Вильям Стрэтт спросил его как раз про измерение сопротивления посредством мостика Уитстона.
Через несколько дней эти зеленые новички научились довольно лихо измерять электрические сопротивления и – вершина мастерства! – прилаживать неумелыми еще пальцами зеркальце к гальванометру Томсона. Затем еще несколько полезных уроков по обращению с лабораторными приборами – и все.
Аспиранты, еще не умеющие плавать, были брошены Максвеллом в океан большой науки.
Сам выбор темы для исследований был оставлен на их усмотрение – Максвелл только советовал. Причем не отговаривал и от никчемных, на его взгляд, экспериментов.
– Я никогда не отговариваю студента от намерения, – часто говорил Максвелл, – провести какой-нибудь эксперимент. Даже если он не найдет, что искал, он найдет что-то другое.
Своеобразный взгляд был у Максвелла и на измерительные приборы.
– Воспитательная ценность экспериментов, – говорил он, – зачастую обратно пропорциональна сложности приборов. Студент, пользующийся самодельной, неточно работающей установкой, часто научается большему, нежели тот, который работает с приборами, которым можно доверять, но которые страшно разобрать на отдельные части.
Максвелл был всегда погружен в собственные мысли, и иной раз казалось, что он не слышит обращающихся к нему с вопросом учеников. Он сам говаривал, что его мозг крепко защищен броней собственных проблем, и для ученика всегда было приятным сюрпризом, когда на следующий день рядом с ним появлялся профессор и говорил:
– Кстати, вы вчера задали мне вопрос, я подумал о нем и скажу вам вот что...
Нечего и говорить о том, что ответ был исчерпывающим.
Глэйзбрук, Христал и Саундерс решили проверить, справедлив ли закон Ома. Максвелл поддержал их.
Христал и Саундерс пропускали ток от батарей Даниэля через проводник – сначала ток был очень велик, а потом – бесконечно мал.
«Проф. Джеймс Клерк Максвелл – Проф. Льюису Кемпбеллу
Скруп-Террас II
Кембридж, 4 марта 1876
...Христал... непрерывно работал с октября, проверяя закон Ома, и Ом вышел из испытания с триумфом, хотя в некоторых экспериментах проволока накалялась проходящим током докрасна...»
Закон Ома соблюдался в опытах Христала с точностью до 0,000000001 процента.
Отпали сомнения в правильности закона Ома, выдвинутые некогда Вебером и Шустером Максвелл гордился результатами своих учеников не меньше, чем своими, особенно выделяя Христала и Нивена.
Максвелл переживал, когда они уходили, его ученики Шоу уехал в Берлин к Гельмгольцу, Пойнтинг вернулся к своим измерениям плотности Земли.
Глэйзбрук нашел свою тему – она перекликалась скорее с исследованиями Стокса – решил проверить френелевскую теорию поперечных колебаний в твердом эфире на двухосном кристалле арагонита. Эта тема должна была способствовать укреплению Максвелловой теории, поскольку электромагнитная теория света также приводила к поперечным колебаниям в эфире.
Глэйзбруку была выделена мрачная комната на верхнем этаже, служащая обычно для проведения оптических исследований и проявления фотопластинок. Там были черные стены, окрашенные сажей с пивом, и постоянное натриевое пламя, необходимое для спектроскопических экспериментов. Это делало атмосферу в комнатушке весьма тяжелой. Да и работа поначалу не ладилась, и Глэйзбруку пришлось спрашивать совета у Максвелла.
– Вы знаете, – ответил Максвелл, – другие вопросы образовали вокруг моей головы такую плотную корку, что вашему придется немного подождать, пока он просочится.
А через день или два подошел и сказал: если вы сделаете так и так, то, я думаю, все будет в порядке.
Так и оказалось. В надлежащий срок диссертация была написана и посвящена Максвеллу. Измеренная скорость волн была весьма близка к величинам, предсказываемым, исходя из френелевской и Максвелловой теорий.
Глэйзбрук по представлению Максвелла был избран «феллоу» – членом совета колледжа. Дальше работа была продолжена совместно Максвеллом и Глэйзбруком на другом кристалле. Под названием «Плоские волны в двухосном кристалле» она была доложена Максвеллом Королевскому обществу в июне 1878 года. Различие между следующими из теорий Максвелла и Френеля и экспериментальными данными было менее 0,00007. Такой же результат был получен на другом кристалле – исландского шпага. Этот результат был представлен Королевскому обществу летом 1879 года. Видимо, это была последняя научная работа по экспериментальной физике, в которой Максвелл принимал участие...
