Становление концепции физического поля

Министерство  образования и науки Российской Федерации 

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования  «Пермский  государственный университет» 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                                                Кафедра: истории и философии 
 
 

Становление концепции физического поля 
 
 
 
 

Реферат студентки 1 курса,

заочного           отделения  философско-социологического факультета

специальности «Психология»

О. М. Провковой

Проверил  кандидат философских наук, доцент Т.А.Васильева  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Пермь 2012

Содержание: 

1)Понятие физического поля                                                                  3

2)Открытия Фарадея                                                                                4

3)История теории электромагнитного поля Максвелла                       6

4)Литература                                                                                           22

Понятие физического поля 

Физическое  поле - особая форма материи; физическая система с бесконечно большим числом степеней свободы. Примерами могут служить электромагнитные, и гравитационные поля, поле ядерных сил, а также волновые (квантованные) поля, соответствующие различным элементарным частицам. 

Понятие «Физическое поле» направляет наш взор к основоположникам электромагнетизма Фарадею и Максвеллу. Под этим термином понимают некоторого посредника, благодаря которому действие от одного тела передается к другому на расстоянии.

При этом само понятие поля со временем изменилось. Основоположники электромагнетизма понимали скорее под полем какую-либо среду, которая подвержена динамике, может вращаться и перетекать, так и появились такие понятия теории поля как дивергенция и ротор. Именно такие познания о поле привели к появлению эфира. Существенно то, что не что иное как построение наглядных моделей невидимого поля посодействовали удачному творению классической электродинамики.

В XX веке на замену традиционного понятия поля пришло еще две концепции. Первая из них – замена физического понятия поля математическим пространством. Наверное, этак именуемый путь геометризации физики, более знаменитым образцом, которого считается общая теория относительности. Вторая – модель обменного взаимодействия, выраженная в квантовой теории. В данном случае в взаимосвязи с потребностью заполучить дискретные свойства частиц и действий за место постоянного поля используются виртуальные частички – переносчики взаимодействия.

В полевой физике во многом проистекает возвращение к представлениям о поле в духе Фарадея-Максвелла, лишь на современном уровне. Для данного употребляется понятие «Полевая среда». Наверное, однозвучная понятию физического поля настоящая сущность, подверженная собственной динамике, средством которой и проистекает взаимодействие удаленных объектов. Так взаимодействие частиц в полевой среде описывается полевым уравнением движения, а построенная на базе данной концепции полевая механика в качестве собственных следствий охватывает классическую механику, электродинамику, отчасти теорию относительности, квантовую и ядерную физику и много других следствий.

Открытие  Фарадея

 Майкл  Фарадей - английский физик, основоположник современной концепции поля в электродинамике, автор ряда фундаментальных открытий, в том числе закона электромагнитной индукции, законов электролиза, явления вращения плоскости поляризации света в магнитном поле, один из первых исследователей воздействия магнитного поля на среды.

Концепция физического поля берет начало в работах большого английского ученого XIX в. Майкла Фарадея. 
Родители Фарадея принадлежали к рабочему классу (его отец был кузнецом). Сам он вначале 1800-х гг. состоял в подмастерьях у переплетчика и влачил довольно ничтожное существование. Однако молодой Фарадей был зачарован недавним огромным прорывом в науке — изобретением загадочных свойств двух новых сил, электричества и магнетизма. Он жадно всасывал всю легкодоступную ему информацию по этим вопросам и навещал лекции профессора Хамфри Дэви из Королевского института в Лондоне. 
 
