"Природа", №11-12, 1917 год, стр. 1057-1068.
"Невидимая бо отъ сотворенiя мiра твореньями помышляема
видима суть и присносущная сила и Божество".
Изъ цитатъ Фарадея.
Въ наслѣдствѣ, оставленномъ И. Ньютономъ, одною изъ драгоцѣнностей была идея о дѣйствiи на разстоянiе. При паденiи всякаго камня, какъ и луны на землю и земли на солнце, и во всей небесной механикѣ все приводится въ движенiе одною и тою же силою, дѣйствующею между каждыми двумя тѣлами. Тѣло нельзя мыслить иначе, какъ притягивающимъ къ себѣ всѣ предметы всего мiра съ силою тѣмъ меньшею, чѣмъ дальше они находятся, обратно пропорцiональною квадрату разстоянiя; и въ то же время всякое тѣло всегда притягивается всѣми этими предметами и съ такими же силами. Эти силы нельзя заслонить никакими экранами, и не приходится ждать ихъ возникновенiя; въ каждый моментъ каждый атомъ взаимодѣйствуетъ со всѣми мiровыми массами по направленiю линiй, соединяющихъ его съ ними, безразлично, каковъ ихъ химизмъ, соотвѣтственно ихъ относительному геометрическому расположенiю въ данный моментъ. Это есть его мiровая сторона, его участiе въ жизни вселенной, на которое налагаются всевозможныя междучастичныя дѣйствiя; участiе, понимаемое въ самомъ точномъ смыслѣ этого слова, — участiе, отъ котораго ничто не избѣгаетъ, и которое ни на мгновенiе не запаздывает, иначе оно не было бы вселенскимъ. Таковъ законъ всемiрнаго тяготѣнiя.
Блѣднымъ подобiемъ этому представленiю могло бы служить общественное чутье дѣятеля, кругозоръ котораго не суженъ классовыми перегородками и сознанiе котораго работаетъ въ униссонъ съ сознанiемъ массъ.
Пока мы говоримъ о всемiрномъ тяготѣнiи, какъ первичномъ неотъемлемомъ свойствѣ всякой элементарной массы, у насъ не является вопроса о томъ, какъ оно происходитъ; оно укладывается въ понятiе объ атомѣ, какъ микрокосмѣ, и по своей принципiальной формѣ напоминаетъ аристотелевское объясненiе вѣсомости.
Но когда мы обращаемся къ опредѣленному примѣру, то мы хотимъ понять, напр., какимъ образомъ солнце за 150 милл. клм. прикладываетъ къ землѣ громадную силу, искривляющую ея путь. Ньютонъ не объяснилъ этого. Однако тѣмъ, что онъ "не измышлялъ гипотезъ", онъ оставилъ эту силу въ своихъ сочиненiяхъ въ простѣйшемъ, такъ сказать, неприкрашенномъ видѣ, какъ дѣйствiе на разстоянiе. И, несмотря на то, что самъ Ньютонъ въ своихъ размышленiяхъ шелъ дальше, считалъ даже абсурдомъ оставаться на такомъ представленiи, искалъ выхода въ передачѣ силы притяженiя чрезъ среду, допуская даже "нематерiальнаго“ передающаго агента, его послѣдователи сочли дилемму рѣшенною: ньютоновская сила, въ противоположность обычнымъ нашимъ дѣйствиямъ, требующимъ для своей передачи стержней, цѣпей, канатовъ, нитей, костевыхъ частей организма, ньютоновская сила не требуетъ передатчика.
Трiумфальное шествiе ньютоновской силы чрезъ все физико-математическое знанiе продолжалось два столѣтiя. Пуассонъ, Навье, Коши примѣнили понятiе о ней къ междучастичнымъ дѣйствiямъ. Кэвендишъ и Кулонъ вскрыли на опытѣ ея проявленiе во взаимодѣйствiи наэлектризованныхъ тѣлъ и магнитныхъ полюсовъ.