Ученики Максвелла со временем заняли видные места в мире английской науки.
Замкнутый Шустер, активный велосипедист и скалолаз, меценат и страстный путешественник, стал вице-президентом Королевского общества, предложил изящный метод определения отношения заряда к массе электрона по отклонению в магнитном поле и несколько других весьма ценных идей.
Интеллигентный Глэйзбрук, разделявший с Шустером страсть к альпинизму и с сыном Питера Тэта Фредди – к гольфу, стал первым директором Национальной физической лаборатории, где в аэродинамических трубах исследовались модели первых английских самолетов.
Талантливый земляк Христал – «второй спорщик» и первый лауреат премии Смита 1875 года – по рекомендации Максвелла занял кафедру математики в Эдинбургском университете и занимался в физической лаборатории Питера Тэта. После смерти Питера в 1901 году Христал стал генеральным секретарем Эдинбургского королевского общества. Христал многое сделал для усовершенствования телефона и фотоаппарата, для объяснения формы волн в шотландских озерах – лохах. Он написал учебник алгебры и пособие по геометрии для английских школ.
Самый молодой – Шоу, стал виднейшим английским метеорологом, директором Метеорологического управления. Он ввел в практику метеорологии исследования с помощью судов, воздушных шаров, он ввел в практику новую единицу – миллибар. Его долгая жизнь, увенчанная множеством наград и почестей, окончилась всего за несколько месяцев до конца второй мировой войны.
Среди двух студентов, присутствовавших на последней лекции Максвелла, был Амбруаз Флеминг. Он посвятил жизнь вопросам практического использования электромагнитных волн, открытых его учителем и обнаруженных Герцем. Вместе с Оливером Лоджем, испытавшим сильное влияние Максвелла, Флеминг стал «мозговым центром» у молодого и процветающего Маркони. Затем Флеминг работал с Эдисоном и сделал крупнейшее, можно сказать, революционное изобретение в радиотехнике: в 1904 году он изобрел первую радиолампу – диод.
Джон Генри Пойнтинг, проводивший под руководством Максвелла в Кавендишской лаборатории эксперименты по определению средней плотности Земли (а-ля Кавендиш), занял кафедру физики в Берлинском университете. Он получил от Королевского общества Королевскую медаль «за исследования по физике, особенно в связи с гравитационной постоянной и теориями электродинамики и радиации». Таким образом, он оказался одним из самых верных по отношению к Максвелловой тематике. Он ввел в теорию электромагнитного поля Максвелла важнейшее понятие вектора потока электромагнитной энергии – «вектора Умова – Пойнтинга» (русский ученый Н.А.Умов за десять лет до Пойнтинга ввел аналогичный вектор для звука).
И еще один, не бывший формально учеником Максвелла, но находившийся под сильнейшим его влиянием гений, оригинал и отшельник – Оливер Хевисайд. Хевисайд уже после смерти учителя произвел генеральную «чистку» уравнений Максвелла, устранил повторения, придал им современный вид. Кроме того, Хевисайд ввел в электро– и радиотехнику такие важнейшие понятия, как «линия без искажений» и «слой Хевисайда». Он разработал операторный и символический методы решения дифференциальных уравнений, дал «формулу разложения Хевисайда», и по сей день весьма почитаемую электриками-теоретиками. Он предвосхитил и многие важные выводы теории относительности.
...Почти все ученики Максвелла заняли видные места в английской науке, но ни один не смог бы похвастаться тем, что превзошел учителя. Множество можно придумать причин. Не смог сам Максвелл стать таким педагогом и учителем, который жил бы делами и славой своих учеников, – не такой был он, и не такими были они; и, может быть, главное, небосвод научной истории еще не повернулся настолько, чтобы засияли на нем имена Максвелловых учеников, и лишь через много лет, после беккерелевской засвеченной фотографической пластинки, откроются новые горизонты и призовет физика новые сонмы молодых гениев. А те, кто родился раньше времени, должны будут довольствоваться скромными профессорскими должностями. И возможно, высшей славой, которой они коснулись, останется для этих людей то, что были они выпестованы и любимы великим Максвеллом.
КРУКС, ДУХИ И РАДИОМЕТР
Экспериментальная работа, проделанная совместно с Глэйзбруком, хотя и подтверждала косвенно Максвеллову теорию, не была все же решающим доказательством ее правильности.
Таким прямым доказательством могло быть, например, обнаружение электромагнитных волн или давления света. Удивительно, но в Кавендишской лаборатории, казалось, никто не интересовался «проблемой доказательства».