Однажды профессор Дэви нешуточно испортил глаза во время неудачного химического опыта; понадобился секретарь, и он взял на эту обязанность Фарадея. Поэтапно юный Фарадей заслужил доверие ученых Королевского института и получил возможность ставить личные важные опыты, хотя часто ему доводилось терпеть и холодное отношение. С годами профессор Дэви все ревнивее относился к удачам талантливого ассистента, который сначала числился в кругах экспериментаторов восходящей звездой, а со временем заткнул за пояс популярность самого Дэви. Лишь после ухода из жизни Дэви в 1829 г. Фарадей получил научную свободу и выполнил целую серию необыкновенных открытий. Итогом их стало творение электрических генераторов, обеспечивших энергией целые города и изменивших ход мировой цивилизации. 
Ключом к наибольшим открытиям Фарадея стали силовые, либо физические, поля. Если вместить стальные опилки над магнитом и встряхнуть, выяснится что опилки укладываются в рисунок, в виде сети и занимающий все место вокруг магнита. «Нити сети» — это и есть фарадеевы силовые линии. Они убедительно демонстрируют, как распределяются в пространстве электрическое и магнитное поля. Образец, если нарисовать графически магнитное поле Земли, то обнаружится, что полосы исходят откуда-то из области Северного полюса, а потом возвращаются и опять уходят в территорию в области Южного полюса. Аналогично, если нарисовать силовые полосы электрического поля молнии во время грозы, выяснится, будто они сходятся на кончике молнии. 
Пустое пространство для Фарадея совсем никак не было пустым; оно было переполнено силовыми чертами, при подмоги которых можно было вынудить отдаленные предметы передвигаться. 
 
(Скудная молодость никак не дозволила Фарадею заполучить систематическое образование, и он фактически никак не разбирался в арифметике; вследствие данного его записные книжки были переполнены никак не уравнениями и формулами, а нарисованными от руки диаграммами силовых линий. По драматичной участи именно недостаток математического воспитания принудил его разработать прекрасные диаграммы силовых рядов, которые сейчас разрешено узреть в любом учебнике физикики. Физическая картина в науке часто наиболее принципиальна, нежели математическая установка, которая употребляется для ее описания.) 
 
Историки выдвинули много догадок о том, что именно привело Фарадея к изобретению физических полей — одного из наиважнейших понятий в истории всей мировой науки. Практически вся без исключении инновационная физика написана на языке фарадеевых полей. В 1831 г. Фарадей сделал главное открытие в области физических полей, навсегда изменившее нашу цивилизацию. Однажды, пронося магнит — через детскую игрушку — над проволочной рамкой, он увидел, что в рамке появляется электрический ток, хотя магнит с ней никак не соприкасается. Это значило, что невидимое поле магнита может на расстоянии вынудить электроны передвигаться, создавая ток. 
Силовые поля Фарадея, которые до этого эпизода считались бесполезными  картинами, плодом досужей выдумки, оказались настоящей материальной силой, способной двигать объекты и производить энергию. 
Иными словами, силовые поля Майкла Фарадея и есть те самые силы, что движут прогрессивной цивилизацией, всеми ее проявлениями — от электровозов до свежайших вычислительных систем, Интернета и карманных компьютеров. 
 
Полтора века фарадеевы физические поля побуждали физиков к дальнейшим изучениям. На Эйнштейна, к примеру, они оказали такое мощное действие, что он определил собственную теорию гравитации на языке физических полей.

