Джеймс Клерк Максвелл (James Clerk Maxwell)

s 025 1

13 июня 1831 – 5 ноября 1979 гг.

   Джемс Клерк Максвелл, родился 13 июня 1831 г. в Эдинбурге (Шотландия). Еще с детства в нем отчетливо проявлялась пытливая, самостоятельная мысль, направленная по преимуществу на выяснение причин различных явлений природы. Развитие его шло очень быстро. Уже в 1846 г., не достигнув еще 15 лет, он разработал и описал механический способ черчения овалов. Эта работа представляла столь большой научный интерес, что была доложена проф. Форбсом Эдинбургскому Королевскому Обществу и затем напечатана.
   По окончании университета в Эдинбурге и колледжа в Кембридже Максвелл с 1856 по 1865 гг. преподавал физику в Абердинском университете и затем в Лондонском королевском колледже; за время пребывания в Лондоне он принимал деятельное участие в работах Британской ассоциации развития наук, выполнив, в частности, большую работу по установлению единицы электрического сопротивления и по точной проверке закона Ома.
   С 1865 по 1871 г. Максвелл жил уединенно в своем поместье Гленлере, вынашивая свои глубокие идеи и подготавливая издание «Трактата по электричеству и магнетизму». В 1871 г. Максвелл принял предложение занять кафедру физики в Кембридже и стать директором Кэвендишевской физической лаборатории, постройка которой производилась под его непосредственным наблюдением и руководством и была закончена в 1874 г. Эта лаборатория была первым в Англии самостоятельным исследовательским и учебным физическим институтом.
   В 1873 г. Максвелл выпустил в свет свой «Трактат по электричеству и магнетизму», стяжавший ему мировую славу. 5 ноября 1879 г. Максвелл скончался, успев перед смертью издать труды Кэвендиша и тем почтить память ученого, имени которого была посвящена возглавлявшаяся Максвеллом лаборатория.
   Научная деятельность Максвелла охватывала самые различные области физики, и везде он сделал большие вклады в науку своими оригинальными исследованиями. Уже в возрасте 25 лет он приобрел широкую известность среди астрономов всех стран своей большой работой «Об устойчивости движения колец Сатурна», за которую он получил премию Адамса. Эта работа, где была развита идея беспорядочного движения мелких частиц системы (колец Сатурна) при одновременной упорядоченности движения системы в целом, привела его затем к исследованиям в области кинетической теории газов, где та же идея была проведена с неменьшим успехом. В этих исследованиях Максвелл установил с помощью статистического метода закон распределения скоростей молекул, а также законы трения в газах и пр.
   В работах по теоретической оптике он выдвинул теорию совершенного оптического прибора, предполагавшую, что (изучение прибора в целом должно предшествовать изучению его конструктивны особенностей, и на основе этой теории установил ряд важных математических зависимостей.
   Другая серия работ Максвелла по оптике был посвящена восприятию цветов и цветовой слепоте; за эти работы, основанные на экспериментах, выполненных чрезвычайно искусно, Максвелл получил медаль Румфорда. В области теоретической механики и термологии (термин, предложенный Фурье и Ампером) он, помимо — оригинальных исследований, дал глубоко продуманные монография «Материя и движение» и «Теория теплоты», представляющие образец научно-популярного изложения.
   Однако при столь разносторонней научной деятельности Максвелла центр тяжести последней лежал все же в области электричества и магнетизма. Ко времени выступления Максвелла существовали две диаметрально противоположные теории (дальнодействия и близкодействия), служившие для объяснения электрических и магнитных явлений. Вебер, Ампер, Пуассон и др. создали и тщательно разработали в математическом отношении теорию, объяснявшую эти явления (взаимодействия электрических зарядов, магнитов, проводников, обтекаемых током, и пр.) силами, действующими на расстоянии, и долго не придавали значения среде, в которойога происходят. Наоборот, Фарадей на основе своих опытов выдвинул, как известно, превалирующую роль промежуточной среды, приходящей вблизи наэлектризованных и намагниченных тел в состояние напряжения (электротоническое состояние) и заполненной электрическими и магнитными силовыми линиями; последние своими упругими деформациями обусловливают явления, наблюдаемые в электрическом и магнитном полях.
