Приключение великих уравнений

Но внешняя простота фарадеевского труда была обманчивой. Например, известный немецкий физик Гельмгольц вспоминал, как "часами высиживал, застряв на описании силовых линий, их числа и напряжения".

Вчитываясь в страницы "Экспериментальных исследований", Максвелл прежде всего увидел, что упреки "в нематематичности воззрений" Фарадея были несправедливыми.

"Когда я стал углубляться в изучение работ Фарадея, - писал Максвелл, - я заметил, что метод его понимания тоже математичен, хотя и не представлен в условной форме математических символов. Я также нашел, что метод может быть выражен в обычной математической форме и таким образом может быть сопоставлен с методами признанных математиков".

Режим дня Максвелла непостижим: он спал с пяти до половины десятого вечера. Затем - занятия до двух ночи. С двух до половины третьего гимнастика: беготня по лестницам и коридорам преподавательского общежития (можно представить себе силу возмущения общественности - впрочем, тогда стены были толще). Затем - сон до семи утра. С семи утра - новый рабочий день.

Но не форма волновала Максвелла. Он искал и непрерывно находил в трудах Фарадея прежде всего новые прогрессивные физические воззрения.

К фарадеевской концепции "поля" Максвелл присоединяется безоговорочно. Нравятся ему и силовые линии Фарадея. Максвелл видит, что Фарадей постепенно отходит от силовых линий как геометрических символов к вполне реальным силовым линиям, обладающим, например, упругостью, стремящимся пойти по кратчайшему пути, отталкивающимся друг от друга.

"...Не следует смотреть на эти линии как на чисто математические абстракции. Это - направления, в которых среда испытывает натяжение, подобное натяжению веревки или, лучше сказать, подобное натяжению собственных наших мускулов", - писал Максвелл.

Максвеллу нравится, что Фарадей признает рациональное зерно, имеющееся в работах чуждых ему по духу и манере исследователей, например Ампера. Так, он принимает целиком идею кругового магнитного поля, окружающего провод с электрическим током.

Максвеллу идея тоже кажется правильной. Более того, тезис "каждый электрический ток окружен магнитным полем" легко ложится в рамки относительно несложных математических символов и операций. "Легкость" и "несложность", конечно, весьма относительные. Максвелл отдал своей теории электромагнитного поля полжизни. Математические формулы, о которых идет речь, изучаются современными студентами в курсах высшей математики и теоретической электротехники лишь на старших курсах высших учебных заведений. Однако гений Максвелла был "легким" - все, знавшие его, не уставали повторять, что он делал свои открытия, как бы играя. Такому впечатлению способствовала и манера Максвелла заходить в лабораторию как бы между прочим, по пути, проходя мимо, иной раз с собакой. Эта манера, повторенная в сотнях экземпляров другими английскими физиками, подражавшими Максвеллу, если вы помните, юмористически описана в сборнике "Физики шутят".

Итак, и Ампер и Фарадей считали, что каждый электрический ток окружен магнитным полем. Максвелл решает записать этот тезис в форме уравнения.

Здесь - вектор напряженности магнитного поля.

- вектор плотности электрического тока, каким бы путем этот ток ни возник.

- некоторая постоянная.

Смысл этого выражения может быть понят относительно легко даже неспециалистом.

Обозначение rot - сокращение от слова rotor - вихрь. (Максвелл использовал слово curl - завиток); операция rot, грубо говоря, показывает в данном случае, что вектор напряженности магнитного поля вращается вокруг вектора тока плотностью .

Другой, сразу же завоевавшей признание Максвелла идеей, стало представление Фарадея о природе электромагнитной индукции - то есть возникновении электричества в контуре, число магнитных силовых линий в котором изменяется то ли вследствие относительного движения контура и магнита, то ля вследствие изменения магнитного поля.

Эта зависимость также вполне укладывалась во внешне формальные математические операции. После многолетних трудов Максвелл записал следующую строку:

Здесь - вектор электрического поля;

- вектор магнитной индукции поля;

- некоторая постоянная величина, о которой нам предстоит еще говорить.

Максвелл, рассказывают, обладал способностью читать лекцию для трех человек с тем же воодушевлением и подъемом, что и перед огромной аудиторией.

Максвелл писал (и изредка публиковал под псевдонимом ) стихи. Вот одно из его стихотворений:

Наш мир, может, несколько страшен,

И жизнь наша - без толку труд.

Все ж буду работать, отважен.

Пускай меня глупым зовут.

Большое место в его поэтическом творчестве занимают сатирические стихи: "Доказательство нецелесообразности чтения лекций в ноябре", "Проблемы динамики" (юмористическое решение дифференциального уравнения), "Лекция по физике для молодых женщин" (место действия - уютная комнатка, тема лекции зеркальный гальванометр Томсона, аудитория - один человек), "Кошачья колыбельная", "Парадоксальная ода", посвященная автору книги "Парадоксальная философия".