Статьи и речи - Максвелл Джеймс Клерк

Иногда о Максвелле говорят как об учёном, строившем свои теории при помощи карандаша и бумаги. Это неверно. Никого так не раздражали «холодные и пустые абстракции», как Максвелла. Его главная черта (что проявилось уже в первых работах) — органическое сочетание конкретного и абстрактного, умение мыслить наглядными образами при решении самой отвлечённой задачи, и отсюда — его стремление к геометрическим методам и кинематическим схемам. В этом он — типичное дитя своего времени, когда одни конструкции быстро сменялись другими, когда конструктивно-кинематические модели находились в центре внимания инженеров и учёных, когда дух классической механики пронизывал не только технику, но и физику. И это не случайно: механика, всесторонне и фундаментально к тому времени разработанная, была в полном смысле слова точной наукой. Поэтому физики и стремились свести к ней все физические проблемы, полагая, что, в конечном счёте, все может быть объяснено механически. Это хорошо выразил В. Томсон (будущий лорд Кельвин): «...подлинный смысл вопроса — понимаем ли мы данную физическую проблему, определяется тем, можем ли мы сконструировать соответствующую механическую модель?» Максвелл с детства любил механизмы и машины; ставши учёным, он увидел в них ещё и механические модели, демонстрировавшие определённые принципы и законы. Естественно поэтому и обратное — его стремление представить вновь найденные принципы и законы в виде механических моделей и схем. Он никогда не ограничивался одной моделью, а давал их, щедро, легко и как бы импровизируя, по несколько, иногда — десятки: выбирайте, мол, ту, которая, по-вашему, наиболее близка к действительной сути явления. Они бывали и примитивны, бывали и грубоваты, но надо помнить, что модели Максвелла — это лишь варианты творческой мысли, наглядное её отображение; они, предупреждает учёный, «должны пониматься как иллюстративные, а не объясняющие». И в этом — принципиально отличное от других физиков его отношение к механике: он искал в ней лишь внешнее сходство, аналогию, а не разгадку природы изучаемого явления. (Кстати сказать, метод моделей и аналогий получил широкое распространение и в современной науке.)

За четыре абердинских года Максвелл с наилучшей стороны зарекомендовал себя в учёном мире, было самое время перебираться в столицу. В 1860 г. он простился с Абердином, чтобы занять место профессора натурфилософии в Лондонском университете, в Кингс-колледже. Кроме физики, он должен был читать и астрономию. Здесь он наконец встретился с Фарадеем, жившим в здании Королевского института. Фарадей был стар и болен. Он давно жаловался на катастрофическую потерю памяти: «Моя голова так слаба, что я не знаю, правильно ли я пишу слова». Это почти лишало его возможности работать. Однажды после лекции, заметив своего молодого друга в плотном кольце людей, Фарадей воскликнул: «Ха, Максвелл! Вы не можете выбраться?! Если кто и может пробраться сквозь толпу — так это вы, такой специалист по молекулярному движению!..» Фарадей полюбил Максвелла и с интересом следил за его работой. Максвелл завязал знакомства и с другими физиками. «Работа — хорошая вещь, и чтение — тоже,— говорил он,— но лучше всего — друзья!» Он умел распределять время таким образом, что знакомства, встречи, дружеские беседы и развлечения не мешали ему работать. Он говорил: «Человек, вкладывающий в работу всю свою душу, всегда успевает больше...» Он достиг такого состояния интеллекта, когда, по его словам, «даже случайные наши мысли начинают бежать по научному руслу». Работал он легко, как бы играя. И даже когда он действительно играл, развлекался, то и в такие минуты умел думать о вещах серьёзных. В лаборатории он был очень искусным, быстрым; экспериментируя, имел привычку негромко насвистывать.

