Приключение великих уравнений

Совпадение было слишком разительным, чтобы не принять его во внимание. Таинственное с было равно скорости света? Но при чем тут скорость света? Максвелл настолько глубоко верил в свои уравнения, что наличие физически не очевидного коэффициента его беспокоило. Он непрерывно думал о странном явлении. И уравнения "думали". Рассмотрим первые два из них. Согласно первому, любой ток вызовет возникновение магнитного поля в окружающих областях пространства. Постоянный ток, например, вызовет возникновение вокруг него постоянного магнитного поля. Такое поле, однако, не сможет вызвать электрического поля в "следующих" областях, поскольку электрическое поле, согласно второму уравнению, возникает лишь при изменяющемся магнитном поле.

Но картина коренным образом изменяется, если первоначальный ток переменный. Вокруг переменного тока создается переменное магнитное поле, способное уже создать в "следующем" элементе пространства электрическое поле; то, в свою очередь за счет "тока смещения" создаст новое магнитное поле, а оно точно так же создаст еще дальше поле электрическое. И так будет продолжаться до бесконечности.

Другими словами, электромагнитное поле, как с поразительной ясностью понял Максвелл, распространяется в виде волны, причем волны незатухающей - энергия магнитного поля в пустоте полностью переходит в энергию поля электрического, и наоборот.

Но ведь в виде точно таких "поперечных" волн распространяется и свет! И Максвелл делает сразу два далеко идущих вывода.

Электромагнитное поле распространяется в пространстве в виде поперечных волн. Убежденный в универсальности своих уравнений, Максвелл показывает, что "свет есть электромагнитное возмущение". Родство двух явлений предчувствовал еще Ломоносов, предлагавший осуществить соответствующий опыт, а Фарадей прямо доказал единую природу явлений, осуществив эксперименты по "электромагнитному вращению света". Точно так же, как существуют излучения световые, должны существовать и излучения электромагнитные.

Электромагнитные волны распространяются в пространстве со скоростью света, то есть со скоростью 300000 километров в секунду. Скорость распространения волн зависит от свойств среды.

Признание конечной, хотя и очень большой, скорости распространения электричества и магнетизма, камня на камне не оставляло от теорий сторонников "мгновенного дальнодействия".

В предсказании электромагнитных волн Максвелл значительно обогнал свое время. Но он не мог знать, что Фарадей еще в 1832 году оставил в Королевском обществе для хранения в архивах запечатанный конверт с надписью "Новые воззрения, подлежащие в настоящее время хранению в архивах Королевского общества".

В 1938 году, через сто шесть лет, конверт этот был вскрыт в присутствии многих английских ученых. Слова, которые записаны были на пожелтевшем листке, запечатанном в конверте, потрясли всех: выяснилось, что уже Фарадей ясно представлял себе, что индуктивные явления распространяются в пространстве с некоторой скоростью, причем в виде волн.

"Я пришел к заключению, что на распространение магнитного воздействия требуется время, которое, очевидно, окажется весьма незначительным. Я полагаю также, что электрическая индукция распространяется точно таким же образом. Я полагаю, что распространение магнитных сил от магнитного полюса похоже на колебания взволнованной водной поверхности... По аналогии я считаю возможным применить теорию колебаний к распространению электрической индукции", - писал он на основании далеко идущих аналогий между электромагнитной индукцией, светом и звуком. Фарадей писал, что хотел "закрепить открытие за собой определенной датой и таким образом иметь право, в случае экспериментального подтверждения, объявить эту дату - датой моего открытия. В настоящее время, насколько мне известно, никто из ученых, кроме меня, не имеет подобных взглядов".

И Фарадей, и Максвелл не дожили до полного торжества их воззрений. Оба они умерли до того, как русские ученые Н. Н. Шиллер, П. А. Зигов, С. Я. Терешин, П. Н. Лебедев и немецкие физики Г. Герц и Л. Больцман показали полную справедливость теории электромагнитного поля Максвелла и Фарадея.

После выхода "Трактата об электричестве и магнетизме", в котором сформулирована максвелловская теория электромагнитного поля, Максвелл решает в целях популяризации и распространения своих идей написать книгу "Электричество в элементарном изложении". Максвелл работал над книгой, а самочувствие его было все хуже и хуже. Эдинбургский доктор Джордж У. Лоррейн, осмотрев ученого, объявил ему, что он болен раком и что жить ему осталось не более месяца...

Зачем, когда так ярко солнце,

Зачем, когда надежды с нами,

Зачем, когда прекрасна жизнь,

Такая боль приходит?

Джеймс Клерк Максвелл.

Максвелл спокойно перенес удар. Он вообще никогда ни на что не жаловался, - и поспешил в Кембридж, где его ждали рукопись "Электричества" и тяжело больная жена.

В Кембридже царило уныние - "Максвелл уходит". Эти печальные слова то и дело звучали в гулких коридорах и на пустынных кембриджских ноябрьских улицах.