   Спор между этими теориями оставался неразрешенным, а богатый математический аппарат теории дальнодействия давал ей даже формальное преимущество перед теорией близкодействия. Последняя, наоборот, обладала тем преимуществом, что базировалась на чисто физических (хотя в известной мере и механистических) представлениях. Однако до работ Максвелла она оставалась незавершенной, поскольку не была разработана математически и не связывала электрические и магнитные явления с временем (хотя уже Фарадеем было открыто явление электромагнитной индукции, аналогичной механической инерции в смысле замедления скорости процесса).
Вместе с тем эта теория была изложена Фарадеем в своеобразном, непонятном для его современников языке при полном отсутствии математических формул, вследствие чего ее признание тормозилось.
   Ближайшей задачей Максвелла было показать, что идеи, выдвинутые Фарадеем, не противоречат математическим формулам, в которые Пуассон, Вебер и др. облекли законы электричества и магнетизма, и что его идеи бросают яркий свет на эти формулы и способствуют дальнейшему расширению знаний об электромагнетизме. В значительной мере эта задача была выполнена Максвеллом уже в первой его работе по электромагнетизму, а именно в работе «О фарадеевых силовых линиях». Особенное внимание Максвелл обратил здесь на идею Фарадея об электротоническом состоянии диэлектриков.
   В следующей работе «О физических силовых лвиях» он предпринял попытку изучить и объяснить явления, происходящие в диэлектриках, с механической точки зрения и иллюстрировал свои воззрения с помощью механической модели диэлектрика, — ближайшим образом эфира, который Максвелл рассматривал как диэлектрик с диэлектрической постоянной равной единице. Он скоро убедился в том что механические представления недостаточны для объяснения столь сложных явлений, но эта работа и, в частности, модель диэлектрика, а также размышления о возможных механизмах, могущих иллюстрировать процессы в диэлектриках и в эфире, как разновидности последних, сыграли большую роль в последующем развитии идей Максвелла. В дальнейшем он продолжал пользоваться механическими моделями, но избегал детализировать их и искал общих предпосылок, которые могли бы послужить основой теории электромагнитных явлений. Воспользовавшись в качестве таких предпосылок общими уравнениями движения Лагранжа, он в третьей своей работе по электромагнетизм дал «динамическую теорию электромагнитного поля». Наконец, в 1873 г идеи Максвелла получили детальную разработку и наиболее полную формулировку в его знаменитом «Трактате».
   Общий ход развития идей Максвелла может быть представлен приблизительно в следующем виде.
   В процессе размышления относительно процессов, происходящих в диэлектриках, Максвелл обратил особенное внимание на аналогию между электрическими и магнитными явлениями. Базируясь на молекулярной теории магнетизма Ампера и идеях Фарадея в области магнетизма, он объяснил электротоническое состояние как состояние, выражающееся в форме «смещения» молекулярных зарядов (поляризация диэлектрика). Электрическое смещение имеет место лишь в пределах молекул (заряды в диэлектрике являются связанными); однако процесс смещения зарядов следует рассматривать как процесс, аналогичный переносу некоторого количества электричества через проводник о той разницей, что при исчезновении причины, производящей поляризацию диэлектрика, в последнем происходит смещение электричества в обратном направлении под действием «электрической упругости».
   «Что бы ни представляло собою электричество я что бы мы ни понимали под движением электричества, явление, которое мы назвали электрическим смещением, есть движение электричества в том же смысле, как перенос некоторого количества электричества по проводу есть движение электричества; разница заключается лишь в том, что в диэлектрике имеет место сила так называемой электрической упругости, которая действует противоположно электрическому смещению и заставляет электричество переместиться обратно, когда э. д. с. перестает действовать; в то же время в проводнике электрическая упругость непрерывно уступает под действием э. д. с., так что возникает действительно ток проводимости»
   Исходя из этих соображений, Максвелл пришел к идее тока смещения, как процесса смещения электрических зарядов. В проводниках ток обычно имеет место при наличии замкнутого контура, тогда как по отношению к смещению в диэлектриках ни о чем подобном говорить не приходится; однако явление зарядного тока конденсатора показывает, что также и в проводниках могут проходить токи при отсутствии замкнутого контура. Кроме того, длительность зарядного тока и тока смещения одинакова, а количество смещенного электричества равно количеству электричества, протекшему при зарядке конденсатора через проводниковую цепь. Отсюда Максвелл сделал вывод, что зарядный ток конденсатора следует рассматривать не как «незамкнутый ток» (так рассматривали этот ток до Максвелла), а как ток, который дополняется током смещения до степени замкнутого тока; поскольку же незамкнутость какой-либо цепи сводится к наличию последовательно включенного в нее диэлектрика, т. е. всякая «незамкнутая цепь» теоретически приводится к схеме конденсатора, то Максвелл расширил указанный вывод, выдвинув положение, что незамкнутых токов вообще не существует. В полупроводниках имеет место как ток проводимости, так и ток смещения, и полный ток выражается суммой того и другого.
