Новый золотой листок, тонкий, вибри­рующий, не хотел прилаживаться к стерженьку старого элек-|| троскопа

Вид материала

Документы

Подобный материал:

• Старая сказка о Золотой рыбке на новый лад, 47.62kb.
• Лек­ция №2 элек­Т­ричес­кие сиг­НА­лы ин­ТЕ­граль­ных ми­К­РО­схем, 64.56kb.
• Этот старый Новый год!, 113.66kb.
• На маршруте «От Николая до Иордана» новогодний тур для детей и взрослых восточный экспресс, 106.11kb.
• * Законный представитель, 30.63kb.
• Изо­бре­те­ние элек­три­че­ской свар­ки, 31.46kb.
• Московский новый юридический институт мировая экономика контрольные вопросы по курсу, 55.8kb.
• Листок нетрудоспособности. Заполняем новый бланк проверка заполнения больничного листка, 216.67kb.
• Новый год в индии: золотой треугольник + гоа, 215.15kb.
• Сказки "золотой клетки", 811.87kb.

Он сравнивал себя с кукушкой, как вспоминал Томсон. Максвеллу приходилось выводить птенцов своей мысли в чу­жих гнездах: идеи теории теплоты он внушал студентам в хи­мической лаборатории, теории электричества — в кабинете бо­таники, теории магнетизма — в Новом музее. Однако птенцы выводились, а только это и б.ыло важно. Максвелл осветил своим величием первые годы существования новой кафедры.

Сам он в те годы экспериментальных исследований не вел. Но ежедневно совершал обход лаборатории — его мысль и

79

знания нужны были всем. Обычно он появлялся в сопровож­дении своего дога, точно желая показать, что завернул сюда ло пути.— в час прогулки, и следовательно, в его посещении и указаниях не нужно усматривать ничего обязательного, слу­жебного, директорского.

Это не было ни чудачеством, ни позой.

Я никогда не пробую отговаривать человека от попытки провести тот или другой эксперимент. Если он -не найдет того, что ищет, он, может быть, откроет нечто иное.

Так говорил Максвелл. Эти слова запомнились. Они при­обрели в Кавендишевской лаборатории силу заповеди. Терпи­мость и оптимизм отличали всех ее руководителей.

В Кембридже Максвелл завершил главный труд своей жи­зни, блистательной и недолгой. В 1873 году вышел его «Трак­тат по электричеству и магнетизму». Ему было тогда сорок два. И, точно предчувствуя, что жить осталось считанные го­ды, он вскоре после выхода «Трактата» с головой ушел в ра­боту, успешное выполнение которой почитал «долгом благоче­стия для кавендишевского профессора». А может быть, на­против: .человек светлых умонастроений, чью веселость и доб­рый нрав отмечали многие, он вовсе не предчувствовал, как мало ему отпущено времени, и потому расточительно отдал целые годы архивному труду, хоть и благородному, но все-таки странному для ученого-мыслителя такого, ранга: он при­нялся за неопубликованное наследие Генри Кавендиша, добро­вольно сделавшись текстологом, редактором и даже переписчи­ком чужих неразборчивых рукописей.

В каждой лаборатории накапливается с годами свой фоль­клор. Новичок знакомится с ним по мере того, как делается своим среди ветеранов. В изустных рассказах, чаще всего не­множко анекдотических или похожих на притчи, оживают вы­разительные образы ушедших. Даже когда этим рассказам недостает точности документа, в них есть нечто большее — достоверность молвы, отражающей отношение современников к тем, кого уже нет. Молодой Резерфорд скоро узнал весь максвелловский фольклор.

