Электрическая Вселенная. Невероятная, но подлинная история электричества
Шрифт:
Ключевой идеей Фарадея была идея «поля». Идеальный способ понимания ее состоит в том, чтобы провести лето, читая университетские введения в математический анализ, а то и в векторную алгебру; это позволит вам получить немалое удовольствие, когда вы обнаружите, что можете спокойно читать второй том «Лекций по физике» Ричарда Фейнмана. Человеку, прочитавшему этот том, становится трудно глядеть на мир прежними глазами, — трудно, однако, и найти свободное время для необходимой математической подготовки, поэтому я укажу на превосходную альтернативу: очаровательные и отнюдь не технические объяснения самого Эйнштейна, содержащиеся в частях 2 и 3 написанной им совместно с Леонардом Инфельдом (Infeld) книги «The Evolution of Physics, from Early Concepts to Relativity and Quanta» [61] (New York: Simon & Schuster, 1966; первое издание 1938). Особенно хорош раздел, в котором Эйнштейн демонстрирует реальность поля, объясняя, почему когда мы быстро выдергиваем вилку из розетки, из нее сыплются искры. (Нетехнический рассказ о понятии поля содержится также в главах 2 и 14 первого тома фейнмановских лекций.)
61
«Эволюция физики от ранних концепций до относительности и квантов» (англ.).
Спроецировать на времена Фарадея то, что мы ныне знаем о полях, вещь очень соблазнительная, однако при этом мы упустили бы из виду трудности, с которыми сталкивался Фарадей, подбираясь на ощупь к своему конечному достижению. Этапы его пути хорошо исследованы в книге П. Хармана (Р. М. Harman) «Energy, Force and Matter: The Conceptual Development of Nineteenth-Century Physics» [62] (Cambridge, England: Cambridge University Press, 1982),
62
«Энергия, сила и материя. Концептуальное развитие физики девятнадцатого столетия» (англ).
63
«Фарадеева концепция поля» (англ.).
64
«Фарадей, открываемый заново» (англ.).
65
«Пространственное воображение в научных представлениях девятнадцатого столетия. Фарадей и Тиндал» (англ.).
66
«Расчищая место для науки. Территориальные темы в формировании знания» (англ.).
АТЛАНТИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ,
УИЛЬЯМ ТОМСОН И ДЖЕЙМС КЛЕРК МАКСВЕЛЛ
Чарльз Брайт, главный инженер кабельного проекта, демонстрировал немалое творческое воображение, когда находился на борту одного из прокладывавших трансатлантический кабель судов, однако, выбирая имя для своего сына, он никакого воображения не проявил: сын стал Чарльзом Брайтом. Именно Брайт-младший (Charles Bright) и написал книгу, «The Story of the Atlantic Cable» [67] (London: George Newnes Ltd., 1903) — рассказы, которые он годами слышал от отца, составили в ней основу прекрасного повествования об этом предприятии; книга содержит также расшифровку пространных стенографических записей корреспондента газеты «Лондон тайме», находившегося на борту «Агамемнона», когда этот корабль попал в страшный шторм 1858 года. Еще одна книга Брайта-младшего, «The Life Story of Sir Charles Tilston Bright» [68] (London, Constable & Co., 1908), оказалась намного длиннее первой, в ней содержатся такие симпатичные подробности, как найденный британскими матросами, что брали пробы грунта с океанского дна, способ снимать напряжение: к использовавшемуся ими тросу крепился ящик с пивом, который проходил по меньшей мере половину пути до дна, после чего превосходно охлажденное пиво поднималось наверх.
67
«История атлантического кабеля» (англ.).
68
«Жизнь сэра Чарльза Тилстона Брайта» (англ.).
Брайт пытается сохранять вежливость по отношению к Уайтхаузу, инженеру-электрику, едва не погубившему весь проект, однако, если у вас имеется под рукой хорошая библиотека, попробуйте ознакомиться с результатами предпринятого британскими властями официального дознания, которые содержатся в «Report of the Joint Committee on the Construction of Submarine Telegraph Cables» [69] («British Parliamentary Papers 1860» [70] , LXII), — вы получите немалое удовольствие, обнаружив, что викторианские барристеры входили в раж и бранились ничуть не хуже нынешних. В двух недавних работах: Bern Dibner, «The Atlantic Cable» [71] (New York: Blaisdell, 1964) и John Steele Gordon, «A Thread Across the Ocean» [72] (New York: Walker & Co., 2002) тон этот выдержан превосходно.
69
«Доклад Объединенного комитета по прокладке телеграфных кабелей на морском дне» (англ.).
