История эфира

И это не случайно. То, что описывалось в волновой картине, при различных дополнительных предположениях всегда удавалось интерпретировать по-другому. Усложнения корпускулярной теории позволяли все время увеличивать область ее применимости и продлевали ей жизнь. Правда, жизнь эта постепенно, с накоплением данных, становилась совсем некрасивой, но считалось, что лучшего выхода нет. Кроме того, существовал простой факт прямолинейности световых лучей, который выглядел неразрешимой загадкой в волновой картине. А в 1808 году возникли новые проблемы, когда французский физик Э. Малюс (1775-1812), наблюдая сквозь пластинку исландского шпата свет, преломленный в окнах Люксембургского дворца, случайно обнаружил явление, которое вскоре было им правильно интерпретировано как следствие «поляризации». На самом деле, с поляризацией света (не вводя этого термина) столкнулись еще Гюйгенс и Ньютон, анализируя разделение луча на «обыкновенный» и «необыкновенный» в кристаллике исландского шпата, но это рассматривалось как единичное явление, связанное не со светом, а со специальным уникальным свойством упомянутого кристалла. Здесь же обнаружилось, что поляризация возникает при отражении от любых прозрачных сред, что она является внутренним свойством самого света, и в корпускулярной теории она естественно связывалась с ориентацией «полюсов» световых частиц. Но не было никакого разумного способа ввести степени свободы, характеризующие поляризацию, в волновой картине продольных световых колебаний плотности эфира. Нужно сказать, что интуиция не подвела Юнга и в этом вопросе: он первый сказал, что для объяснения явления поляризации нужно считать световые колебания поперечными, хотя сам тут же признал трудность такой гипотезы — ведь для этого эфир должен быть «абсолютно твердым». (В поперечных колебаниях частички эфира смещаются перпендикулярно направлению луча света, при этом они должны быстро возвращаться назад за счет огромной поперечной упругой силы. Такие свойства наблюдались в природе только в твердых телах, где частицы — атомы в кристалле, по современным представлениям, — жестко закреплены в определенных положениях. Заметим, что детальной математической теории распространения колебаний в твердых и текучих средах в то время еще не было, но качественная картина представлялась достаточно верно.)

В таких условиях в 1815 году началась работа в физике Огюста Френеля. Она закончилась через девять лет, в 1824 году, и после этого в мировой науке не осталось серьезных людей, которые взялись бы обсуждать оптику с корпускулярной точки зрения!

Еще в 1814 году, сидя в провинции, Френель в письме к брату просит его прислать элементарный учебник по физике. (Политехническая школа в Париже, которую Френель закончил в 1809 году, давала выпускникам прекрасную математическую подготовку. В сравнении с ней программа по физике кажется очень скромной: не было ни ярких преподавателей, ни хороших учебников.) В том же году он просит сообщить ему что-нибудь о поляризации света: «Ты не можешь себе представить, как мне хотелось бы знать, что это такое. Мне кажется, что Малюс сделал это открытие... Пришли мне какой-нибудь мемуар, который бы ввел меня в курс дела». И чуть позже, в том же году, то есть в 26 лет, еще не владея материалом, он пишет: «Я полагаю (речь идет об объяснении прямолинейности световых лучей. — М.В.Т.), что того же можно добиться в гипотезе колебаний, если лучше присмотреться». И далее: «Я признаюсь тебе, что испытываю большой соблазн верить в колебания особой жидкости для передачи света и тепла». Почему его выдающиеся современники, которые знали гораздо больше, такие как Лаплас, Араго, Малюс, Био и многие, многие другие, думают совершенно иначе? Что заставляет еще незрелого физика с уверенностью выбрать свой, независимый и, в конечном счете, верный путь?

В политике Френель был в то время доверчивым человеком, который многого ждал от возвращения Бурбонов. Роялистскую хартию 1814 года он считал чистосердечной и видел в ней основание свободы и начало возрождения. Ранее, в дни наполеоновской Империи, национальные победы при Аустерлице и Йене не радовали его, так как укрепляли деспотизм. В начале 1815 года Френель оказался на стороне роялистов в попытке воспрепятствовать возвращению Наполеона в Париж после бегства из ссылки с острова Эльба. Попытка, как известно, не удалась: высадившись на юге Франции, «корсиканский людоед» через 15 суток, к 15 марта 1815 года, подошел к «своему верному Парижу» уже в качестве «Его Императорского Величества». Начались 100 дней вторичного правления Наполеона, а скромный инженер О. Френель отправился в отставку и в изгнание. К счастью, он был наказан нестрого и смог поселиться у матери, в местечке Матье. После вторичной реставрации Бурбонов о нем, естественно, вспомнили не сразу. Только в декабре 1815 года он снова получил назначение — в г. Рен, в управление мостов и дорог.