Чтение онлайн

В ходе этих экспериментов Кавендиш определил величину гравитационной постоянной, входящей в закон тяготения и величину средней плотности Земли. Он получил в 1766 году чистый водород и изучил его свойства, а также получил воду, сжигая водород, и определил состав воды. Вернувшись к этим исследованиям, он в 1771 году определил содержание кислорода в воздухе.

Кавендиш обязан Максвеллу своим вторым рождением.

Последние пять лет жизни Максвелл, не прерывая научной работы, ухаживал за тяжело больной женой, выполняя функции квалифицированной сиделки. Весной 1877 года у него, никогда не жаловавшегося на здоровье, внезапно начались боли в груди. Он никогда не говорил об этом, ежедневно бывал в лаборатории, работал над рукописями Кавендиша, ухаживал за женой.

В июне 1879 года Максвелл сдал рукопись трудов Кавендиша в типографию и впервые признал, что его здоровье пошатнулось. Жена уговорила его уехать в Гленлэр, надеясь на целебное действие родных мест. Но ему становилось хуже, боли стали ужасными, он сильно похудел. В октябре эдинбургский врач сообщил, что ему осталось жить не больше месяца. Он поспешил в Кембридж к прикованной к постели жене.

Максвелл умер 5 ноября 1879 года от рака. Кембридж и ученые всего мира были в глубоком трауре.

Максвелл не дожил до признания его электродинамики. Но он относился спокойно к недоверию одних и к равнодушию других. Он работал. Работал всю жизнь.

В Англии его идеи разрабатывали О. Хевисайд, Д. Пойтинг и Дж. ДЖ. Томсон. В Германии Л. Больцман, Г. Гельмгольц, и Г. Герц. В Голландии молодой Г. Лоренц.

О Хевисайде и Герце можно сказать, что они, в определенном смысле, продолжили «переводческую» работу Максвелла. Они облегчили физикам усвоение электродинамики, а, главное, упростили ее применение к решению новых научных задач. Они, независимо один от другого, заменили математический язык Максвелла — двадцать уравнений, которыми Максвелл выразил идеи Фарадея и свои открытия — новыми, более удобным математическим языком, языком векторов. Этим они придали идеям Фарадея и открытиям Максвелла новую наглядность, способствующую обострению интуиции и облегчающую развитие науки.

Герц и Лоренц независимо обратили внимание на ограниченность теории Максвелла и стремились расширить ее. Сохранив в качестве основы электромагнитный эфир Фарадея и Максвелла, они направили свои поиски в противоположных направлениях. Их сближает стремление к неведомому. В следующей главе будет рассказано, как, двигаясь различными, противоположными путями, Герц и Лоренц пришли в один и тот же тупик.

В этой книге мы неоднократно встречались с эфиром, с тем, как изменялись взгляды ученых на его свойства, на роль в явлениях природы.

При его рождении в трудах Аристотеля он представал незримой прозрачной твердью, к которой прикреплены звезды.

Затем появились другие незримые и невесомые субстанции, новые эфиры, возникшие для объяснения явлений света и тепла, электричества и магнетизма. Некоторые авторы называли их флюидами.

Светоносный эфир Гюйгенса обладал свойствами разреженного газа. Световые волны, писал он, представляют собой чередование сжатий и разрежений эфира, происходящих вдоль луча. Однако, скоро выяснилось, что эфир Гюйгенса непригоден для объяснения поляризации света.

Светоносный эфир Френеля объяснял явление поляризации света. Для этого пришлось считать свет поперечными волнами эфира, а поперечные волны распространяются только в твердых телах. Это заставило Френеля уподобить эфир твердому телу, много более упругому, чем сталь, но не мешающему движению светил. Сочетание столь противоречивых свойств тревожило ученых, но иного выхода не было.

Фарадей считал, что электрические и магнитные силы передаются через пространство посредством полей. Они проявляют себя натяжениями эфира, отображаемыми силовыми линиями. В 1846 году в мемуаре «Мысли о лучевых колебаниях» он высказал догадку об электромагнитной природе света, но ничего не говорил о природе эфира.

Наконец Максвелл в своем «Трактате об электричестве и магнетизме», отказавшись от механических моделей, убедительно доказал самостоятельное существование электромагнитных волн, распространяющихся в эфире, и показал, что свет является частным случаем электромагнитных волн.

Теперь эфир характеризовался лишь двумя свойствами: способностью передавать электромагнитные волны и тем, что он не препятствует движениям небесных тел.

Оставался неясным лишь вопрос: движутся ли материальные тела сквозь эфир (не испытывая его противодействия) или они при движении увлекают эфир за собой?

Этот, казалось бы, второстепенный вопрос оказался одной из двух причин, приведших к революционному преобразованию физики на рубеже XIX и XX веков.

Он вывел физиков на распутье, где им пришлось выбирать одну из двух дорог, каждая из которых, как выяснилось позже, ведет в общий тупик.

Прежде чем заняться возникшей дилеммой, познакомимся с тем, что думали по этому поводу ученые, вступая в последнюю четверть XIX века.

К счастью для нас Максвелл на склоне лет написал несколько статей для «Британской энциклопедии». Одна из них называлась «Эфир». Она вышла в год смерти автора. Воспроизведем краткое основное содержание этой статьи.

Прежде всего — определение: «Эфир — материальная субстанция, несравненно более тонкая, нежели видимые тела, предполагается существующей в тех частях пространства, которые кажутся пустыми».

Обратим внимание на осторожные формулировки: «предполагается существующей» — не более того; основное свойство присущее эфиру: «материальная субстанция, несравненно более тонкая, нежели видимые тела».

Далее: «Изобретали эфиры для планет, в которых они могли бы плавать, для образования электрических атмосфер и магнитных истечений, для передачи ощущений от одной части нашего тела к другой и т. д., пока все пространство не было наполнено тремя или четырьмя эфирами».

Максвелл напоминает как Ньютон, интуитивно отвергавший возможность действия на расстоянии, пытался привлечь эфир к объяснению природы тяготения. Максвелл излагает мысли Ньютона следующим образом: «… если давление этой среды меньше вблизи плотных тел, нежели на больших от них расстояниях, то эти плотные тела будут притягиваться друг к другу, и если уменьшение давления обратно пропорционально расстоянию от плотного тела, то закон будет законом тяготения».

«Но, — продолжает Максвелл, — Ньютон не опубликовал этой теории, так как не удалось на основании опытов и наблюдений дать удовлетворительного объяснения касательно этой среды и того, как она действует, производя главные явления природы».

Ньютон поставил перед потомками вопрос о свойствах эфира и о его роли в природе. Все попытки ответить на этот вопрос кончались неудачей.

Но, возвратимся к статье Максвелла. Он пишет:

«Только один эфир пережил остальные, это — эфир, придуманный Гюйгенсом для объяснения распространения света. Доказательства в пользу существования светоносного эфира получили прочную опору, когда были открыты новые явления света и других излучений. Свойства этой среды, выведенные на основании явления света, оказались совершенно такими же, какие требуются для объяснения электромагнитных явлений».