   Идеи тока смещения и замкнутости всех токов не могли, конечно, сразу получить общее признание: токи смещения не обусловливают выделения тепла и имеют место только в переменном поле. Однако, исходя из общих идей Фарадея о неразрывной связи между явлениями в проводниках и окружающей среде, Максвелл выдвинул смелую гипотезу, что ток смещения, будучи аналогичен всякому току и особенно зарядному току конденсатора, также вызывает появление магнитного поля. Вместе с тем Максвелл еще более развил аналогию между токами смещения и токами проводимости.
   Руководясь всегда идеей неразрывной связи между током и полем и учитывая, в частности, то обстоятельство, что приложение разности потенциалов и диэлектрику (конденсатору) влечет возникновение электрического поля, которое, электрически деформируя диэлектрик, вызывает ток смещения, — Максвелл перенес это представление также на проводники: он предположил, что э.д.с., появляющаяся под действием переменного магнитного поля, обусловливает собою прежде всего электрическое поле, вызывающее затем, в свою очередь, электрический ток. Математическая обработка этих гипотез привела к так называемым первому и второму уравнениям Максвелла, выраженным — в соответствия с идеями Фарадея—в форме функциональной зависимости между электрическим и магнитным полями и характеризующим их тесную связь и взаимодействие.
   Первое уравнение гласит: всякое изменение электрического поля (во времени) влечет возникновение магнитного поля. Это уравнение представляет, по существу, обобщенное выражение открытого Эрстедом и облеченного в математическую форму Био и Саваром свойства электрического тока (тока проводимости) вызывать вокруг себя магнитное поле. Такое распространение открытого Эрстедом соотношения на токи смещения придавало последнему общность, которая еще более увеличивалась вследствие того, что уравнение Максвелла охватывало явление Эрстеда в его общей форме, т. е. в форме нестационарного процесса. Второе уравнение Максвелла является обратным первому и выражается в следующей форме: переменное магнитное поле вызывает появление электрического поля (независимо от того, имеют ли при этом место токи проводимости или токи смещения); это уравнение представляет обобщенную формулировку закона электромагнитной индукции Фарадея.
   Уравнения Максвелла в своей совокупности взаимно дополняют друг друга, характеризуя непрерывный процесс возникновения электрического и магнитного полей, взаимно связанных и складывающихся в единое электромагнитное поле; причина и следствие здесь непрерывно меняются местами, образуя один энергетический процесс. Кроме того, уравнения Максвелла показывают, что электрическое и магнитное поля замкнуты и распространяются в пространстве волнообразно, причем векторы напряжения обоих полей взаимно перпендикулярны и находятся в одинаковых фазах. Наконец, эти уравнения в сжатом виде представляют теорию близкодействия, так как они характеризуют процесс, распространяющийся во времени через последовательные точки пространства и притом с конечной скоростью, величина которой равна скорости света, деленной на квадратный корень из произведения диэлектрической постоянной и магнитной проницаемости среды («закон Максвелла»).
   Эти знаменитые уравнения являют собою один из величайших триумфов теоретической, обобщающей и предвосхищающей опыт мысли: они включают в себя не только основы теории Максвелла, но и все то, что было известно об электричестве и магнетизме до него (открытие Эрстеда со многими исследованиями Ампера, законы Ома и Био-Сава-ра, законы Кулона с значительной частью теории потенциала, теорему Гаусса, закон индукции Фарадея и пр.); кроме того, они, далеко опережая наличный опыт, предсказывали существование электромагнитных волн, их свойства (поперечный характер колебаний, преломление, отражение, давление на встречные тела и пр.) и скорость распространения. «Теория Максвелла, это — система его уравнений».