...Свое профессорство Максвелл начал с нарушения тради­ции: прочел первую лекцию до формального объявления о том, что он приступает к чтению курса теории теплоты. Между тем, по давнему обычаю, первую лекцию нового профессора долж­ны были освятить своим присутствием «отцы университета». Они, конечно, исполнили эту обязанность, но только после со­блюдения всех формальностей. Другими словами, они явились

80

на очередную лекцию, как на первую, заняли места перед ка­федрой и приготовились слушать. Что было делать Максвел­лу? В сущности, ему молча дали понять, что он должен на­чать курс сначала. Как же это он, некогда окончивший Три-нити-колледж, позволил себе забыть, что в Кембридже нару­шать традиции нельзя?.. Прекрасно! «С блеском в глазах», как гласило предание, он стал обстоятельно растолковывать раз­ницу -между шкалой Цельсия и шкалой Фаренгейта. Это было равносильно тому, как если бы профессор математики начал читать университетский курс с таблицы умножения. Студенты улыбались. «Отцы университета» вынуждены были покорно внимать.

В максвелловском фольклоре отразилась и его работа над научным наследием Генри Кавендиша.

Последний отдал почти сорок лет своей одинокой и маниа­кально сосредоточенной жизни исследованию электрических явлений. Но результаты и методы этих исследований оста­вались неизвестными: -Кембриджская библиотека хранила два­дцать пачек неразобранных рукописей Кавендиша. Между тем было сказано о нем: «Руки мастера, руководимые гениальной головой». Его архив мог таить самые неожиданные откровения.

Это было тем более вероятно, что и человеком он был неожиданным. Любой лабораторный фольклор — макс­велловский, рэлеевский, томсоновский, а впоследствии и резерфордовский — начинал казаться пресной обыденно­стью, едва среди кавендишевцев заходила речь о самом Ка-вендише.

...Конюшни отца послужили ему первым пристанищем для опасных экспериментов с электричеством. Но потом он превра­тил в лабораторию большую часть громадного родительского дома. Лишенный прав на отцовские богатства, он вдруг полу­чил огромное состояние от своего дяди. Однако ни мотом, ни дельцом он не стал. Ему было тогда уже за сорок, образ жиз­ни и привычки его давно сформировались, а менять их он не умел. Изменился только бюджет его физической лаборатории в старом герцогском доме. Теперь он мог позволить себе са­мые дорогостоящие опыты. И его занятия наукой сделались еще углубленней. В похвальном слове Кавендишу француз­ский физик Жан Био сказал; так: «Он был самым богатым из ученых и, вероятно, самым ученым из богачей».

Очень выразительно говаривал о нем Дж. Дж. Томсон:

«Он всегда делал то, что делал прежде». В течение всей своей

жизни он выходил на прогулку в одно и то же время дня. Решив свести к нулю вероятность встречи с кем-нибудь из зна­комых лондонцев, он усвоил обыкновение ходить только посре­дине мостовой. Уклоняться от лошадиных морд было легче, чем от человеческого пустословия. Отшельник и молчальник, он и со своим домоправителем никогда не вступал в разгово­ры, предпочитая объясняться посредством коротких записок. Было ведомо, что он женоненавистник, и женская прислуга в клефэмском доме Кавендишей не рисковала попадаться ему на глаза: за этим следовал отказ от места. Раз в году, в один и тот же день и час, к нему приходил портной. Молча снимал мерку и исчезал. Никаких вопросов о материале и фасоне но­вого платья: костюм должен был быть копией прежнего с не­обходимой поправкой на естественное изменение параметров хозяина. Так был уничтожен еще один повод для вздорных раз­думий и отвлекающей болтовни.

Когда ему было двадцать девять лет, он удостоился избра­ния в члены Королевского общества. Через десять лет случай или дела привели его на обед в академический клуб. Эти обе­ды происходили по четвергам и начинались в пять часов вече­ра. С того дня и до конца жизни, на протяжении сорока лет, каждый четверг ровно в пять он приходил на обед Королев­ского общества. 1774 год начинался с четверга и кончался пят­ницей. Поэтому в 1774 году Генри Кавендиш отобедал с кол­легами не пятьдесят два раза, как обычно, а пятьдесят три. Но лишь немногие из завсегдатаев клуба знали, как звучит его голос. Он заговаривал только тогда, когда мог сообщить им нечто из ряда вон выходящее. За сорок лет его шляпа ни разу не переменила своего места на полке в клубном гарде­робе.