 
Только некоторое количество месяцев разделяют появление закона электромагнитной индукции Фарадея и появление Джеймса Клерка Максвелла, гениального . 
( = JCM, формула термодинамики. – псевдоним, коим подписывал Джеймс Клерк Максвелл стихотворные опусы и послания к приятелям.) 
Фарадей сделал свое величайшее открытие 4 октября 1831 года, а несколько ранее – 13 июня этого же года в семье шотландского лендлорда Джона Клерка Максвелла появился сын Джеймс. 
И теория Фарадея, и молодой потомок знатного старинного шотландского семейства должны будут еще пройти рука к руке много лет, а пока перед ними первые, наиболее тяжелые годы жизни. 
Нельзя заявить, что возникновение на свет фарадеевских мыслей, крепко связанных с понятием «силовых линий» и «тепловых трубок», было встречено с восхищением. 
Нечесаное дитя никак не знающего арифметики, прежнего переплетчика было не под стать стройным, отлично математически оформленным творениям именитых французов Кулона, Ампера, Био и Лапласа, придумавших на базе представлений о мгновенном действии на расстоянии блестящие теории и изящные формулы. 
Фарадеевская теория силовых линий и трубок, занимающих все место, в данной блестящей компании была очевидной золушкой, хотя и заметной, однако очень уж невзрачной, чтоб ее воспринимать серьезно. 
Поэтому-то первые годы жизни новой теории невозможно назвать счастливыми. Некие ученые дозволяют идею, что встреча Максвелла с новой теорией полностью имела возможность не состояться – в этом случае формирование физики, возможно, пошло бы совершенно другим маршрутом и идеи Фарадея были бы забыты. 
Детство Джеймса Клерка Максвелла было счастливым. Двухэтажный каменный дом Максвелла находился на красочной малонаселенной территории на севере Англии. Его друзья – лошадь пони, пес, осы, лягушки (чтоб лучше слышить их «пение», знаток Джеймс клал их в рот), вообще все живое (чрезнекоторое количество лет он писал: «Как поживают травы, кустарники и деревья? Коровы, овцы, лошади, собаки и люди?»). 
Целый мир, существующий вокруг, был для него раскрытой книжкой, странички которой маленький мальчик перелистывал с жадностью. 
«Мастер Джеймс – очень счастливый человек, он достаточно поправился с тех пор, как погода стала умеренной, у него хватает 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...» 
Это – строчки из послания мамы Джеймса, как видно уже по письму, дамы талантливой и тонко ощущающей. В то время «мастеру Джеймсу» было только около трех лет. Такой энтузиазм к находящемуся вокруг миру у трехлетнего мальчугана – в общем, явление, встречающееся часто; однако каким многозначительным кажется он, когда мы уже знаем, что из любознательного малыша вырастет гений! 
Отец Максвелла – Джон Клерк Максвелл был человеком очевидно, незаурядным. Будучи адвокатом, он тем не менее более времени уделял иным, наиболее увлекательным для него вещам, странствовал, промышлял спортом, мастерил, моделировал машинки, ставил физические эксперименты, увлекался техникой и в том числе опубликовал некоторое количество научных заметок. Когда малютка Максвелл возвращался с прогулки, он нес с собой полные горсти «ценностей»: палочек, камешков, растений и подобных вещей. Дома он сохранял свои сокровища до прихода отца, который рассказывал Джеймсу, о каждой его находке по отдельности. Сам Максвелл никак не уставал твердить, что добросердечные и мудрые родители – одна из величайших удач, о которых разрешено лишь мечтать. 
В конце концов, ему повезло в том смысле, что он появился во время промышленного расцвета в Англии – «старик пар» стал уже постепенно сдавать позиции «величайшему революционеру» – электрической искре. Открытия Фарадея привели к широкому распространению электромагнитных приборов. 
Делаются первые удачи в области электрического телеграфа. Начинают подумывать о прокладке по дну океана меж Америкой и Европой электрического кабеля. Становится жизненно необходимой единая концепция электромагнетизма, которая вобрала бы в себя все частные формулы и зависимости, способные посодействовать в исследовании не только тех определенных случаев, решения для которых уже были получены, однако и тех, которые встретятся на практике в первый раз. 
Однако пока – школа (школа называлась важно – Эдинбургская академия). В ней Максвеллу не понравилось – чуть он явился туда первый раз в домотканой одежде и деревенских отцовской модели грубых башмаках, ему была устроена «аборигенами», как сейчас сказали бы, «темная». («Они набросились на меня, как пчелы».) Однако и позже, когда дела нормализовались, академия не сумела вызвать симпатий Джеймса. Обучался он плохо, в особенности по математике (вот он – будущий гениальный математик!), для которой, как считалось, у него никак не хватало воображения. Да и вообще, в академии его именовали «глупцом», считали нелюдимым и туповатым. Единственная радость – послания к папе. «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 это корова. Собачка Аски думает, что она тоже школьник, хочет идти со мной в школу... Твой почтительный слуга. Джеймс Клерк Максвелл». 
И внезапно – геометрия, треугольно-прямоугольно-многоугольная геометрия, с четкой логикой, с наглядностью, к которой он так пристрастился в малолетстве, с тревожащими названиями, блестящими чертежными приборами. 
«Я сделал тетраэдр, додекаэдр, – пишет он папе, – и два других эдра, названия которых еще не знаю».

