Статьи и речи
Шрифт:
Максвелл на собственном примере убедился, как трудно учёному без лаборатории. Будучи одним из самых дальновидных людей своего времени, он понимал, что основа дальнейшего развития физики, будущее физики — это эксперимент. Только сознание этого и вынудило его взять на себя бремя по организации новой лаборатории. В печати потом не упускали случая отметить, что лаборатория-де «обязана своим существованием щедрости герцога Девонширского, лорда-канцлера университета». Однако немало вложил в неё личных средств и Максвелл, не говоря уже о времени и нервах. Она строилась не только под его наблюдением, но и по его указаниям. Он вникал во все детали и все старался предусмотреть. Лаборатория была приспособлена как для научной работы, так и для лекционных демонстраций. Первоначально она называлась «Девонширской», потом была переименована в «Кавендишскую» — в честь
Дж. Дж. Томсон, уже на склоне дней, вспоминал, что в Англии 60—70-х годов физических лабораторий как таковых не было. Джоуль, например, свои замечательные опыты проводил у себя дома в Манчестере. В. Томсону лабораторией служила клетушка по соседству с угольным подвалом. Стокс в Кембридже ставил оптические эксперименты в тех же условиях, что и Ньютон полтораста лет до него. Но к 70-м годам XIX в. обстановка менялась. А. Г. Столетов отмечает: «С тех пор, как открыт спектральный анализ и настало новое движение в электротехнике, на физику особенно не жалеют денег, как уже издавна не жалели на химию и астрономию». Физические открытия остро были нужны промышленности. Конкурентная борьба требовала от науки новых темпов развития, толкала на поиски новых форм организации труда учёных. Учёных-одиночек с их примитивными домашними лабораторийками заменяли исследовательские институты и крупные, богато оснащённые лаборатории, во главе которых стояли лучшие физики. Все увеличивался поток «пожертвований», идущих на строительство лабораторий. Появлялись научные школы. В 1869 г. вышло руководство лабораторных работ Кольрауша. Лабораторные занятия начали вводиться во всех университетах. Крупные лаборатории возникают в Гейдельберге (1863), Вене, Париже (1867), Оксфорде, Страсбурге...
Открытие Кавендишской лаборатории состоялось 16 июня 1874 г. Через пять дней газета «Московские ведомости» напечатала статью молодого русского физика Столетова, очевидца этого события. «Сегодня великий день в классическом Кембридже. Люди, кебы, колокола — все в необычайном движении,— писал Столетов.— Праздновалось открытие одного из учреждений, ещё редких в Европе, но размножающихся с каждым годом». Далее говорилось: «Едва ли не самая роскошная и комфортабельная из существующих, кембриджская физическая лаборатория, вверенная одному из первоклассных физиков нашего времени, профессору Джемсу Клерку Максвеллу, без сомнения будет играть видную роль и в истории физики, и в истории английских университетов». Столетов, мы знаем, не ошибся в своих предположениях.
Кавендишская лаборатория
Далее следует подробное описание новой лаборатории. «План дома представляет вид наугольника, т. е. двух удлинённых частей, смыкающихся под прямым углом. ...Низкий этаж лаборатории содержит в себе ряд комнат для работ, требующих полной неподвижности снарядов, каковы измерения длины, времени и массы, а также некоторые измерения из области электричества, магнетизма и теплоты. Магнитная комната составляет северо-западный конец наугольника, и на значительное расстояние от неё... устранены железо и сталь. Комната для весов освещается двумя широкими окнами; смежная комната, назначенная для теплоты, сообщается с нею помощью подъёмного окошка, позволяющего издали наблюдать в трубу термометры и другие снаряды, которым мешало бы близкое присутствие наблюдателя. Обширная кладовая (store-room), мастерская и комната для большой гальванической батареи составляют остальную часть нижнего этажа.
