Пионеры атомного века (Великие исследователи от Максвелла до Гейзенберга)

Теперь Герц ставит опыт за опытом в захватывающем дух темпе. Последовала дальнейшая проверка и подтверждение максвелловской теории. Основные эксперименты Герц мог производить только в перерывах между лекциями, так как он использовал для них свою аудиторию, площадью 14x15 метров, которая была самым большим из имевшихся в его распоряжении помещений. Зал для опытов специально оборудовался. Механик удалял все металлические предметы, которые можно было убрать, прежде всего газовые трубы и люстру. Скамейки были соединены мостками, по которым Герц мог ходить во всех направлениях со своим измерительным инструментом, проволочным кольцом примерно 30 см диаметром. Цинковая пластинка 4 м высотой, которая была укреплена на стене, служила отражателем электрических волн.

Работу экспериментатора снова можно шаг за шагом проследить по дневнику. 29 декабря 1887 года значится: "Экспериментировал. Затеняющее действие железа, рефлексия от стены и т.д.". 30 декабря: "Проследил действие через аудиторию". 31 декабря он заметил: "Устал от экспериментов". И радостно добавляет: "С удовлетворением оглядываюсь на прошедший год".

Литературным отражением этих эпохальных опытов, со всей определенностью подтверждающих теорию Максвелла, была классическая статья "О скорости распространения электродинамических эффектов", которую Герц закончил в январе 1888 года и тоже направил Гельмгольцу. После ее публикации в протоколах заседаний Берлинской Академии наук мир специалистов начал настораживаться.

Уже в марте 1888 года Герц мог сообщить своим родителям, что профессор Рентген из Гисена поздравил его в письме с его экспериментальными работами, заметив, что они являются лучшими из работ последних лет в области физики.

Рентген в то время еще не был всемирно известным первооткрывателем лучей, названных в его честь, но уже и тогда он считался выдающимся физиком-экспериментатором и пользовался заслуженным уважением как автор ряда серьезных работ. Поэтому Герц по праву гордился благоприятным отзывом старшего, проявившего себя в науке и признанного специалистами коллеги.

Но молодой исследователь не позволил себе удовлетвориться достигнутыми успехами. Ему удалось произвести и показать на прямолинейных проводах и в свободном пространстве постоянные электрические волны. Эти нередко крохотные искорки, которые он должен был с лупой отыскивать в затемненной аудитории, убедительно показывали узлы и выпуклости электрических волн. "Я считаю, писал Герц Гельмгольцу в марте 1888 года, - что волновую природу звука в свободном пространстве нельзя представить так же ясно и наглядно, как волновую природу электродинамического распространения".

Двенадцать лет спустя в своей вступительной лекции в Лейпциге Больцман сказал, что этот эксперимент "нанес почтенной теории электрического флюида такой удар, от которого она уже не смогла оправиться". Чтобы неопровержимо доказать единую сущность световых и электрических волн. Герц последовательно повторил все основные оптические опыты: отражение, преломление и поляризацию - с электрическими волнами. После первых неудач он достиг цели при помощи случайно обнаруженных им коротких волн.

С двумя большими параболическими зеркалами - цилиндрами из цинковой жести, - используя пучки электрических лучей, он мог вызывать эффект прожекторов, подобный оптическому. При помощи вылитой из твердой смолы изолирующей призмы 1,5 м высотой и 6 ц весом он добился отклонения электрического волнового пучка, соответствующего преломлению световых лучей в стеклянной призме. Наконец, он смог убедиться и в поляризации электрических волн при помощи проволочной сетки.

Благодаря этим оптическим опытам с электрическими волнами стало ясно, что невидимые электрические волны, которые распространяются по проводам и в свободном пространстве со скоростью света, ведут себя так же, как световые волны. Они различаются только по длине волн, правда, в данном случае, очень значительно: длины электрических волн в миллион раз больше, чем световых.

Таким образом, единая сущность света и электричества, которую Фарадей предполагал уже в 1845 году, а Максвелл теоретически обосновал в 1862 году, была подтверждена экспериментально. Оптика могла быть теперь включена в электродинамику так же, как акустика давно уже вошла в механику.

Одновременно была доказана несостоятельность учения об электрических силах дальнодействия. Герц, со свойственной ему осторожной манерой выражаться, сформулировал этот важный вывод так: "Освященное наукой, но неохотно принимаемое разумом господство непосредственно действующих на расстоянии сил в области электричества кажется разбитым навсегда простыми и убедительными опытами".

В классической статье "О лучах электрической силы", одной из своих самых значительных работ, Герц сообщил о своих экспериментах с вогнутым зеркалом. И эту рукопись он также послал сначала Гельмгольцу, который с радостью следил за множащимися научными успехами своего бывшего ученика, докторанта и ассистента.