Геометрия пробудила Джеймса, он начинает заниматься с диковинным пристрастием и скоро становится наилучшим воспитанником академии. Успехи его не просто хороши, они прекрасны, ярки, потрясающи. Его коллеги потом вспоминали, как Максвелл «с помощью одной фигуры и нескольких линий» решил наитруднейшую задачу по стереометрии, условие которой было записано на трех досках. 
Несколько раз в Эдинбург приезжал из усадьбы отец Джеймса, совместно они рассматривали город, время от времени заходили на заседания Королевского общества. На одном из заседаний появился вопрос, каким образом древние этруски имели возможность построить, никак не зная высшей математики, совершенно правильный овал (дискуссировался вопрос о форме этрусских погребальных урн). Максвелл был заинтригован проблемой и через некоторое время внес предложение необычайно остроумный и феноменально простой способ вычерчивания овальных кривых и эллипсов с помощью двух иголок и связанной в кольцо нити. 
Метод был доложен на заседании Эдинбургского Королевского общества и одобрен наиболее известными учеными Шотландии. Доложен, очевидно, не Максвеллом (ему в ту пору не было и 15 лет), а другим, довольно приличным ученым. 
За данной работой – очень много других. Он исследует поляризацию света, магнитные явления, обосновывает важную теорему теории упругости (впоследствии стала называться «теоремой Максвелла»). В ту пору Джеймсу Клерку Максвеллу было неполных 19 лет.

Его страсть  к исследованиям и приобретению новых знаний беспредельна. Отец поощряет его. Когда 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 лакированней; с серебрением путем цементации и путем накатки; 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...»

Максвелл  упорно учится. Из академии он переходит  в Эдинбургский университет, быстро исчерпав его, он отправляется в Кембридж, в Тринити-колледж, где некогда учился Ньютон и где математика преподавалась на таком высоком уровне, как нигде больше. К сожалению, к физике отношение там было не слишком радушное – в колледже, как писал английский физик А. Шустер, предполагалось, что «физика как наука давно оформилась, и добавить к ней нечего», «все главнейшие факты в природе уже известны, что шансы сделать большое экспериментальное открытие ничтожно малы и что поэтому задача экспериментатора состоит в разрешении споров между соперничающими теориями или в нахождении незначительных остаточных явлений, которые могут добавить более или менее важные подробности теории». Несмотря ни на что, Максвелл решил посвятить себя именно физике. Его наставник Гопкинс писал: «Это был самый экстраординарный человек, которого я когда-либо видел. Он органически был неспособен думать о физике неверно. Я растил его как великого гения, со всей его эксцентричностью и пророчеством о том, что он в один прекрасный день будет сиять в физике – пророчеством, с которым убежденно были согласны и его коллеги-студенты».

Особое  впечатление произвела на Максвелла  книга Фарадея «Экспериментальные исследования по электричеству». Двадцатилетний Максвелл встретился наконец со своей ровесницей – теорией Фарадея, не особенно жалуемой великолепными учеными за свой плебейский наряд, начисто лишенный математической мишуры. Но на проницательного Максвелла, видевшего вещи гораздо глубже своих современников, «Экспериментальные исследования» произвели неизгладимое впечатление. «Я решил, – писал он, – не читать ни одного математического труда в этой области, покуда не изучу достаточно основательно «Экспериментальных исследований по электричеству».

Это была любовь с первого взгляда, любовь на всю жизнь. Многочисленные его  увлечения другими отраслями  физики были тоже очень плодотворны: он изобрел волчок, поверхность которого, окрашенная в разные цвета, при вращении образовывала самые неожиданные  сочетания. При смещении красного и  желтого получался оранжевый  цвет, синего и желтого – зеленый, при смешении всех цветов спектра получался белый цвет – действие, обратное действию призмы – «диск Максвелла»; он нашел термодинамический парадокс, много лет не дававший покоя физикам – «дьявол Максвелла»; в кинетическую теорию были введены им «распределение Максвелла» и «статистика Максвелла – Больцмана»; есть «число Максвелла». Кроме того, его перу принадлежит изящное исследование об устойчивости колец Сатурна, за которое ему была присуждена академическая медаль и после которого он становится «признанным лидером математических физиков». Кроме того, Максвелл создал множество небольших шедевров в самых разнообразных областях – от осуществления первой в мире цветной фотографии до разработки способа радикального выведения с одежды жировых пятен.