Он был воплощенной сосредоточенностью. И это сделало его в глазах современников неисправимым чудаком. Но это же сделало его исследователем крупнейшего масштаба.

Архивные труды Максвелла были щедро вознаграждены:

иные из теоретических и экспериментальных достижений Ген­ри Кавендиша выглядели почти неправдоподобно — настолько опередил он свое время. Максвелл решил повторить весь путь его математических и лабораторных исканий. Он переписал от руки манускрипты Кавендиша и заново провел его опыты!

Выяснилось: за двенадцать лет до Шарля Кулона лондон­ский отшельник установил с высокой степенью точности куло-новский закон взаимодействия электрических зарядов. Выяс­нилось: за шестьдесят пять лет до Фарадея он открыл влияние среды на течение электрических процессов, в ней совершаю-

82

щихся. И для разных сред экспериментально определил чи­сленную величину, характеризующую это влияние: диэлектри­ческую постоянную. Так, задолго до Фарадея он пришел к от­рицанию actio in distans — «действия на расстоянии» — дей­ствия через пустоту.

Разумеется, ни Кулон, ни Фарадей не подозревали, что у них был предшественник. Однако не менее замечательно дру­гое: в обширном наследии Генри Кавендиша не нашлось физи­ческих истин, которые ко времени Максвелла уже не стали бы достоянием науки. Природе некуда укрыться от зоркости уче­ных. А время не проходит даром. И к 70-м годам XIX века, когда создавалась Кавендишевская лаборатория, все, что су­мел сам Кавендиш выведать у природы, сделалось лишь ма­лой частью накопленных физикой сведений о законах электри­чества и магнетизма.

Да и весь облик физики изменился. Самый дух физического мышления стал иным. Во времена Кавендиша еще только разрушалась натурфи­лософская вера в существование независимых флюидов, ис­точаемых и поглощаемых телами: были флюиды разноименных электричеств, флюид магнетизма, флюид огня — флогистон, флюид тепла — теплород...

Во времена Максвелла идея единства природы уже стано­вилась из философски-гадательной предметно-научной. Про­грамму поисков этого единства завещал еще Фарадей:

...Как быстро растут наши знания о молекулярных силах, с какой яркостью каждое исследование выявляет их важность и делает изучение их привлекательным. Еще немного лет назад магнетизм был для нас темной силой, действующей на очень немногие тела; теперь же мы знаем, что он действует на все тела и находится в са­мой тесной связи с электричеством, теплотой, химическим действием, со светом, кристаллизацией, а через послед­нюю — с силами сцепления. При таком положении вещей мы чувствуем живую потребность продолжать наши работы, воодушевляемые надеждой привести магнетизм в связь даже с тяготением.

(Почти эйнштейновская программа поисков единой теории поля! Не правда ли?)

Стал иным и стиль лабораторных изысканий. Максвелл был и поражен и пленен отважной изобретатель­ностью Генри Кавендиша, когда установил, что для определе­ния силы тока тот пользовался собственным телом как галь-

6* 83

нанометром. О величине тока Кавендиш научился судить по относительной силе удара, который сотрясал его, когда он за­мыкал собою электрическую цепь. Рассказ об этом вызывал удивление у всех. Самоотверженные посетители лаборатории просили Максвелла проверить, могут ли и они служить хоро­шими гальванометрами. Он с улыбкой подвергал их этому ис­пытанию.

А вокруг поблескивали полированным деревом, металлом и стеклом отличные приборы для электрических измерений, и среди них — разные системы впервые придуманного Ампером в 1820 году измерителя силы тока. Хронология таких изобре­тений обычно не привлекает внимания. Ее не знают даже фи­зики. И современникам Максвелла' уже казалось, что эти при­боры «были всегда».

