Альберт Эйнштейн: творец и бунтарь - [15]
Но на этом дело не закончилось. Дальнейшее подтверждение волновой теории света пришло с совершенно неожиданной стороны. В 1819 г. датский физик Ханс Кристиан Эрстед обнаружил специфическую связь между электричеством и магнетизмом. Он показал, что электрический ток воздействует на магнитную стрелку компаса. Вскоре после этого французский физик Андре Мари Ампер с таким блеском провел математический и экспериментальный анализ этого явления, что его даже провозгласили Ньютоном электромагнетизма.
Тем временем выдающиеся экспериментальные открытия в области электромагнетизма сделал англичанин Майкл Фарадей. Он не получил специального образования и потому не мог столь искусно, как Ампер, применить математический аппарат для описания результатов своих экспериментов. Это обернулось большой удачей, ибо привело к революции в науке. Ампер и другие ученые сосредоточили свое внимание на том, что было доступно наблюдению, — на магнитах, проводах, по которым течет ток, прочей Аппаратуре и на измерении расстояния между ними. Таким образом, они следовали традиции, обязанной своим происхождением огромным успехам принципов механики Ньютона и закона гравитации. Эту традицию можно назвать изучением дальнодействия — действия на расстоянии. Фарадей же считал эту сторону физики второстепенной. По его мнению, самые существенные физические явления происходят в окружающем пространстве — поле, которое он в своем воображении наполнил «щупальцами». Именно эти щупальца своими «толчками» и движениями вызывают наблюдаемые электромагнитные явления. И хотя Фарадею удалось удивительно просто и точно объяснить свои эксперименты по электромагнетизму, большинство физиков — приверженцев широкого применения математики — считали представления Фарадея, не подкрепленные вычислениями, наивными.
Среди тех немногих, кто не разделял этой точки зрения, был шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл (он уже упоминался мельком в связи с поступлением Эйнштейна в Бюро патентов). Максвелл осознал, что за примитивными на первый взгляд представлениями Майкла Фарадея о поле скрывалось богатейшее физическое содержание, и безоговорочно поверил в интуицию Фарадея. Надо сказать, что и сам Максвелл обладал не менее замечательной научной интуицией. Она-то и привела его к созданию псевдомеханической модели электромагнитного поля. Максвелл и сам не считал эту модель с фигурирующими в ней вихрями и шариками сколько-нибудь правдоподобной. Она была введена как сугубо временное интеллектуальное подспорье, призванное оказать помощь в разработке подлинно серьезной физической теории. По крайней мере эта модель исключала действие на расстоянии. Какова же была присущая Максвеллу интуиция, если в этой невероятной модели оказались заложены основы электромагнетизма! Используя упрощенные понятия, Максвелл построил чрезвычайно удачную систему уравнений, описывающих электромагнитное поле. Эта система уравнений обладала замечательной симметрией, что и позволило Максвеллу чисто математическим путем прийти к выводу о существовании электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света. Эти волны, как он установил, должны обладать наряду с другими свойствами также и теми, которые Юнг и Френель экспериментально обнаружили у световых волн. В результате Максвелл заявил, что световые и электромагнитные волны — это, по сути, одно и то же.
Все это происходило в 1861–1864 гг. Но поскольку соображения симметрии выходили за границы физической достоверности, теория Максвелла вызывала лишь восхищение, однако при жизни автора не получила широкого признания. Максвелл умер в 1879 г., и в этом же году родился Эйнштейн. Теория Максвелла нашла свое подтверждение лишь в 1888 г., когда немецкий физик Генрих Герц генерировал и уловил то, что сейчас называется радиоволнами. Он неоспоримо доказал, что поведение этих волн в точности соответствовало предсказанному Максвеллом. В результате уравнения Максвелла наконец- то были оценены по достоинству. Спустя год или два Герц отметил: «С нашей, человеческой, точки зрения, волновая теория света — несомненный факт». Световые волны — это такие электромагнитные волны, чьи частоты или скорости колебания лежат в довольно узком диапазоне, причем именно их частота определяет цвет. Непосредственно увидеть электромагнитное излучение за пределами этого узкого диапазона невозможно — оно становится невидимым. Более высокие частоты — это так называемое ультрафиолетовое излучение, а еще более высокие — рентгеновское и гамма-излучение. Более низкие частоты — это инфракрасное излучение, а еще более низкие — радиоволны. Подобное обобщение весьма примечательно. Объединенные единой теорией различные типы излучения представлены членами обширного семейства электромагнитных явлений, родственных той силе, которая управляла движением магнитной стрелки компаса и так заинтриговала пятилетнего Эйнштейна. Однако довольно о свете и электромагнетизме, эту гему на некоторое время можно оставить и перейти к рассмотрению теплоты. Вы возразите, что о ней только что говорилось. Но разговор касался теплоты, в форме излучения. Раскаленное железо также обладает запасом тепла (что в наши дни объясняется микроскопическими внутренними колебаниями), которое наряду с излучением считается одной из многих форм энергии.