Но главная  память о Максвелле, вероятно, единственном в истории науки человеке, в  честь которого имеется столько  названий, – это «уравнения Максвелла», «электродинамика Максвелла», «правило Максвелла», «ток Максвелла» и, наконец, – максвелл – единица магнитного потока в системе CGS.

Все приведенные  названия относятся к области  физики, которой Джеймс Клерк Максвелл посвятил жизнь, – электродинамике, теории электромагнитного поля.

Ко времени  Максвелла существовали две теории электричества: теория «силовых линий» Фарадея и теория, разработанная  великими французами Кулоном, Ампером, Био, Саваром, Араго и Лапласом. Исходная точка французов – представление о так называемом «дальнодействии», мгновенном действии одного тела на другое на расстоянии без помощи какой-либо промежуточной среды.

Эти ученые были в плену авторитета великого Ньютона и в плену созданных  им математических формул (закон всемирного тяготения), хотя Ньютон, по существу, не может считаться первым апологетом «действия на расстоянии». Так, он, в  частности, писал:

«Непонятно, каким образом неодушевленная косная материя, без посредства чего-либо иного, что нематериально, могла бы действовать  на другое тело без взаимного прикосновения. Что тяготение должно быть врожденным, присущим и необходимым свойством материи, так что одно тело может взаимодействовать с другим на расстоянии, через пустоту, без участия чего-то постороннего, при посредстве чего и через что их действие и сила могли бы передаваться от одного к другому, это мне кажется столь большим абсурдом, что я не представляю себе, чтобы кто-либо, владеющий способностью компетентно мыслить в области вопросов философского характера, мог к этому прийти».

Таким образом, Ньютон сам не стоял на позициях дальнодействия. Однако последователи его – Роджер Коте и позднее черногорец Бошкович пришли в конце концов к тому, что тяготение – столь же существенное свойство материи, как протяженность, способность к движению и т.п. Другими словами, они пришли к тому, что промежуточная среда для взаимодействия не нужна – они пришли к «дальнодействию».

Шарль Огюстен Кулон в начале своей  научной деятельности написал несколько  трактатов о скручивании нитей, волос, тонких проволок. Его глубокие знания в этом вопросе позволили  создать всем известные «крутильные  весы», на которых он изучал силу взаимодействия двух электрических зарядов.

Результат опытов был поразителен: сила взаимодействия зарядов в пустоте, точно так  же, как и ньютоновская сила тяготения, зависела лишь от величины зарядов и расстояний между ними. Пустота, находившаяся между зарядами, по мнению Кулона, никаким образом не входила в формулу вполне справедливо, так как «там ничего не было» и никакого механизма передачи от первого заряда к некоторому участку пространства, затем к другому, третьему и так до второго заряда, – механизма, потребовавшего бы неизбежно некоторого времени для передачи усилий, представить себе было невозможно.

Кулон был твердо убежден, что промежуточная  среда во взаимодействии участия  не принимает, взаимодействие происходит на расстоянии без ее участия и, следовательно, мгновенно.

Открытие  закона взаимодействия электрических  зарядов, в точности повторяющего «по  конструкции» законы Ньютона и Кулона, утвердило французских физиков  в справедливости концепции «мгновенного дальнодействия».

Теории  великих французов были прекрасно  математически обработаны и, в общем, выстраивались в довольно изящную  и цельную теорию.

Воззрения Фарадея в корне расходились  с такими представлениями. Он, как  мы уже упоминали, не знал математики. Это был «ум, который никогда  не погрязал в формулах», по выражению  Эйнштейна.

Максвелл  писал впоследствии: «Может быть, для  науки является счастливым обстоятельством  то, что Фарадей не был собственно математиком, хотя он был в совершенстве знаком с понятиями пространства, времени и силы. Поэтому он не пытался углубляться в интересные, но чисто математические исследования, которых требовали его открытия. Он был далек от того, чтобы облечь свои результаты в математические формулы, либо в те, которые одобрялись современными ему математиками, либо в те, которые  могли бы дать начало новым начинаниям. Благодаря этому он получил досуг, необходимый для работы, соответствующей его духовному направлению, смог согласовать идеи с открытыми им фактами и создать если не технический, то естественный язык для выражения своих результатов».