Впрочем, было одно исключение...
Оно началось с открытия Вильяма Крукса.
В 1873 году английский химик Вильям Крукс решил определить атомный вес вновь открытого им элемента таллия и взвесить его на очень точных весах. Чтобы случайные воздушные потоки не исказили картины взвешивания, Крукс решил подвесить коромысла в вакууме. Сделал – и поразился. Его тончайшие весы были чувствительны к теплу. Если источник тепла находился под предметом, он уменьшал его вес, если над – увеличивал.
Усовершенствуя этот свой нечаянный опыт, Крукс придумал забавную игрушку, которую называли то радиометром, то световой мельничкой. И уже в названии сквозило, казалось, объяснение принципа работы этого нехитрого устройства, состоящего из невесомых лопастей, или крылышек, сделанных из фольги и подвешенных на тонкой нити в вакууме, или, точнее сказать, в очень разреженном газе. Одна сторона лопастей была отполирована, другая – зачернена. Если теперь к устройству поднести какой-нибудь теплый предмет или осветить его солнечным светом, мельничка, составленная из лопастей, начинала крутиться вокруг оси. Отсюда и название – радиометр, так сказать, измеритель излучения, или еще конкретней – «световая мельничка», мельничка, движущаяся под действием света.
Прямое подтверждение теории светового давления Максвелла? Триумф?
Странно, но Максвелл до сих пор, казалось, совершенно не интересовался радикальными экспериментальными подтверждениями своей электромагнитной теории. Может быть, он был слишком занят сначала написанием своего «Трактата», затем постройкой лаборатории затем изданием рукописей Кавендиша. Отдавал этому все свое время. Не хватало его даже на попытку осуществить самый простой эксперимент. Во всяком случае с 1864 года, со времени появления его статьи «Динамическая теория электромагнитного поля», где впервые было предсказано существование электромагнитных волн он не сделал ни малейшей попытки доказать их существование.
Радиометр вызвал в научных кругах сенсацию, и прежде всего потому, что, казалось, непосредственно и убедительно доказывал существование предсказанного Максвеллом давления света. И когда в 1873 году радиометр впервые был продемонстрирован на заседании Королевского общества, вряд ли кто-нибудь был иного мнения. Движущей силой радиометра, несомненно, являлась механическая сила света.
Но были и скептики, которые забавлялись над доверчивостью членов Королевского общества, еще раз поверившими «этому Круксу», только что оскандалившемуся со своими спиритуалистическими занятиями. Как писал Энгельс впоследствии:
«Господин Крукс начал исследовать спиритические явления приблизительно с 1871 г. и применял при этом целый ряд физических и механических аппаратов: пружинные весы, электрические батареи и т.д. Мы увидим сейчас, взял ли он с собою главный аппарат, скептически-критическую голову, или сохранил ли его до конца в пригодном для работы состоянии...
Духи доказывают существование четвертого измерения, как и четвертое измерение свидетельствует о существовании духов. А раз это установлено, то перед наукой открывается совершенно новое, необозримое поле деятельности. Вся математика и естествознание прошлого оказываются только преддверием и к математике четвертого и дальнейших измерений и к механике, физике, химии, физиологии духов, пребывающих в этих высших измерениях. Ведь установил же научным образом господин Крукс, как велика потеря веса столов и другой мебели при переходе ее, – мы можем теперь сказать так, – в четвертое измерение».
И Крукс, и многие другие английские ученые, в том числе электротехник Варлей, а вместе с ним и континентальное подкрепление – в лице статского советника Аксакова и химика Бутлерова, – оказались в свете развенчания их спиритуалистических увлечений в весьма неудобном для их престижа положении. И тем более – Крукс, определявший «научным образом», как велика потеря веса столов и другой мебели при переходе в «четвертое измерение».
Аналогия между падением веса предметов при переходе их в «четвертое измерение» и падением веса предметов в вакууме под воздействием излучения была настолько прозрачна, что Круксу и другим членам Королевского общества, по крайней мере в то время, следовало ее иметь в виду.
Максвелл, присутствовавший на демонстрации радиометра в Королевском обществе, был очень взволнован. Он описывает это событие в письме Вильяму Томсону следующим образом:
«...трехдюймовая свеча действует на внутренний диск так же быстро, как магнит действует на стрелку компаса. Нет времени для воздушных потоков, а сила гораздо больше веса всего воздуха, оставшегося в сосуде. Очень живое, сильное притяжение куском льда. Все это – в лучшем доступном вакууме.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45