70
«Документы Британского парламента, 1860» (англ.).
71
«Атлантический кабель» (англ.).
72
«Нить, пересекшая океан» (англ.).
Моя любимая биография Уильяма Томсона (позже лорда Кельвина) «The Life of William Thomson: Baron Kelvin of Largs» [73] (London: Macmillan, 1910; в двух томах) написана его другом С. Томпсоном (Silvanus P. Thompson). Куда больше аналитичности, хотя, быть может, и меньше теплого понимания, присутствует в книге К. Смита и Н. Вайза (Crosbie Smith and M. Norton Wise) «Energy and Empire: A Biographical Study of Lord Kelvin» [74] (Cambridge: Cambridge University Press, 1989). Более поздняя книга, «The Science of Energy: A Cultural History of Energy Physics in Victorian Britain» [75] (London: Athlone Press, 1998) характеризуется и большей глубиной проникновения в умонастроения той эпохи. В чрезвычайно полезной статье Б. Ханта (Bruce Hunt) «Michael Faraday, Cable Telegraphy and the Rise of Field Theory» [76] , History of Technology13 (1991), рассматривается вопрос о том, в чем Томсон, исследовавший то, что происходило внутри кабеля, пошел дальше Фарадея.
73
«Жизнь Уильяма Томсона, барона Кельвина Ларгского» (англ.).
74
«Энергия и империя. Биография лорда Кельвина» (англ.).
75
«Джеймс Клерк Максвелл, физик и натурфилософ» (англ.).
76
«Майкл Фарадей, кабельная телеграфия и рождение теории поля» (англ.).
Очень жаль, что структура моей книги позволила упомянуть о Максвелле лишь мимоходом, и я от всего сердца рекомендую читателям получше присмотреться к этому осмотрительному, блестящему, перевернувшему весь мир человеку. Укажу две хорошие биографии Максвелла: С. S. F. Everitt, «James Clerk Maxwell: Physicist and Natural Philosopher» [77] (New York: Scribners, 1976) и «The Demon in the Aether: The Story of James Clerk Maxwell» [78] (Edinburgh: Paul Harris Publishing; with Adam Hilger, Bristol, 1983). О ключевом шаге, сделанном Максвеллом в использовании отношения электростатической и электромагнитной единиц измерения для демонстрации того, что свет сам по себе является электромагнитной волной, см. статью С. Шаффера (Simon Schaffer) «Accurate Measurement Is an English Science» [79] в сборнике «The Values of Precision» [80] , edited by M. Norton Wise (Princeton, NJ: Princeton University Press, 1995),
77
«Джеймс Клерк Максвелл, физик и натурфилософ» (англ.).
78
«Демон в эфире. История Джеймса Клерка Максвелла» (англ.).
79
«Точные измерения в английской науке' (англ.).
80
«Ценность точности» (англ.).
И Томсон, и Максвелл преуспели потому, что хорошо знали, когда строить эвристические физические модели, а когда от таковых моделей отказываться. О смелом и упростившем все дело использовании Томсоном тепловых уравнений Фурье для анализа того, что происходило в атлантическом кабеле — статья О. Кнадсена (Ole Knudsen) «Mathematics and Physical Reality in William Thomson’s Electromagnetic Theory» [81] в сборнике «Wranglers and Physicists» [82] , edited by P. M. Harman (Manchester, England: Manchester University Press, 1985); если вам интересно узнать о сложном, состоявшем из вращающихся передач и промежуточных колес сооружении, с помощью которого Максвелл старался прояснить свои окончательные представления 1860-х годов (и о преимуществе, которое оно дало Максвеллу перед тяготеющими к абстракциям французскими исследователями), начните с главы 9 книги Д. Парка (David Park) «The Fire Within the Eye: A Historical Essay on the Nature and Meaning of Light» [83] (Princeton, NJ: Princeton University Press, 1997), а затем познакомьтесь с книгой Д. Сигеля (Daniel Siegel) «Innovation in Maxwell’s Electromagnetic Theory» [84] (Cambridge, England: Cambridge University Press, 1991). Прочитав их, вы сможете одолеть и на редкость глубокие эссе самого Максвелла, собранные в таких антологиях, как «Physical Thought: An Anthology» [85] , edited by Shmuel Sambursky (London: Hutchinson, 1974).
81
«Математика и физическая реальность в теории электромагнетизма Уильяма Томсона» (англ.).
82
«Спорщики и физики» (англ.).
83
«Огонь внутри глаза. Историческое эссе о природе и значении света» (англ.).
84
«Новизна электромагнитной теории Максвелла». (англ.).
85
«Физическая мысль. Антология» (англ.).