Переезд в Лондон совпал ещё с одним успехом Максвелла-учёного: за исследования по восприятию цветов и по оптике ему была присуждена Румфордовская медаль Королевского общества. Максвеллу шёл тридцатый год, талант его был в полном расцвете. В мае 1861 г. на лекции в Королевском институте он продемонстрировал первую в мире цветную фотографию — бант из разноцветных лент на фоне чёрного бархата. Правда, в современном смысле это ещё не было цветной фотографией: цветное изображение давали, проецируясь на экран, три диапозитива (красный, зелёный, синий). Максвелл, признанный глава математической физики, становится «одним из главных авторитетов по цвету»; им опубликовано пять работ, относящихся к этой области (по физиологии цветового зрения, колориметрии, цветовой печати и цветной фотографии). Некоторые из них замечательны по тем экспериментальным приёмам, которые в них использованы. Навестивший несколько позже Максвелла Гельмгольц писал жене в Гейдельберг: «Был тёмный, дождливый день, но я все-таки поехал в Кенсингтон (район Лондона) к профессору Максвеллу. Он показал мне прекрасные приборы, относящиеся к учению о цветах,— области, в которой я сам ранее работал... Он пригласил для меня коллегу, страдающего цветовой слепотой, профессора Поля, над которым мы делали опыты». Максвелл потом скажет: «Чтобы вполне правильно вести научную работу посредством систематических опытов и точных демонстраций, требуется стратегическое искусство...» Сам он, как, быть может, никто тогда, владел таким искусством. Лаборатории в его распоряжении, по существу, не было. Но он жил в окружении приборов, причём дома у него их было даже больше, чем в колледже; одни были изготовлены им самим, другие — по его указаниям. Приборы служили ему ещё и чем-то вроде игрушек: он придумывал забавные опыты, развлекался сам и развлекал других. С мыльными пузырями он манипулировал как заправский фокусник. Изучая смешение цветов, он часами выстаивал у окна, заглядывая в отверстие цветового ящика — соседи посчитали его за сумасшедшего. Работы по измерению вязкости газов он проводил в большой мансарде своего дома. Необходимо было поддерживать постоянную температуру; на плите, даже в жару, кипели чайники, из которых внутрь «лаборатории» непрерывно струился пар. Хрупкая миссис Максвелл действовала в качестве истопника.

Устойчивый интерес к практическим вопросам заставлял Максвелла продолжать работы по теории сооружений. Он, кроме того, деятельно участвовал, как член комиссии, в организации работ по определению единицы электрического сопротивления (эталона сопротивления) и по проверке закона Ома. В качестве материала для эталона был выбран сплав серебра и платины. Эта единица была названа омом. Измерениям Максвелл придавал огромное значение и даже в сугубо теоретических своих работах отводил большое место системам единиц, инструментам и методам измерений. Многие физики в точности измерений видели цель, конец работы, для Максвелла это было средство для достижения иной цели. «Я мог бы,— говорит он,— привести примеры из любой отрасли науки, показывающие, как работа над тщательными измерениями была вознаграждена открытиями новых областей исследования и развитием новых научных идей».

Лондонский период был для него плодотворным. Одна за другой выходят его работы. Вырос круг друзей, но круг научных проблем остался, по сути, прежним. Он с явным удовольствием продолжал те исследования, которые начаты были в юности. В 1861— 1864 гг. он публикует вторую и третью из своих основных работ по электромагнетизму — «О физических линиях сил» и «Динамическую теорию электромагнитного поля». В эти годы Максвелл пришёл к основным идеям в молекулярно-кинетической теории и в области электромагнетизма. Эти проблемы не только двигали науку XIX столетия, но сохранили своё значение и поныне.

Работа в Кингс-колледже была более напряжённой, чем в Абердине. Девять месяцев в году читались лекции. Кроме того, по вечерам Максвелл читал физику мастеровому люду. Лето он проводил у себя в поместье. В сентябре 1865 г. он перенёс тяжёлое рожистое воспаление головы; плохим было и здоровье жены. И вот — неожиданно — Максвелл, как некогда его отец, решает променять столицу на Гленлэр. Он отказался от кафедры и, отращивая бороду, зажил как лэрд. Выполняя волю отца, он перестраивает дом, занимается хозяйством, благоустраивает поместье. Он навещает соседей, играет с их детьми (своих у него не было), ездит верхом, совершает длинные прогулки с собакой Тоби. Вечера обычно посвящались чтению вслух, причём предпочтение отдавалось старым авторам — Чосеру, Мильтону, Шекспиру. Но Максвелл отлично был знаком и с современной ему английской литературой, особенно с поэзией. У него был острый критический глаз, тонкое чувство прекрасного, он помнил множество стихов и прозаических отрывков, целые сцены из Шекспира. Его суждения об искусстве были столь же самобытны и глубоки, как и его научные статьи. Он вёл большую переписку, изучал теологию, сочинял «каверзы» для конкурсных задач по математике, писал стихи. Весной он ездил в Лондон на учёные совещания и на экзамены в Кембридж; в таких случаях он ежедневно писал жене. Летом 1867 г. они совершили путешествие по Италии. Чтобы объясняться с итальянскими физиками, в частности с профессором Моссоти, Максвелл основательно изучил язык (из языков ему почему-то трудно давался только датский). Встретивший его в Италии Кемпбелл пишет, что Максвелл смотрел на собор св. Петра в Риме глазами «сочувствующего гения». В Гленлэре Максвелл львиную долю своего времени отдавал научному творчеству и написал несколько сочинений по математике и физике и две книги — «Теорию теплоты» и «Трактат по электричеству и магнетизму», в которых подытожил и завершил свои основные теоретические исследования.