода Клерков были два брата — Джон и Джеймс. Старший брат Джон унаследовал титул баронета и богатое имение Пеникуик, а младший брат, Джеймс (дед Максвелла) — пошел в моряки. (В Англии земля не делится при наследовании.) Джон умер бездетным, а Джеймс имел двух сыновей. Его старший сын, Джордж, стал наследником Пеникуика, а младший сын, Джон, (имена в семье не слишком разнообразны) поступил в университет и стал юристом. Он получил в наследство небольшое имение Мидлби, принадлежащее Максвеллам — другой ветви рода Клерков. Так Джон Клерк стал Джоном Клерком-Максвеллом. (В Шотландии была распространена практика присвоения второй фамилии при наследовании земли.) Он женился на дочери судьи Франсез Кей. Эта женщина обладала умом, энергией и чувством юмора. Она смогла внести упорядоченность в безалаберный до женитьбы стиль жизни Джона, который был добр и талантлив, но вовремя не нашел подходящей точки приложения сил. Он как любитель интересовался техникой и естественными науками, ходил на заседания Эдинбургского философского общества, имел ученых друзей, даже опубликовал небольшую заметку по технике, которой очень гордился, любил разговоры на научные темы, но не более того. После женитьбы его жизнь получила новое направление. Вместе с Франсез он принялся расширять и благоустраивать свое имение. Это было в духе времени. Имению дали новое название — Гленлейр («Берлога в узкой долине»). Началось строительство дома, и в здание, еще не законченное полностью, родители перевезли только что родившегося сына — Джеймса Клерка-Максвелла, будущего великого физика. Дом сохранился — в Шотландии строили прочно.
Гленлейр стал для Максвелла отчим домом в самом глубоком смысле — духовно он не порывал с ним никогда, а в переломные моменты жизни всегда возвращался туда, сначала к отцу, а потом, вместе с женой, — как новый хозяин.
Детство Максвелла, несмотря на раннюю смерть матери, было счастливым. Отец сделал для этого все, что мог. В целом благополучной была и его последующая жизнь. Видно, что лишения и жизненная неустроенность необязательны для успешной научной работы. Необязательно для нее и честолюбие, от которого Максвелл также был свободен. Его личность в наибольшей степени сформирована первыми десятью годами жизни, вольно проведенными в общении с мудрым и любящим человеком, который делал ребенка участником всех своих хозяйственных и технических увлечений. Личность Максвелла определена также постоянной связью с живой природой и в детстве, и в течение всей последующей жизни.