И вот  этим-то «если не техническим, то естественным»  языком смог выражать Фарадей сложнейшие понятия, которые легли в основу максвелловой теории. Реалистически мыслящий Фарадей, докапывающийся до самых основ, проверяющий всех и вся, органически не мог примириться с теориями великих французов, касающимися мгновенной передачи действия на расстоянии от одного тела к другому без посредства промежуточной среды. Он был абсолютно убежден в том, что «материя не может действовать там, где ее нет». Поэтому Фарадею понадобилась какая-то материальная среда, заполняющая даже «пустое» пространство и через которую от точки к точке передается электрическое и магнитное воздействие.

Среду, через которую передается воздействие, Фарадей назвал «полем». Поле, считал он, пронизано магнитными и электрическими «силовыми линиями»., Увидеть силовые линии, по Фарадею, очень просто. Например, чтобы увидеть магнитные силовые линии, достаточно насыпать железные опилки на бумагу и поднести снизу магнит.

Электрическое поле можно «увидеть», если продолговатые  кристаллики какого-либо диэлектрика (например, кристаллы хинина) взболтать («взмутить») какой-либо достаточно вязкой жидкости (например, в касторовом масле): кристаллики в электрическом  поле образуют картину, напоминающую опилочную.

Силовые лини одновременно определяют направление  и величину силы, действующей на заряд.

«Фарадей, – писал Максвелл, – своим  мысленным оком видел силовые  линии, пронизывающие все пространство. Там, где математики видели центры напряжения сил дальнодействия, Фарадей видел промежуточный агент. Где они не видели ничего, кроме расстояния, удовлетворяясь тем, что находили закон распределения сил, действующих на электрические флюиды, Фарадей искал сущность реальных явлений, протекающих в среде».

Однако  сторонники дальнодействия не принимали всерьез теоретические построения Фарадея, хотя, разумеется, восхищались его экспериментальными результатами. Житейская логика Фарадея не могла в их глазах противостоять «высокой науке». Один из противников Фарадея писал: «Я никак не могу себе представить, чтобы кто-нибудь, имеющий понятие о совпадении, которое существует между опытом и результатами вычисления, основанного на допущении закона дальнодействия, мог бы хотя бы один момент колебаться, чему отдать предпочтение: этому ясному и понятному действию или чему-то столь неясному и туманному, как силовые линии».

Ситуация  складывалась отнюдь не в пользу Фарадея. Знаменитый американский физик Роберт Милликен писал об этом периоде развития Фарадеевских идей:

«Когда  Фарадей подтвердил свои гениальные физические идеи гениальнейшими открытиями в области электромагнетизма, он этим не завоевал своим идеям даже минимального признания. Формалисты школы  Ампера – Вебера, подобно современным  формалистам школы Маха – Авенариуса, с тайным, а иногда и с явным презрением смотрели на «грубые материальные» силовые линии и трубки, порожденные плебейской фантазией переплетчика и лабораторного сторожа Фарадея».

Нужно сказать, что на стороне приверженцев дальнодействия была и «моральная сила» – концепция «дальнодействия» лишь относительно недавно в качестве прогрессивной теории обрела права гражданства. А борьба была нелёгкой, приходилось, как говорится, сражаться насмерть со сторонниками старинной, описанной ещё Лукрецием, механистической теории «близкодействия», по которой взаимодействующие тела обязательно должны соприкасаться. Отказ от теории привел к ряду важнейших законов и теорий (закон всемирного тяготения Ньютона, закон Кулона, электродинамика Ампера).

Первым  физиком, категорически отрицавшим действие на расстоянии, был Генри  Кавендиш. Он занимался наукой исключительно  из любви к ней и не публиковал своих результатов, считая это делом  ненужным. Задолго до Кулона, и гораздо  убедительнее, он обосновал «закон Кулона», задолго до Фарадея признал  роль промежуточной среды и нашел  величину, характеризующую эту роль, – диэлектрическую постоянную. После  его смерти остался миллион фунтов стерлингов и несколько пачек  неопубликованных рукописей. Разобрав эти рукописи, Максвелл поразился: многие мысли Кавендиша, высказанные сто  лет назад, не потеряли своей ценности. Большинство же открытий Кавендиша  после него было повторено другими  учеными – еще одно доказательство неизбежности открытий, когда приходит их час.