   Теория Максвелла потенциально заключала в себе основы для нового фундаментального обобщения в форме электромагнитной теории света. Из уравнений Максвелла вытекало, что скорость распространения электромагнитных волн в эфире где ε=1 и µ=1 равна отношению электромагнитной единицы количества электричества к электростатической; но это отношение имеет размерность скорости и,— как было установлено экспериментально различными физиками и, в частности, самим Максвеллом, — численно равно скорости света в эфире (в пределах точности экспериментов). Таким образом оказывалось, что скорости световых и электромагнитных волн равны; уже вследствие этого возникала мысль о тождестве тех и других. В пользу этого говорили также такие факты, как вращение плоскости поляризации диэлектрика в магнитном поле и поперечный характер колебаний при распространении электромагнитных волн. Таким путем Максвелл пришел к выводу, что световые волны представляют частный случай электромагнитных, а именно — электромагнитные волны малой длины.
   Электромагнитная теория света достойным образом увенчала деятельность Максвелла в области электричества и магнетизма. Она связала оптические величины (показатель преломления и коэффициент абсорбции) с электрическими и магнитными (диэлектрическая постоянная, магнитная проницаемость и электропроводимость) и осуществила синтез световых и электромагнитных явлений, казавшихся столь разнородными. Эта теория предсказывала ряд новых фактов и зависимостей, в частности, давление света, экспериментально доказанное известным русским ученым проф. П. Н. Лебедевым; сам Максвелл произвел частичную проверку теории, вычислив показатель преломления для парафина. В обоих случаях количественные результаты теории и опыта оказались весьма близки. После знаменитых опытов Герца «электромагнитная теория света Максвелла, выработанная и в 1863 г. и до 1889 г. бывшая чем-то ненужным, сложным и никому неинтересным, сразу стала единственною возможною для нас теориею света»
  В процессе дальнейшего развития физики обнаружилось, что некоторые явления, частично новые и частично старые (явления электролиза, радиоактивности, магнитооптические и др.), недостаточно укладываются в рамки теории Максвелла; они находят себе объяснение в дальнейшем развитии теории электромагнетизма.
   Общее значение деятельности Максвелла в истории науки и техники может быть в сжатом виде охорактеризовано следующим образом:
   1. Математически обработав и развив далее идеи Фарадея, Максвелл реформировал теорию электричества и магнетизма и вместе с тем заложил прочные основы для развития прикладной электротехники и, в частности, электромашиностроения: расчет и конструирование современных электрических машин были бы невозможны без работ Максвелла.
   2. Своей теорией волнообразного распространения электрических п магнитных полей и, в частности, подведением световых волн под категорию электромагнитных волн Максвелл дал необходимые предпосылки для той новой науки, на целесообразность которой он указывал, но не успел сам создать, а именно общей науки об излучениях; его теория охватывает электрические лучи Герца, инфракрасные, видимые, ультрафиолетовые, лучи Рентгена и пр. Вместе с тем его теория легла в основу современной радиотехники.
   3. Благодаря открытию ряда важных законов в области кинетической теории газов и впервые введенному им в физику статистическому методу Максвелл явился одним из основоположников молекулярной физики с ее практическими применением.
   Следует, кроме того, добавить, что Максвелл высказал много ценных и плодотворных идей, предвосхищавших дальнейшее развитие науки и техники: он выдвинул идею знаменитого опыта Майхельсона, предложил попользовать световые волны в качестве эталонов длины и времени (осуществление этой идеи в настоящее время стоит на очереди дня) и т.д. Необходимо также отметить, что Максвеллу принадлежит первый чисто теоретический труд по динамомашинам.
   В своей охарактеризованной выше деятельности Максвелл дал блестящий пример мышления, насыщенного идеями и опирающегося на метод Фарадея. Он настойчиво подчеркивал, что физическое рассмотрение явлений должно доминировать над математическим анализом. «Упрощение и упорядочение теории могут быть достигнуты методом, на который Пуансо указал как на единственный, могущий вести к истинному знанию предмета, а именно методом продвижения от одной отчетливой идеи к другой, вместо того чтобы полагаться на символы и уравнения». Эти идеи должны оттираться на опыт и быть неразрывно связаны с последним; они дополняют и объясняют опыт, направляют дальнейшие исследования и эксперименты и вместе с тем подлежат непрерывному контролю со стороны практики.