Но нет, всегда их не было! Между эпохой Кавендиша и эпохой Кавендишевской лаборатории как рубеж, разделяющий несхожие времена, пролегла широкая полоса промышленной ре­волюции. В эти десятилетия родился и зашагал по земле век пара и электричества. Не так уж важно, было ли естествозна­ние его отцом, матерью или только повивальной бабкой. Нет нужды точно соразмерять роль естественных наук с ролью ис­торических факторов, участвовавших в рождении этого века. Но разве не очевидно, что именно тогда физика впервые за­явила о себе как реально ощутимая сила истбрии? А разбу­женные ею возможности технического прогресса стали менять ее собственный облик.

...Физики пробудили мечтательность инженеров: «Нельзя ли электрическим телеграфом соединить Европу с Америкой?» Деловые люди спросили: «А что для этого нужно?» Инженеры ответили: «От вас деньги, от физиков теория!» И проблема вер­нулась к тем, кто вызвал ее к жизни. Оттого-то в 50-х годах молодой Вильям Томсон начал изучать распространение элект­рических импульсов вдоль проводов. Но ему понадобилась те­ория электрических колебаний. Ее не было. Он стал ее разра­батывать. Так появилась в 1853 году его знаменитая формула для периода колебаний в электрическом контуре. Трансатлан­тический кабель начал регулярно работать через пятнадцать лет. А еще через двадцать пять — юный новозеландец, воз­мечтавший уже о беспроволочном телеграфе, пользовался фор­мулой лорда Кельвина, не догадываясь, что она плод не толь­ко чистого познания, но и законное дитя «обратной связи» ме­жду физикой и историей!

Сама Кавендишевская лаборатория была порождением этой обратной связи: великодушие седьмого герцога Девонширского

84


было, кроме всего времени.


прочего, замотивировано потребностями




физикой. Они еще могли себе это позволить. Не была сверх­обычной и почти равная плодотворность исканий Рэлея в раз­нообразных направлениях. Это отличало и Максвелла, и Гельм-гольца, и Кельвина... Словом, едва ли не всех больших. На то они и слыли большими физиками!

Но в рэлеевских трудах было и Другое: в них уже как бы притаилась неизбежность будущего ограничения интересов ис­следователя. Видимая необузданность этих интересов сдержи­валась изнутри. Переходя из одной области физики в другую, Рэлей всюду обращал внимание прежде всего на волновые и колебательные процессы. Все равно какие — звуковые, ме­ханические, световые, невидимые электромагнитные... Сквозь разнообразие просвечивало единство. Он словно развенчивал собственный универсализм. И получалось так, что всю свою долгую жизнь он посвятил преимущественно одной области не­ведомого — физике колебаний и волн. Он, в сущности, ока­зался однолюбом. И эту его верность высоко оценила исто­рия физики XIX и .начала XX столетия.

Однако, как это часто бывает, его имя приобрело широ­чайшую популярность по совсем другой причине. Вместе с Вильямом Рамзеем он открыл инертный газ аргон. Открытие было сенсационным. Всеобщий интерес к нему — заслужен­ным. Впервые обнаружилось существование химических элемен­тов, не вступающих в Химические реакции!

Впрочем, все это происходило уже в 1894 году — через десять лет после того, как Рэлей оставил кавендишевскую профессуру. (Он с самого начала согласился только на пяти­летний срок директорства.)

Был он и вправду достойным преемником Максвелла. Но у каждого свой стиль. В течение пяти лет Рэлей тоже почти ежедневно приходил в лабораторию, однако часы его посеще­ний были заранее регламентированы. Это не, походило на макс-велловские импровизации. И появлялся он в стенах Кавендиша по-другому. Однажды, правда, когда он уже покидал пост ди­ректора, это превратилось в настоящую церемонию. Торжест­венную и довольно старомодную. И тогда воочию стало видно, каким пиететом пользовалось его имя в Кембридже. Рэлей по­явился в алой мантии и отнюдь не в сопровождении собаки. Впереди выступали два университетских педеля-эсквайра. Они шли, опустив долу длинные серебряные жезлы. Подобной че­сти удостаивался только канцлер университета. Уже перед ви­це-канцлером педели намеренно задирали свои булавы как можно выше, дабы показать презрение к столь малому ве­личию.