Кавендиш  был сказочно богат и столь  же оригинален. Он жил в своем  родовом замке отшельником. Прислуге было приказано никогда не появляться ему на глаза, распоряжения передавались при помощи записок. Женщин он панически  боялся. Он был одержим пунктуальностью. Каждый его новый костюм был точной копией предыдущего с учетом происшедших  изменений фигуры. За сорок лет  он ни разу не положил в клубе, где  он обедал раз в неделю, своей  шляпы на другое место. Он почти всегда молчал и открывал рот лишь для того, чтобы сообщить нечто из ряда вон выходящее. Может быть, его нежелание публиковаться объяснялось тем, что он считал свои исследования недостаточно важными и интересными для других? А может быть, он считал всяческую суету с публикацией статей недостойной истинного джентльмена?

Важность  победы сторонников дальнодействия на том этапе очевидна. Максвелл писал:

«Хотя хрустальные сферы, к которым  прикреплены планеты, и были уже  удалены, но планеты еще плавали  в вихрях Декарта. Магниты были окружены истечениями, а наэлектризованные  тела – атмосферами, но свойства этих истечений и атмосфер ничуть не были похожи на свойства обыкновенных истечений  и атмосфер».

От всех теорий, тормозивших развитие науки, нужно было избавляться. И сторонники дальнодействия отлично справились с задачей.

Но точно  так же в середине XIX века «дальнодействие» вновь должно было уступить место «близкодействию» – на сей раз в прогрессивной концепции силовых линий и электромагнитного поля. А пока теория электричества находилась в состоянии идейного разброда.

В каком-то смысле можно по-человечески понять «формалистов школы Ампера – Вебера», которые в штыки приняли возродившуюся  в ином обличье фарадеевского «поля» гипотезу «близкодействия».

Нам, разумеется, нетрудно было бы их примирить –  знание закона отрицания отрицания могло бы обуздать разыгравшиеся страсти. Развитие науки идет по спирали; человечество через определенный срок вновь подходит к, казалось бы, заброшенной в анналах истории теории, но уже овладевшим новыми знаниями, на более высоком уровне понимания процессов. Однако для «великих французов» законы диалектики писаны не были, и они свысока, с язвительной иронией относились к фарадеевскому «полю» и «силовым линиям».

Именно  в это время двадцатипятилетний Максвелл начинает свою борьбу за фарадеевскую теорию. Все глубже изучает он «Экспериментальные исследования по электричеству», уникальное в истории науки сочинение, своеобразный дневник раздумий гениального ученого.

«Фарадей, – писал Максвелл, – показывает нам свои как неудачные, так и  удачные эксперименты, как свои не созревшие идеи, так и идеи разработанные, и читатель, сколько бы ни был  ниже его по своей способности  индуктивного мышления, чувствует скорее симпатию, чем восхищение, и приходит к искушению поверить в то, что при случае и он сделал бы эти открытия...

Фарадей по профессии не был математиком. В его описаниях мы не находим  тех дифференциальных и интегральных уравнений, которые многим кажутся  непременным атрибутом «настоящей»  науки. Откройте труды Пуассона или  Ампера, вышедшие до Фарадея, или Вебера и Неймана, которые работали после  него, и вы увидите, что каждая страница пестрит формулами, ни одну из которых  Фарадей просто не понял бы».

Но внешняя  непритязательность фарадеевского труда была обманчивой. Известный немецкий физик Гельмгольц, например, вспоминал, как он «часами высиживал, застряв на описании силовых линий, их числа и напряжения».

Вчитываясь  в страницы «Экспериментальных исследований», Максвелл увидел, что упреки «в нематематичности воззрений» Фарадея были несправедливыми.

«Когда  я стал углубляться в изучение работ Фарадея, – писал Максвелл, – я заметил, что метод его  понимания тоже математичен, хотя и не представлен в условной форме математических символов. Я также нашел, что метод может быть выражен в обычной математической форме и таким образом может быть сопоставлен с методами признанных математиков».

Но не форма волновала Максвелла. Он искал  и непрерывно находил в трудах Фарадея прежде всего новые прогрессивные физические воззрения.