   Метод Фарадея с наиболее общей точки зрения может быть охарактеризован как такой метод, при котором явления природы рассматриваются в их целостной совокупности, в их взаимной связи, во всей широте их взаимоотношений, причем предполагается, что физическая связь явлений нигде не прерывается. В соответствии с этим всякий носитель энергии,— в частности всякая электрическая цепь, — должен рассматриваться не сам по себе вне зависимости от окружающей якобы индифферентной среды, а как одна из частей некоторого целого, некоторого физического комплекса. Принципиальное преимущество этого метода заключается том, что углубляется причинная связь явлений и сохраняется чисто физический характер объяснения, тогда как при противоположном методе причинное объяснение не идет дальше абстрактного понятия действия на расстоянии, обрываясь на последнем. Это понятие трудно было, как указывает Максвелл, согласовать с законом сохранения энергии.
   Наиболее целесообразным методом начальной теоретической разработки какойлибо науки является, по Максвеллу, метод аналогий. Обычно применяемые для этой цели методы — математический и гипотетический — обладают органическими недостатками, которые Максвелл характеризует следующим образом: «В первом случае мы совершенно теряем из виду явления, подлежащие объяснению, и хотя мы можем проследить результаты данных законов, но никогда не можем прийти к более широкому представлению об их внутренней связи. Если, с другой стороны, мы вводим физическую гипотезу, мы уже смотрим на явления как бы через цветные очки (through a medium) и становимся склонными к той слепоте по отношению к фактам и поспешности в допущениях, которая способствует одностороннему объяснению. Поэтому, мы должны найти такой метод исследования, который позволял бы мысли всегда пользоваться ясным физическим представлением (conception), не обращаясь к теории, основанной на физической науке, из которой заимствовано это представление; благодаря этому мы не отвлекались бы от предмета преследованием аналитических тонкостей и не отклонялись бы от истины из-за излюбленной гипотезы».
   В качестве такого метода Максвелл выдвигает метод аналогий. Последний был уже давно известен в науке; еще Пристли указывал (в своей «Истории электричества»), что «аналогия является нашим лучшим руководителем в философских исследованиях».
   Однако этот метод не был в достаточной мере разработан теоретически, применялся лишь от случая к случаю, и лишь Максвелл сознательно и целеустремленно развил его в метод научного исследования. В своей работе «О фарадеевых силовых линиях» под физической аналогией он понимает «частичное сходство между законами одной науки и законами другой, благодаря которому каждая из них служит иллюстрацией для другой»; таким образом здесь имеется в виду сходство законов, а не физических явлений, или, точнее, математическое сходство законов этих явлений. Однако в дальнейших своих работах Максвелл различал «математическую или формальную аналогию», имеющую указанный смысл, и «физическую аналогию» как реальное или условное сходство в физическом эффекте, примерами какового могут служить явления механической и электрической упругости, механической и электрической инерции и пр. На значение физических аналогий в научной деятельности Максвелла было уже указано выше. Что же касается математических аналогий, то значение их, как указывает Максвелл, заключается прежде всего в облегчении процесса математической обработки нового фактического материала: это имеет место при наличии аналогий в основных формулах различных наук, так как в этом случае облегчается процесс математической дедукции и возникает возможность использовать готовые математические решения частных проблем в более развитой науке для решения таковых в менее развитой. Кроме того, благодаря такому расширению частных решений достигается более высокая степень обобщения, а также более глубокое знание обеих сравниваемых наук. Необходимо лишь остерегаться поверхностных аналогий и не переходить определенных гра¬ниц при пользовании этим методом, — в частности, не делать заманчивых выводов от сходства явле¬ний в математическом отношении к сходству самих явлений в их физической природе. Однако принци¬пиально следует полагать, что в конечном счете математические аналогии обусловливаются еще неизвестным нам сходством в основах физической природы тех или иных явлений. Руководясь этим методом и вместе с тем пользуясь для помощи воображения физическим образом несжимаемой жидкости, теорию движения которой пришлось предварительно разработать, Максвелл сумел при¬дать математическую форму идеям Фарадея и за¬тем с помощью основных уравнений механики по¬строить свою динамическую теорию электромагне¬тизма.
