Максвелловская научная революция

Кроме этой аппроксимации, в которой он отдавал себе отчет, Максвелл, как отмечал еще П. Дюгем, сделал по меньшей одну явную ошибку в расчетах. Проблема была связана с константами упругости вещества, так что из уравнения для скорости волны выпал фактор 2. Если мы примем во внимание описанные выше обстоятельства, мы должны будем заключить, что отношение m/ρ_m должно отличаться от максвелловского в 3-4 раза, а корень квадратный из него – в 2 раза. Поэтому Максвеллу невероятно повезло, что он все-таки получил правильное выражение для скорости распространения поперечных колебаний в эфире. Судя по всему, он, как впоследствии и Эйнштейн (в 1905) при рассмотрении явления синхронизации часов, просто выбрал самое простое соотношение, связывающее скорость электромагнитных возмущений со скоростью света. Но все его выкладки не были строгим доказательством, поскольку они явно основывались на расчетах, справедливых только относительно сконструированных (гибридных) моделей. Строго говоря, его расчеты доказывали то, на чем они были основаны: что электромагнитный и светоносный эфиры – одно и то же вещество.

На чем же основывалась его вера? – Отчасти – на интуиции. Как говаривал о Максвелле еще его кембриджский наставник (тьютор) Хопкинс, «этот человек просто не может думать о физических предметах неверно».

Это тем более характерно для творчества Максвелла, если учесть, что он и сам осознавал важную роль, которую подсознательное играло в его творчестве. В самом деле, «я верю в то, что где-то в человеческом сознании есть отдел, управляемый независимо от рассудка, где вещи [идеи, духовные образования] подвергаются брожению и отвариваются до тех пор, пока они при появлении на свет не станут ясными» (Максвелл, цит. по: Mahon, 2003, p. 95). Или, как он признавался в другом месте и по другому поводу, «то, что делается тем, что я называю самим собой, делается, как я это чувствую, чем-то большим чем я сам во мне» (Mahon, 2003, p. 173).

Одним из основных недостатков гипотезы «тока смещения» было отсутствие ее независимых экспериментальных подтверждений. Определенный выход из ситуации состоял в попытках сделать такие выводы из новой теории молекулярных вихрей, которые можно было бы подтвердить экспериментально. И Максвелл вывел два таких следствия: первое относилось к индексу преломления диэлектрика, а второе – к описанному выше вращательному эффекту Фарадея. Первое предположение было подтверждено в 1870-х гг. (Максвелл даже обращался к Фарадею и Томсону за помощью), а второе потребовало для своего подтверждения модификации, выходящей далеко за пределы максвелловской электродинамики (в область лоренцевской теории электронов и эффекта Зеемана).

Среди возможных причин, побудивших Максвелла ввести ток смещения, в учебно-методической литературе до сих пор (вслед за Хевисайдом) обсуждается симметрия уравнений (М-1) по векторам E и H. Если j = 0, то эти уравнения переходят друг в друга при замене E→-H, H→ E. Этот вопрос подробно рассматривался в статье Борка (1968), справедливо отметившего, что ни текст максвелловских работ [I] – [IV], ни другие его публикации не дают никаких оснований утверждать, что ток смещения введен для придания уравнениям указанной симметрии. Представляется невероятным, что Максвелл, введя ток смещения по соображениям симметрии, ни разу не обратил внимание читателя на эту симметрию.

В итоге, наиболее важный результат предложенной Максвеллом системы уравнений состоял в «упрочении возможности того, что электромагнитные волны могут распространяться со скоростью, которая может быть подсчитана при помощи результатов чисто электрических измерений» (Sengupta & Sarkar, 2003,p. 16). Важно подчеркнуть, что ни в одной из своих работ Максвелл ничего не написал ни о возможности генерации света, ни о том, что могут существовать другие, несветовые электромагнитные волны подобные радиоволнам или рентгеновскому излучению.