Приключение великих уравнений
Шрифт:
Фарадеевская теория силовых линий и трубок, занимающих все пространство, в этой блестящей компании была явной золушкой, хотя и полезной - поскольку открытия Фарадея почти сразу же стали широко использоваться - но слишком уж непрезентабельной, чтобы ее принимать всерьез.
Поэтому-то первые годы жизни новой теории нельзя назвать счастливыми. Некоторые исследователи полагают, что вполне могло сложиться такое положение, что встреча Максвелла и новой теории не состоялась бы, и в таком случае развитие физики, возможно, пошло бы совсем иным путем и идеи Фарадея были бы забыты.
Детство Джеймса Клерка Максвелла было счастливым. Двухэтажный каменный дом Максвеллов стоял в живописной малонаселенной местности на севере Англии, чистый голос природы наполнял все чувства маленького Джеймса. Его друзья лошадка пони, собака, осы, лягушки (чтобы лучше услышать их "пение" мастер Джеймс брал их в рот), вообще все живое (через несколько лет он писал: "Как поживают травы, кустарники и деревья? Коровы, овцы, лошади, собаки и люди?").
Весь мир, существующий вокруг, был для него открытой книгой, страницы которой маленький мальчик перелистывал с жадностью.
"Мастер Джеймс - счастливейший человек, он намного поправился с тех пор, как погода стала умеренной, у него по горло работы с дверями, замками, ключами и т. д., а слова "покажи мне, как это делается" постоянно сопутствуют ему. Он исследует тайные ходы для проволок от колокольчиков и путь, по которому вода течет из пруда через плотину, вниз по канаве, в воду Урра, а затем в море, где плавают корабли.
Что касается колокольчиков, то они у нас не заржавеют; он стоит на часах в кухне... или звонит сам, посылая при этом наблюдать и кричать ему о том, что в это время происходит, потом таскает повсюду отца, заставляя показывать дыры, сквозь которые проходят проволоки. Его любимое занятие - помогать Сэнди Фразеру, который возится с бочкой".
Это - строки из письма матери Джеймса, как видно уже по письму, женщины одаренной и тонко чувствующей, своей сестре. В то время "мастеру Джеймсу" было всего около трех лет. Такой интерес к окружающему миру у трехлетнего мальчика - в общем, явление, встречающееся нередко; но каким многозначительным кажется он, когда мы уже знаем, что из пытливого малыша вырос гений!
Отец Максвелла - Джон Клерк Максвелл был человеком явно незаурядным. Будучи адвокатом, он тем не менее больше времени уделял другим, более занимавшим его вещам, путешествовал, занимался спортом, мастерил, конструировал машины, ставил физические опыты, увлекался техникой и даже опубликовал несколько научных статей. Когда малыш Максвелл возвращался с прогулки, он нес с собой полные горсти "ценностей": палочек, камешков, растений и т. п. Дома он хранил свои сокровища до прихода отца, который рассказывал Джеймсу отдельно о каждой находке. Сам Максвелл не уставал повторять, что добрые и мудрые родители - одна из величайших удач, о которых можно только мечтать.
Наконец, ему повезло со временем - он родился во время промышленного капиталистического расцвета в Англии, тогда, когда "старик пар" стал уже понемногу сдавать позиции "величайшему революционеру - электрической искре" (по выражению К. Маркса). Открытия Фарадея привели к широкому распространению электромагнитных устройств.
Делаются первые успехи в области электрического телеграфа. Начинают подумывать о прокладке по дну океана между Америкой и Европой электрического кабеля. Становится жизненно необходимой единая теория электромагнетизма, которая вобрала бы в себя все частные формулы и зависимости, могущие помочь в исследовании не только тех конкретных случаев, решения для которых уже были получены, но и тех, которые встретятся на практике впервые.
Но пока - школа (школа называлась важно - Эдинбургская академия). В ней Максвеллу не понравилось - едва он явился туда первый раз в домотканой одежде и деревенских отцовской модели грубых башмаках, ему была "аборигенами" устроена, как сейчас сказали бы, "темная" ("Они набросились на меня, как пчелы"). Но и потом, когда отношения нормализовались, академия не смогла пробудить симпатий Джеймса. Учился он плохо, особенно по арифметике (вот он будущий гениальный математик!), для которой, как считалось, у него не хватало воображения. Да и вообще, в академии его называли "дурилой", считали нелюдимым и туповатым. Единственная радость - письма к отцу.
"Мой дорогой папа, в тот день, когда ты уехал, мы пошли в зоопарк и там был слон, и Лиза испугалась его некрасивой морды. А у одного джентльмена был мальчик, который спрашивал, не индийская ли эта корова. Собачка Аски думает, что она тоже школьник, хочет идти со мной в школу... Твой почтительный слуга
Джеймс Клерк Максвелл".
И вдруг - геометрия, треугольно-прямоугольно-многоугольная геометрия, с четкой логикой, с наглядностью, к которой он так привык в детстве, с волнующими названиями, блестящими чертежными инструментами.
"Я сделал тетраэдр, додекаэдр, - пишет он отцу, - и два других эдра, названия которых еще не знаю".
Геометрия разбудила Джеймса, он начинает заниматься с невиданным увлечением и вскоре становится лучшим учеником академии. Успехи его не просто хороши, они великолепны, блестящи, потрясающи. Его коллеги впоследствии вспоминали, как Максвелл "с помощью одной фигуры и нескольких линий" решил сложнейшую задачу по стереометрии, условие которой было записано на трех досках.
Несколько раз в Эдинбург приезжал из имения отец Джеймса, вместе они осматривали город, иногда заходили на заседания Королевского общества. На одном из заседаний возник вопрос, каким образом древние этруски могли построить, не зная высшей математики, совершенно правильный овал (обсуждался вопрос о форме этрусских погребальных урн). Максвелл был заинтригован проблемой и через некоторое время предложил необычайно остроумный и гениально простой способ вычерчивания овальных кривых и эллипсов с помощью двух иголок и связанной в кольцо нити.
Способ был доложен на заседании Королевского общества и одобрен самыми известными учеными. Доложен, разумеется, не Максвеллом (ему в ту пору не было и пятнадцати лет), а другим, достаточно солидным ученым.
За этой работой - множество других. Он изучает поляризацию света, магнитные явления, доказывает важную теорему теории упругости (впоследствии стала называться "теоремой Максвелла"). В ту пору Джеймсу Клерку Максвеллу было неполных девятнадцать лет.
Его страсть к исследованиям и приобретению новых знаний беспредельна. Отец поощряет его. Когда девятнадцатилетний Максвелл едет погостить к приятелю в Бирмингам, отец намечает для него следующую программу действий:
"Эдинбург. 13 марта 1853 г.
Попроси Гейджа дать тебе инструкцию по бирмингамским заводам, познакомься, если сможешь, с работой оружейников, с производством пушек и их испытаниями, с производством холодного оружия и его испытанием; с папье-маше и лакированием; с серебрением путем цементации и путем накатки; с серебрением электролитическим способом - на заводе Элкингтона; с плавкой и штампованием на заводе Брэзиера; с обточкой и изготовлением чайников из белого металла и т. д.; с производством пуговиц различных сортов, стальных перьев, иголок, булавок и всевозможных мелких предметов, которые очень интересно изготавливаются путем разделения труда и при помощи остроумных инструментов; к местной промышленности относится и производство разных сортов стекла, а также и литейное дело всех видов, производство машин, инструментов и приборов (оптических и научных) как грубых, так и тонких. Если тебе Бирмингам надоест, отправляйся в Кенилворт, Варвик, Стратфорд на Эйвоне..."