   То значение, которое Максвелл придавал методу аналогий, тесно связано у него с использованием динамики в области физики и с широким ис¬пользованием механических моделей. Важ¬ность динамики давно сознавалась различными учеными, поскольку явления, рассматриваемые в по¬следней, отличаются наибольшей общностью, про¬стотой и доступностью для восприятия и изучения; поэтому они оказались наиболее разработанными (в частности, в математическом отношении) и вместе с тем представляли прекрасный материал для иллю¬страции немеханических явлений. Указывая на необ¬ходимость приобретения ясных идей в динамике, чтобы иметь возможность изучать динамические теории физических наук, Максвелл вместе с тем подчеркивал важность методов и уравнений дина¬мики для уяснения принципов физического мышле¬ния и овладения различными областями физики. «Истинный метод физического рассуждения состоит в том, чтобы начинать с явлений и выводить из них силы с помощью непосредственного примене¬ния уравнений движения... Важность этих уравне¬ний зависит не [только] от их пользы при решении проблем динамики. Более высокая функция, которую они могут выполнять, заключается в том, что они являют уму в весьма ясной и наиболее общей фор¬ме основные принципы динамического рассужде¬ния». С помощью динамики возможно достигнуть полного понимания физических явлений, поскольку основные понятия последней и формы мышления тесно связаны. «Основная динамическая идея мате¬рии, как чего-то способного благодаря своему дви¬жению становиться носителем (incipient) количе¬ства движения и энергии, так тесно оплетается с формами нашего мышления, что если мы где-ни¬будь можем уловить намек на эти свойства в не¬которых явлениях природы, мы чувствуем, что пе¬ред нами находится путь, приводящий нас рано или поздно к полному пониманию предмета».
   Наиболее широко методы и уравнения динамики были использованы Максвеллом в области электри¬честве и магнетизма; он стремился «перенести ис¬следование электрических явлений в область динамики». Путем «чисто динамического рассуждения» Максвелл вывел законы индукции токов и электро¬магнитного притяжения и создал динамическую теорию электромагнитного поля. Установив, что система проводников, несущих токи, представляет динамическую систему, он сумел применить к такой системе основные уравнения динамики и получить, математические выражения для всех сил, возни¬кающих в последней; здесь особенную пользу при¬несла ему обобщенная форма этих уравнений (вторая форма уравнений Лагранжа), ярко иллю¬стрирующая общность и, следовательно, широкую приложимость динамики к проблемам физики. Таким путем Максвелл дал более строгий вывод своих знаменитых уравнений электромагнитного поля, полученных первоначально при помощи меха¬нической модели эфира.
   Использование механических моделей находилось в полном согласии с тем предпочтени¬ем, которое Максвелл отдавал наглядному методу по сравнению с абстрактно-математическим, - в частности при изучении явлений, не воспринимаемых непосредственно в опыте. При этом Максвелл исходил из предпосылок, что «всякое объяснение механизма, приводящего тело в движение, пред¬ставляет собой реальный вклад в наше знание» и что «механический образ способен вести к общим заключениям». Кроме того, перед ним в этом от¬ношении был авторитетный пример таких велики ученых, как Фарадей, princeps physicorum, и Гаусс, princeps matheinaticorum (ср. «konstruierbare Vor- stellung» последнего). Механические модели дают возможность воображению принимать непосредст¬венное участие в научном исследовании и тем рас¬ширяют пути и средства последнего. Необходимо, однако, добавить, — как неоднократно подчерки¬вает Максвелл, — что при пользовании механиче¬скими моделями требуется осторожность, посколь¬ку последние отнюдь нe являются адекватным отражениями физических процессов в природе.
   Максвелл достиг высокой ступени научного мышления и мировоззрения на базе широкого идейного кругозора и глубоко продуманной мето¬дологии научного исследования; большую роль играло также то обстоятельство, что он был электрофизиком par excellence, поскольку именно в основе науки об электричестве и магнетизме физика могла подняться на более высокую ступень разви¬тия, как это сознавал и сам Максвелл. Много рабо¬тая в различных областях физики, он пришел к вы¬воду, что наука об электричестве и магнетизме стоит выше прочих физических наук вследствие богатства ее содержания, обилия внутренних и внешних связей и глубины истолкования явлений природы. Такое утверждение, высказанное в то время, когда эта наука еще не лежала в такой мере, как теперь, в основе здания всей современной физики, рельефно характеризует проницательность Максвелла и его способность к широким научным прогнозам. «Внутренние отношения различных ветвей науки, которую мы должны изучать [т. е. науки об электричестве и магнетизме], более многочисленны и сложны, чем в какой-либо другой науке, развив¬шейся до настоящего времени. Ее внешние отно¬шения, с одной стороны, к динамике и, с другой стороны, к теплоте, свету, химическому действию и строению вещей показывают, повидимому, осо¬бую важность науки об электричестве, как средства истолкования природы. Поэтому мне кажется что изучение электромагнетизма, во всем его объеме, приобрело в настоящее время первостепенную важность, как средство содействия научному прогрессу».
