Максвелловская научная революция

Следующий важный шаг состоял в модификации и улучшении приемного устройства (вторичной цепи). Сделав это, Герц приступил к проблеме распространения колебаний в воздухе. В конце 1887 г. он наблюдал стоячие волны, образованные интерференцией колебаний, распространяющихся в воздухе и в медном проводе. Полученный результат – значительно отличающаяся от скорости света скорость наблюдавшихся колебаний, – сначала сильно озадачил Герца. Он вынужден был повторить свои эксперименты осенью 1888 г., используя значительно более короткие длины волн – порядка 30 см. Теперь уже разработанная техника позволила Герцу начать серию экспериментов по отражению, преломлению и поляризации радиоволн, наглядно раскрыв потрясающую аналогию между оптическим излучением и радиоволнами (Hertz, [1888b]).

Необходимо отметить, что заголовок герцевской работы 1888 г. «О конечной скорости распространения электромагнитного действия» с современной точки зрения может характеризоваться как старомодный, поскольку сторонники максвелловской теории, особенно т.н. «максвелловцы» (the Maxwellians) никогда не употребляли термины гельмгольцевской электродинамики. И тем более они никогда не расщепляли общую электрическую силу на электромагнитную и электростатическую части. Но для тех современников Герца, которые поддерживали теорию Гельмгольца, значение полученных Герцем результатов было ясно: герцевские эксперименты делали качественное заключение о конечности распространения электромагнитной части, но ничего определенного не могли сказать об электростатической компоненте. Поэтому Герц в этой статье и делал важную оговорку: «Из этого следует, что абсолютное значение первого из всего этого – того же самого порядка, что и скорость света. Ничего до сих пор нельзя сказать определенного о распространении электростатического действия».

Правда, как отмечает цитировавшийся выше современный исследователь творчества Г. Гельмгольца и Г. Герца Роман Смирнов-Руэда, некоторые герцевские измерения, судя по всему, свидетельствовали о мгновенном характере электростатической компоненты, но до конца он не был в этом убежден. Поэтому Герц предпочитал осторожные выражения: «В силу того, что интерференции вне всякого сомнения изменяют знак после 2,8 метров в окрестности первого осциллятора, мы можем заключить, что электростатическая сила, которая в данном случае превалирует, распространяется с бесконечной скоростью» (Hertz [1888], 1983, p. 110).

По сути дела последняя часть приведенной цитаты предвещает последующий переход Герца в «максвелловскую веру». С точки зрения Герца, существование двух различных скоростей, приписываемых двум различным частям электромагнитного действия, делает задачу анализа слишком сложной. То есть из двух различных объяснений полученных данных Герц выбрал такое, которое в большей степени соответствует критерию «простоты», который им и до этого применялся постоянно к уравнениям Максвелла.

«Гельмгольц различает между двумя видами электрической силы – электромагнитным и электростатическим, – которым, до тех пор пока экспериментом не будет доказано противоположное, – приписывается две различные скорости. Интерпретация этих экспериментов с этой точки зрения ни в коей мере не является ошибочной, но она, возможно, излишне усложнена. В особом предельном случае теория Гельмгольца становится значительно проще, и ее уравнения в этом случае сводятся к уравнениям максвелловской теории; остается только одна сила, которая и распространяется со скоростью света» (Hertz [1889], 1893, p. 123).

С нашей точки зрения, именно попытка обосновать рациональность принятия более простого объяснения опытов с радиоволнами вынудила Герца «забросить» сулящие колоссальные эвристические (не говоря уже о технологических) перспективы опыты и посвятить последние три года своей и без того короткой жизни своему утопическому проекту преобразования классической механики. Об этом предельно ясно говорит в предисловии к своей книге «Принципы механики» сам Герц: «было бы чересчур поспешным попытаться основать уравнения движения эфира на законах механики до тех пор, пока мы не решим для себя окончательно, что же под этим понимать» (Hertz, 1893,p. XXI).

Герцевская «сверхзадача» состояла, в первом приближении, в элиминации понятия «силы». Но – лишь в первом приближении. На самом деле Герц ставил перед собой более амбициозную задачу – приведение опоры всей классической физики – ньютоновской механики – в большее соответствие с прагматическим «духом времени», состоящим в конструктивистском выборе самых простых, удобных, менее «вычурных» вариантов, в оперировании только с теми величинами, которые можно измерить: «мы можем ожидать найти в этих уравнениях [ электромагнитного поля] отношения между физическими величинами, которые наблюдаются на самом деле, а не между теми величинами, которые служат только для вычислений» (Hertz [1890a], 1893, p. 196).