«Второй этаж (first floor) содержит обширную аудиторию, комнату для приготовления лекционных опытов (preparation room), большое помещение для аппаратов, огромную рабочую комнату и комнату профессора. Лекционный стол, разделяющий аудиторию во всю ширину её на две части, покоится на каменной стене, идущей от грунта, и представляет совершенно неподвижное помещение, где можно пользоваться даже самыми чувствительными к малейшим сотрясениям снарядами. Все рабочие столы в доме почти в такой же мере удовлетворяют этому условию неподвижности, столь необходимому для многих физических снарядов. Столы покоятся не на полу, а на особых балках, независимых от пола и укреплённых в капитальных стенах здания. ...Другое важное удобство представляет обилие подъёмных дверок (trap doors) во всех полах; с помощью их можно делать сообщение
«Верхний этаж вмещает комнаты для акустики, лучистой теплоты, оптики и электричества. Особая зала назначена для вычисления и графической редукции наблюдений; имеется также тёмная комната для фотографических работ. В комнате для электричества необходимая сухость воздуха будет искусственно восстановляться, по мысли Клерка, особым снарядом, состоящим из фланелевой простыни, нагреваемой с одной стороны и вращающейся наподобие телеграфной ленты. Электричество большой машины, помещённой в этой комнате, проводится системой проволок в аудиторию и рабочую залу.
«Наконец, электрическая комната, а равно и аудитория металлически сообщены с металлическим шестом, водружённым на кровле здания,— коллектором атмосферного электричества. Наблюдатель, помещённый в электрической комнате или в аудитории, может в любое время измерять напряжение (потенциал) атмосферного электричества.
«Здание отопляется горячей водой с помощью системы чугунных (в магнитном отделении — медных) труб. Нечего и говорить, что все комнаты обильно и удобно снабжены водой и газом. Аудитория освещена двумя газовыми люстрами, помещёнными на самом верху комнаты; газ регулируется с лекционного стола и может быть мгновенно зажжён помощью небольшого гальванического снаряда. Окна аудитории закрываются чёрными ставнями посредством системы зубчаток, управляемой рукояткой. В одну минуту можно погрузить аудиторию в абсолютную темноту, в одну секунду — осветить её газом или электричеством».
Не только восхищение, но и зависть сквозит в этом описании. И не без умысла поместил Столетов статью в московской газете! Русские физики тоже мечтали о лабораториях. Столетов надеялся привлечь к этому внимание общественности и тем помочь делу. Однако мечты долго ещё оставались мечтами. В 1883 г. Столетов напишет статью «Физические лаборатории у нас и за границей», где будет горько сетовать: «Нет во всей России ни одного здания, которое было бы построено собственно для физики...» И далее: «Вот главная причина почему физика «не может у нас идти быстро»,— ещё диво, если хоть как-нибудь идёт».
Кавендишская лаборатория — питомник учеников и последователей Максвелла — со временем стала прославленным научным учреждением Англии. Стоять во главе её считалось и считается большой честью. После Максвелла её возглавляли Рэлей, Дж. Дж. Томсон, Резерфорд, Брэгг-сын — учёные с мировым именем. Здесь, например, были заложены основы для развития атомной физики. Однако результаты первых лет деятельности лаборатории были незначительны, на что имелись свои причины. Построив такую лабораторию, как Кавендишская, надо было круто менять всю кембриджскую систему обучения, что в консервативной Англии совсем не просто. Упор делался на математику и на теоретическое изучение физики, а для овладения экспериментальным искусством оставалось мало времени. К тому же некоторые профессора стремились этому воспрепятствовать. Артур Шустер, обучавшийся в ту пору у Максвелла, рассказывает о таком анекдотическом случае. «Максвелл, имевший врождённое стремление видеть собственными глазами все, что можно видеть, был очень взволнован, когда ему удалось показать в вырезанной и отшлифованной им пластинке двоякопреломляющего кристалла коническую рефракцию. Этот опыт был труден, и обрадованный Максвелл, встретив одного из преподавателей математики, Тодгёнтера, спросил его: «Хотите видеть коническую рефракцию?» — «Нет,— отвечал профессор.— я её преподавал всю свою жизнь и вовсе не хочу, чтобы все мои представления перевернулись, когда я её увижу»». Тодгёнтер был образованным человеком и талантливым математиком, но это не мешало ему неприязненно относиться даже к попыткам вводить лекционные демонстрации. Студент, говорил он, «должен доверять утверждениям своего учителя — вероятно, проповедника зрелых знаний, человека признанных способностей и безупречного характера...».
И всё же влияние лаборатории и лично Максвелла на кембриджскую мысль постепенно росло. Росло и значение лаборатории. Но первые годы всё держалось главным образом на энтузиазме сотрудников и на их вере, что положение должно измениться. Штат лаборатории состоял тогда из 5—6 человек. Шустер вспоминает: «Мы сами должны были заряжать наши батареи и подучиваться стеклодувному искусству и обыкновенным приёмам работы в мастерской, так как ближе Лондона механика не было» (а это — около полусотни миль от Кембриджа).