Краткая история науки

Опыты по отправке сигналов по проводам начались в первые годы девятнадцатого века, но стабильно действующее устройство создал американец Сэмюэл Морзе (1792–1872). В 1844 году он отправил послание на расстояние в тридцать восемь миль (используя азбуку Морзе, которая носит его имя), из Вашингтона, столицы США, в Балтимор.

Телеграфное сообщение сравнительно быстро охватило весь мир, и британцы использовали его для установления связи между отдаленными уголками своей огромной империи. Появилась возможность для людей из разных концов света общаться друг с другом, а новости стали в полном смысле слова новостями, поскольку рассказывали о том, что произошло совсем недавно.

Фарадей пришел к идее «поля», пытаясь объяснить, почему электричество и магнетизм обладают такими удивительными свойствами. Поля (пространства влияния) использовались учеными и ранее, когда они выдвигали гипотезы по поводу разных химических реакций, электричества, магнетизма, света и гравитации. Подобные явления имеют место, как они думали, в особом пространстве, или поле, точно так же как в определенные игры можно играть только на специальной доске или площадке.

Фарадей сделал эту идею центральной в своих гипотезах, касающихся электричества и магнетизма. Он утверждал, что куда важнее определить область воздействия некоего феномена, чем беспокоиться слишком сильно по поводу того, что такое на самом деле свет, электричество или магнетизм.

Ну и сила электрического поля может быть показана в экспериментах.

Фарадей не мог поверить, что нечто вроде гравитации в состоянии распространять свое воздействие через вакуум, так что он предполагал – такая вещь, как абсолютная пустота, невозможна. Следовательно, доказывал он, космос наполнен очень тонкой субстанцией, именуемой «эфир».

Гипотеза эфира (ничего общего не имеющего с анестезирующим газом того же имени) дала ученым возможность объяснить многие вещи посредством прямого воздействия. Например, «поля» Фарадея вокруг электрических проводников или магнитов могли быть результатом того, что ток или магнит активизируют очень тонкую материю, из которой состоит эфир. Гравитацию тоже было легче понять как возмущение эфира, иначе она выглядела странной оккультной силой наподобие тех магических воздействий, с которыми имели дело алхимики древности и в которые не мог верить современный ученый вроде Фарадея.

«Эфир» не является чем-то таким, что можно увидеть или потрогать, но физики верили, что он объясняет результаты их экспериментов. В Британии эта концепция использовалась до начала двадцатого века, когда опыты продемонстрировали, что ничего подобного на самом деле не существует.

Но большинство других идей Фарадея оказались много более полезными, ученые более позднего времени развили их и обеспечили электричество, магнетизм и многие другие феномены настоящим математическим описанием. Бывший переплетчик стал последним великим деятелем в истории естественных наук, не использовавшим математики.

Человеком, который надежно зафиксировал наследие Фарадея, стал Джеймс Клерк Максвелл (1831-79), первый из нового поколения математически подкованных экспериментаторов. О нем часто говорят с тем же восхищенным придыханием, как о Ньютоне или об Эйнштейне, и не зря – он был одним из самых креативных физиков всех времен.

Максвелл родился в Эдинбурге, получил там образование, а затем перебрался в Кембридж. Он ненадолго вернулся в Шотландию, где преподавал, но в I860 году устроился на работу в Кингс-колледж (Лондон), где и провел наиболее продуктивные годы.

Еще ранее он описал кольца планеты Сатурн, в Лондоне он занялся теорией цвета и сделал первую цветную фотографию. Максвелл всегда интересовался электричеством и магнетизмом и связывал эти феномены вместе: после его работ физики смогли использовать математику для описания электромагнетизма.

Максвелл обеспечил математические инструменты и уравнения для описания поля Фарадея. Его расчеты показали, что электромагнитная сила – это волна, и это оказалось одним из самых важных открытий в физике. Эта волна путешествует со скоростью света, и мы сейчас знаем, что свет и энергия от солнца приходят к нам в виде электромагнитных волн.

Таким образом. Максвелл предсказал существование разнообразных волн, о которых мы знаем: радиоволны, что делают возможным радиовещание, микроволны используются в микроволновых печках, ультрафиолетовые и инфракрасные находятся за пределами нашего поля зрения, и там же существуют рентгеновские или гамма-волны (они же лучи). Все эти волны не являются частью повседневной жизни, мы не воспринимаем их непосредственно. Ничего удивительного, что большинство этих форм энергии еще не были открыты, когда Максвелл заявил о возможности их существования, и поэтому на то, чтобы понять всю гениальность его догадок, понадобилось время.

Его «Трактат об электричестве и магнетизме» (1873), по всей вероятности, самая важная работа по физике, появившаяся между «Началами» Ньютона и трудами двадцатого века.