ГЕРЦ
Дневниковые записи, которые я использовал в посвященной Герцу главе, — лишь часть того, что можно прочесть в составленном Иоганной Герц томе «Heinrich Hertz: Memoirs, Letters, Diaries» [86] : второе расширенное его издание подготовлено Матильдой Герц и Чарльзом Засскиндом и содержит биографическое вступление, написанное Максом фон Лауэ (San Francisco: San Francisco Press, 1977). Сборник основных научных статей Герца был издан (с интересным предисловием Уильяма Томсона) вскоре после его смерти: Heinrich Hertz, «Electric Waves: Being Researches on the Propagation of Electric Action with Finite Velocity Through Space» [87] (London: Macmillan and Co., 1900). Живые воспоминания человека, который близко знал всех главных действующих лиц ранней эпохи радио, содержатся в книге О. Лоджа (Oliver Lodge) «Talks About Wireless» [88] (London: Cassel and Company Ltd., 1925). Сведения о сделанном Герцем, как и о результатах работы Максвелла, приводятся в любом университетском вводном курсе физики. Вы можете начать с книги Дж. Трефила и Р. Хазена (James Тгеfil and Robert М. Hazen) «The Sciences: An Integrated Approach» [89] (New York: John Wiley, 1998), написанной куда более живо, чем обычные; в изобилующей историческими отступлениями книге Б. Силвера (Bryan Silver) «The Ascent of Science» [90] (New York and Oxford: Oxford University Press, 1998) избран подход более литературный.
86
«Генрих Герц. Воспоминания, письма, дневники» (англ.).
87
«Электрические волны. Исследование имеющих конечную скорость распространения электрических волн в пространстве» (англ.).
88
«Беседы о беспроводной связи» (англ.).
89
«Естественные науки. Интегральный подход» (англ.).
90
«Возвышение науки» (англ.).
РАДАР
Собственный рассказ Уотсона Уатта о его связанных с радаром приключениях оказался, как того и следовало ожидать, весьма бестолковым и неудобочитаемым; это «The Pulse of Radar» (New York: Dial, 1959). В воспоминаниях P. В. Джонса о войне разведок выдержан тон живой и скромно-ироничный: R. V. Jones, «Wizard War: British Scientific Intelligence 1939–1945» [91] (New York: Coward, McCann & Geoghegan, 1978). Биографии основных действующих лиц можно найти в книге Р. Сноу (С. P. Snow) «Science and Government» [92] (Cambridge, MA: Harvard University Press, 1961) — это превосходное введение в суть дела; о Тизарде и Линдемане можно прочитать в книге С. Цукермана (Solly Zuckerman) «From Apes to Warlords» [93] (London: Hamilton, 1978), частично корректирующей то, что было написано Сноу; см. также: Ronald Clark, «Тizard» (London: Methuen, 1965). После выхода в свет официальной правительственной истории — Charles Kingsley Webster and Noble Frankland, «The Strategic Air Offensive Against Germany, 1939–1945» [94] (London: HMSO, 1961; в четырех томах) — Сноу пересмотрел свои лекции 1961 года, написав «Appendix to Science and Government» [95] (Cambridge, MA: Harvard University Press, 1962).
91
«Война колдунов. Британская научная разведка, 1939–1945» (англ.).
92
«От человекообразных до полководцев» (англ.).
93
«От человекообразных до полководцев» (англ.).
94
«Стратегическая воздушная оборона в войне с Германией, 1939–1945» (англ.).
95
«Приложение к «Науке и правительству» (англ.).
На редкость хорошо написанные мемуары P. X. Брауна (Robert Hanbury Brown) «Boffin: A Personal Story of the Early Days of Radar, Radio Astronomy and Quantum Optics» [96] (Bristol, England: Hilger; 1991) рассказывают о первых днях строительства системы Chain Ноте— ив том число о маневрах, к которым приходилось прибегать, чтобы укрыть от глаз чрезмерно усердных лондонских инспекторов весьма несовершенное поначалу оборудование. Книга Дж. Ниссена (Jack Nissen) «Winning the Radar War» [97] (New York: St. Martin’s, 1987) рассказывает о переживаниях молодого кокни, неожиданно для него оказавшегося в созданной Уотсоном Уаттом группе разработчиков, для которой скорость была важнее социальных разграничений, так что юноши из Ист-Энда вели в этих группах долгие споры с генералами, ощущая свободу, которую они прежде и представить себе не могли.
96
«Эксперт. Персональная история ранних дней радара, астрономии и квантовой оптики» (англ.).
97
«Победить в радарной войне» (англ.).