86

Педели чуяли правду. Вслед за Максвеллом Рэлей заве­щал кавендишевцам великолепные традиции экспериментатор­ской одержимости, неунывающего долготерпения и веселой предприимчивости.

В рэлеевском фольклоре, между прочим, есть рассказ о том, как он решил проверить некоторые особенности «чув­ства цвета» у разных людей.

Смешение красного и зеленого в определенной пропорции может вызывать ощущение желтого. Одинакова ли эта пропор­ция для любой пары глаз? С помощью картона, сургуча, стек­лянных линз и призмы Рэлей соорудил нужный аппарат. Эта простота изобретательности стала традиционной для кавенди-шевцев: с годами их лаборатория заслужила даже лестно-шут­ливое прозвище — «Веревочно-сургучная»... В своем опыте Рэлей принял за контрольный эталон желтого натриевое пла­мя. Проверяли зрение всех желающих. И оказалось, что у большинства ощущение желтого цвета появляется при одном и том же соотношении зеленого и красного. Но встретились и аномалии: трем братьям Бальфурам зеленого понадобилось не­обычно много. Очевидно, это была наследственная черта. Вме­сте с тем Артур Шустер выяснил, что у Максвелла нужная пропорция была сдвинута в красную сторону. И у Дж. Дж. Томсона — тоже! Немедленно напрашивался вывод нового фи­зического закона: этот «красный сдвиг» — видовой признак кавендишевских профессоров... Но, к огорчению теоретиков, у Рэлея и Резерфорда все было в норме.

...Оставляя в 1884 году кавендишевскую профессуру, Рэ­лей сам назвал своего преемника. Его выбор одобрили Кель­вин, Габриэл Стоке и сравнительно молодой еще сын Чарльза Дарвина — кембриджский профессор математики и астроно­мии Джордж Говард Дарвин. Но это мнение разделяли не все. Когда о выборе Рэлея узнал один американский физик, проходивший выучку в Кавендишевской лаборатории, он тот­час собрал свои пожитки и отплыл на родину. «Бессмыслен­но работать под началом профессора, который всего на два го­да старше тебя». А один кембриджский тьютор (воспитатель-на­ставник) высказал мрачное обобщение: «...критические времена наступают в университете, если профессорами делаются просто мальчики!»

«Просто мальчику» было двадцать восемь лет. Через пол­века в своих «Воспоминаниях и размышлениях» Дж. Дж. Том-сон признался, что избрание кавендишевским профессором

87

явилось для него ошеломляющей неожиданностью. «Я чувство­вал себя, как рыбак, который со слишком легким снаряжением вытащил рыбу слишком тяжелую, чтобы доставить ее к бе­регу».

Однако Рэлей был уверен в успехе и этого — психологи­ческого — своего эксперимента.

У начинающего исследователя была короткая, но убеди­тельная научная биография. Да нет, он уже не был начинаю­щим! И однажды уже имел случай вызвать недовольство окружающих своими слишком ранними притязаниями. Сын небо­гатого издателя, он рос в окружении книг и развивался быст­рее сверстников. Четырнадцатилетним подростком он поступил в Манчестерский университет. Не принять его не могли. Но правителям университета прецедент показался опасным:

«Скоро студентов будут привозить к нам в детских колясках». И дабы уберечься от такой катастрофы, они повысили для поступающих возрастной ценз.