Это было особенно замѣчательно: авторы теорiи упругости (Пуассонъ, Навье) и разложенiя свѣтового луча (Коши) не находили воэможнымъ утверждать, что силы между частицами обратно пропорцiональны квадрату разстоянiя, и допускали показатель степени разстоянiя инымъ, часто оставляя его неопредѣленнымъ; сила оставалась ньютоновскою лишь по своему дѣйствiю на разстоянiе по линiи, соединяющей дѣйствующiя тѣла; въ электрическихъ же и магнитныхъ взаимодѣйствiяхъ, несмотря на то, что они бываютъ и отталкивательными, что они не признавались первичными, неотъемлемыми дѣйствiями (тѣла могутъ быть разэлектризованы и ненамагничены), законъ квадрата разстоянiя выступалъ съ величайшей точностью. Ученые видѣли въ этомъ точномъ проявленiи закона тяготенiя доказательство вѣрности своихъ результатовъ, а дѣйствiе на разстоянiе прiобрѣтало характеръ истиннаго всеобъемлющаго постулата.
Завершенiемъ этого направленiя нужно считать работы Ампера по электромагнетизму. Ихъ исходнымъ пунктомъ была мысль о невозможности допустить, чтобы проволока, несущая въ себѣ электрическiй токъ, могла дѣйствовать на магнитный полюсъ не притягательно и не отталкивательно, т.-е. не по линiи, соединяющей эти два предмета, но поперекъ ея, гоня полюсъ въ сторону. Амперу удалось, блестяще сочетавъ опытъ съ аналитическою теорiю, замѣнить понятiе магнита соленоидомъ и поставить въ основу всѣхъ электромагнитныхъ дѣйствiй взаимодѣйствiе элементовъ проволокъ, несущихъ токи, — взаимодѣйствiе, происходящее по точному закону Ньютона (1820 г.).
Въ работахъ Вебера, Гаусса, Римана законъ электрическаго взаимодѣйствiя подвергся новой переработкѣ. Чтобы связать законъ Кулона, относящiйся къ электричествамъ въ покоѣ, съ амперовскимъ, трактующимъ объ электричествахъ, текущихъ съ постоянною скоростью (постоянные токи), и съ законами индукцiи, относящимися къ перемѣнному току, т.-е. движенiю электричества съ ускоренiем, Веберъ предположилъ, что сила взаимодѣйствiя зарядовъ зависитъ не только отъ ихъ разстоянiя, но и отъ ихъ скоростей и ускоренiй. Гауссъ и Риманъ пытались притти къ тому же обобщенiю, предположивъ, что сила взаимодѣйствiя устанавливается не мгновенно, что она переносится чрезъ пространство съ нѣкоторою скоростью.
Только одно — дѣйствiе на разстоянiе по линiи, соединяющей взаимодѣйствующiя тѣла, только это положенiе, какъ разъ наиболѣе внѣшнее, "кажущееся“ для самого Ньютона, осталось совершенно нерушимымъ въ умахъ этихъ руководителей точнаго знанiя.
Они стояли во главѣ физико-математической науки; но будущее принадлежало уже не имъ; двигательная сила ихъ принциповъ уже изсякла; открытiя — и прежде всего открытiе индуктированныхъ токовъ — приходили съ другой стороны. На этой сторонѣ стоялъ одинъ человѣкъ, какъ и Ньютонъ, тоже англичанинъ, Михаилъ Фарадей, не могшiй всю свою жизнь представить себѣ мыслимымъ дѣйствiе на разстоянiе. Контрастъ этихъ двухъ научныхъ лагерей усугублялся еще тѣмъ, достаточно, впрочемъ, извѣстнымъ, обстоятельствомъ, что Фарадей обладалъ лишь элементарнымъ образованiем, происходилъ изъ малоинтеллигентной среды мелкаго лондонскаго ремесленника начала XIX в. и проводилъ свои юношескiе годы за занятiемъ подмастерья переплетчика и приказчика въ книжной лавкѣ. Лѣтъ двадцати онъ началъ заниматься по книжкамъ химiей и электричествомъ, отчасти подъ руководствомъ одного изъ посѣтителей переплетнаго заведенiя.
