Максвелловская научная революция

Но на самом деле правильнее было бы сказать, что Максвелл положил начало не столько объединению электродинамики и теории магнетизма, сколько объединению британской и континентальной традиций – полевой и корпускулярной традиций рассмотрения электромагнитного взаимодействия. Несмотря на то, что сам Максвелл был бы, возможно, не в восторге от того, что впоследствии сделали с его электродинамикой О. Хевисайд и Г. Лоренц, согласно Лоренцу заряды и поля – две одинаково независимые сущности электромагнитных процессов. Очень возможно, что под влиянием Фарадея Максвелл в большей мере склонялся к первичности поля по отношению к веществу – в полную противоположность немецким теоретикам Веберу и Нейману, хотя и непросто найти в его работах прямые указания на предпочтение именно этой точки зрения.

И она, к тому же, плохо согласуется с его кантианскими наклонностями.

Но это все – наши гипотезы. А суровая реальность – это статья [II], изобилующая диаграммами и многочисленными упоминаниями о заряженных частицах, которые и переносят вращательные колебания от одного вихря к другому, и образуют электрический ток, и переносят электромагнитные волны и т.д. и т.п. Как позже язвительно отмечал Пьер Дюгем (правда, в своей книге о работах ученика Максвелла – британского физика Оливера Лоджа) «мы надеялись попасть в мирную и строго упорядоченную обитель дедуктивного разума, а попали на какой-то завод» (цит. по: Тулмин, 1984, С. 247).

Более того, как показал Сигел, в теории 1861 г. Максвелл рассматривал свет в традиционном для XIX в. духе – как торсионные волны в эфире. Но у него они отличны от смещений и натяжений, соответствующим электрическим и магнитным полям. Магнитные и электрические поля соответствуют колебаниям небольших, локальных участков эфира, в то время как поперечные торсионные волны соответствуют колебаниям гораздо больших по размерам участков.

В итоге, основным достижением статьи [II] некоторым современникам Максвелла представлялось утверждение, согласно которому «свет состоит в поперечных колебаниях той же среды, которая является причиной электрических и магнитных явлений». Но и этот результат выглядел достаточно сомнительным. Как отмечает Сигел, Максвелл не приводит точных расчетов близости его вычислений скорости магнитоэлектрических колебаний тем измерениям, которые Физо проделал для скорости света.

«Проделав эти расчеты, мы находим, что два этих числа отличаются только на 1,3 %. Совпадение довольно большое – фактически, слишком большое, как отметили бы скептики» (Siegel, p. 136).

Основная аппроксимация, сделанная Максвеллом в его расчетах, состояла в аппроксимировании вихревых ячеек в некоторых случаях сферическими поверхностями; в некоторых других случаях Максвелл утверждал, что формы ячеек значительно отклоняются от сферичности. Например, рассчитывая движения маленьких частиц, Максвелл предполагал, что каждая из них должна всегда находиться в контакте с двумя поверхностями соседних ячеек. Это предполагает, что ячейки заполняют все пространство, за исключением тех его областей, которые заняты самими частицами; об этом же говорит использование соответствующих уравнений в II, описывающих процесс распространения волн. Понятно, что в этих случаях размеры ячеек должны значительно отличаться от сферической симметрии, и все вычисления, основанные на допущениях сферической симметричности, должны рассматриваться как приближения (аппроксимации).

Более того, при подсчете давлений в веществе, приводящих к магнитным силам, Максвелл рассматривал вихревые ячейки в качестве круговых цилиндров, что, конечно, было другим отклонением от сферической формы. Сам Максвелл полагал, что подобные аппроксимации были «вероятно разумны», приводя к результату, который «ненамного отличается от правильного». Но когда уже современный исследователь, американский историк науки Д. Сигел рассчитал разницу в аппроксимации сферы цилиндром, описанным вокруг нее, он получил, что результаты будут отличаться в 1,5 раза.