Необычно рано началась и его жизнь в науке. К девят­надцати годам он уже имел работу, опубликованную в «Тру­дах Королевского общества». Между тем пора студенчества была для него вовсе не безмятежной. Он рано лишился от­ца. И его постоянной заботой стало завоевание всяческих сти­пендий. К счастью, в английской системе образования они иг­рали действительно стимулирующую роль: необходимы .были реальные успехи, иначе стипендия доставалась другому. Ко­нечно, это не спасало от несправедливостей и ошибок, когда делался выбор между достойными кандидатами. Как и Резер-форд, Дж. Дж. испытал это однажды на себе: вступительной стипендии в Тринити-колледже он не получил. Но для внут­реннего роста студента всего существенней было стремление оказаться в числе достойных выбора. Как и Резерфорд, моло­дой Дж. Дж: лепил свою судьбу собственными руками.

Он появился в лаборатории в 1880 году вскоре после тор­жественного посвящения в «бакалавры с отличием». Для это­го нужно было сдать грозно-знаменитый кембриджский трай-пос — многосложный экзамен. Странное его название напоми­нало о временах средневековья. В XV столетии церемония происходила в главной церкви Кембриджа. Восседая на трай-посе — треножнике — под гулкими сводами Св. Марии, один из давно окончивших бакалавров вел диспут с прозелитом. Экзаменующему — его называли мистером Трайпосом — бы­ла дана «привилегия юмора». Он пользовался ею без стесне­ния. И спор легко превращался в издевательство над посвя­щаемым в бакалавры. А заодно — и над университетскими

88

авторитетами. Это второе обстоятельство заставило в XVIII ве­ке диспуты отменить. Но тень мистера Трайпоса осталась. И трепет перед труднейшим испытанием сохранился... Дж. Дж. выдержал экзамен бестрепетно и блестяще.

Рэлей обратил на него внимание сразу. Молодой Томсон был плодовит и неутомим. Полон идей и очень проницателен. Пер­вая же его кавендишевская работа удостоилась научной пре­мии имени астронома Адамса. Она трактовала о вихревом дви­жении. Из нее следовала полная несостоятельность бытовав­шего тогда гадательного представления об атомах как вихрях в эфире.

Дж. Дж. Томсон словно расчищал строительную площадку для собственной будущей модели атома — модели более обо­снованной, но тоже еще гадательной, которой суждено было исчезнуть, в свой черед, под натиском Эрнста Резерфорда.

А другая "работа молодого Томсона была из тех, какие сполна оцениваются не столько коллегами исследователя, сколько историками — теми, кто, по гегелевскому выражению, «предсказывает назад». Среди предшественников теории от­носительности всегда называют имена Лоренца, Фицджераль-да, Пуанкаре. Реже вспоминают Дж. Дж. Томсона. А он за­служил право прочно стоять в этом ряду. Его работа 1881 го­да о массе движущегося электрического заряда заключала в себе предвосхищение закона эквивалентности энергии и мас­сы — одного из главных следствий теории Эйнштейна.

В сущности, Томсоном руководила глубокая фарадеевская идея единства природы. Но он увидел яовый, уже вполне эйн­штейновский ракурс этой идеи: энергия должна обладатк все­общей мерой материальности — массой. Из простых сообра­жений он подсчитал, как выразился Оливер Лодж, «дополни­тельную массу, даруемую телу электрическим зарядом». Или — массу, принадлежащую энергии электромагнитного по­ля движущегося заряда...

Словом, у Рэлея были веские основания верить в безоши­бочность своего выбора. Среди кавендишевцев всегда было много' хороших физиков. Но из их когорты рэлеевской поры никто, кроме Томсона, не стал со временем ученым мирового масштаба. Доддс, Харт, Олкокк, Ньюолл, Глэйзбрук, Шоу, Серл, Фицпатрик, Мак-Конелл, Флеминг, Мидлтон... — эти имена уже ничего нам не говорят. А в Кембридже 80-х годов они звучали достаточно громко.

О томсоновском правлении прекрасно сказал Оливер Лодж:

Насколько меньше знал бы мир, если б Кавендишев-ской лаборатории не существовало на свете; но на-