   В своей деятельности Максвелл дал блестящий образец научного использования воображения. Проф. Тэт, школьный товарищ Максвелла, замечает: «Не приходится сомневаться, что в искусстве конструировать мысленное воспроизведение каждой проблемы заключается один из главных секретов его удивительного успеха в качестве исследователя... Ясность его умственного взора (mental vision) была вполне равна таковой Фарадея, и в этом (истинном) смысле слова он был математиком высшего порядка».
   Эта тесно связанная с конкретным характером мышления способность внутреннего интуитивного проникновения в физические и математические соотношения, о которой говорит Тэт, чрезвычайно характерна для Максвелла. Он уверенно выдвигал такие положения, которые далеко опережали строгое доказательство. В качестве таких его смелых, но неизменно оправдывавшихся а дальнейшем идей можно указать замечательные гипотезы и предсказания, связанные с его теорией электричества и магнетизма и с электромагнитной теорией света, его знаменитые уравнения, обращенную теорему о шаровых функциях, теорему IV в «On Faraday’s Lines of Force» и т. д. К нему, как указывает Больцман, в значительно большей мере, чей к самому Гауссу, относятся известные слова последнего: «все формулы и результаты —у меня в руках; только я еще должен найти путь, которым я приду к ним». Эта удивительная способность Максвелла к «охвату действительной реальности» и научному прозрению требует специального исследования. В «глубоком освоении с природой», а также, — как это явствует из других замечаний Максвелла, — в богатом научном и методологическом опыте заключается залог возможности таких прозрений и того «стратегического искусства», которое, по Максвеллу, необходимо для углубленных исследований, и здесь кроется одна из важнейших причин его успехов. О Максвелле можно сказать, что он, глубоко усвоив идеи Фарадея и опираясь на самые различные методы исследования, мыслил физически более совершенно, нежели многие другие физики. Отсюда — принципиальная высота его научного мировоззрения. Он все рассматривал под углом зрения целого, везде видел тесную связь и взаимодействие. Он сделал новый крупный шаг в «офизичении» пространства, в установлении связей между всеми частями вселенной; в его мировоззрении мировое пространство оживлено физически, оно вовлечено в физические процессы, оно является средоточием энергии. Если Ньютон охватил все мироздание силой тяготения, представив его тем самым как одно механическое целое, если Гюйгенс распространил механические представления на оптику и связал части пространства упругими колебаниями светоносного эфира, если Р. Майер, Гельмгольц и др. установили и разработали закон сохранения энергии как всеобъемлющий закон мироздания и тем заложили основы для идеи физического единства мира, — то Максвелл, идя по путям Фарадея, охватил весь мир электромагнитными полями и волнами и упрочил понятие о мире, как едином физическом целом.
   В заключение мы считаем необходимым указать на крайнюю важность использования идейного н методологического наследия великого ученого-мыслителя, в первую очередь, путем перевода на русский язык его «Treatise» и «Scientific Papers». Мы в полной мере присоединяемся к той замечательной характеристике работ Максвелла, которую дал акад. В. Ф. Миткевич: «Никакое переложение не может заменить оригинальных формулировок Максвелла, являющихся классическими по глубине высказываемых в них мыслей и по удивительной точности выражения всех оттенков этих мыслей; с другой стороны, чрезвычайно поучительно проследить ход развития идей Максвелла, одного из величайших мастеров теоретического анализа явлений». Вместе с тем издание работ Максвелла на русском языке представляло бы «один из лучших путей развития в нашем подрастающем поколении молодых физиков наклонности к физическому мышлению, возможно более свободному от влияния математических абстракций».

   [Шостьин Н.А. Джеймс Клерк Максвелл. Электричество №5 1940 С. 54-59]

Рейтинг@Mail.ru