Тогда уже у него начали возникать научные вопросы, составляться предположенiя относительно исхода того или иного физическаго процесса, требовавшiя опытной провѣрки; тогда уже онъ завелъ записную книжку, чтобы записывать, при всякой обстановкѣ, налетающiя мысли. И наконецъ, появился порывъ къ перемѣнѣ эгоистичной, какъ ему казалось, дѣятельности торговца на какое бы то ни было поприще при возвышенной наукѣ.
Какъ извѣстно, Гёмфри Дэви устроилъ 22-х лѣтняго Фарадея препараторомъ и служителемъ въ своей лабораторiи Королевскаго Института въ Лондонѣ. Черезъ три года появилось первое оригинальное изслѣдованiе Фарадея (1816 г.); послѣ сорока шести лѣтъ почти ежедневнаго лабораторнаго труда, въ 1862 г. онъ окончательно удалился отъ научной работы, его умственныя способности стали быстро слабѣть и въ 1867 г. 13—26 августа М. Фарадей тихо и безболѣзненно скончался на 76-мъ году своей жизни.
He исключительно рѣдки такiе случаи, когда юноши, оставшiеся до зрѣлаго возраста безъ какой-либо основательной подготовки, вдругъ чувствуютъ непреодолимое стремленiе къ наукѣ. Многiе изъ нихъ таятъ въ себѣ оригинальность мысли; и, конечно, неприкосновенность къ рутинѣ, тенетамъ обычнаго образованiя, является благопрiятнымъ къ тому обстоятельствомъ; тутъ можетъ появиться своего рода привычка мыслить только по своему; тогда точки соприкосновеиiя съ наукой теряются, является рѣзкая, личная оппозицiя всему научному, и индивидуумъ погибаетъ, какъ научный работник. Но можетъ случиться, что свободный оригинальный умъ увидитъ въ научныхъ предпосылкахъ возможность другого пути, чѣмъ тотъ, по которому направлено господствующее теченiе, и выйдя на этотъ путь, откроеть новыя истины и начнетъ собою новую эпоху науки.
Такой случай, единственный въ физикѣ по своему великому значенiю, и представляло собою появленiе Михаила Фарадея на научномъ поприщѣ. Мы называемъ это появленiемъ генiя.
Съ особою робостью и величайшею скромностью выступаетъ Фарадей. До нѣкоторой степени онъ терпитъ, вполнѣ сознавая, свое довольно унизительное положенiе при Дэви; онъ участвуетъ въ кружкахъ самообразованiя, тренируетъ свои способности произношенiя и выраженiя мысли; до мелочей отмѣчаетъ критику окружающихъ лицъ, записываетъ себѣ правила дѣйствiй: "Помни дѣлать заразъ что-нибудь одно; кончи это; дѣлай мало, если не можешь многаго"; и на склонѣ лѣтъ онъ отказывается отъ президентства въ Кор. Обществѣ и въ Кор. Институтѣ, долго отказывается отъ пенсiи, отказывается отъ дворянства и изъ своихъ 97 дипломовъ отъ ученыхъ обществъ и академiй всего мiра считаетъ заслуженнымъ лишь одинъ — Лондонскаго Кор. Общества.
Въ глубине за этимъ скромнымъ обликомъ было мощное "я“ человѣка, всегда вѣрнаго своей семьѣ, своимъ друзьямъ, своей религiозной сектѣ, подчасъ даже афишировавшаго свое прежнее состоянiе подмастерья-переплетчика и вѣчно видящаго предъ собою заветныя тайны истины. Онъ понималъ науку, какъ исканiе истины въ самомъ отвлеченномъ смыслѣ; отгоняя прилипающiя къ ней стремленiя къ деньгамъ и славѣ, онъ понималъ ее одну, какъ цѣль жизни. Это была его личная жизнь, награждавшая великими радостями открытiй новыхъ явленiй, въ которую никто не допускался. Фарадей ни съ кѣмъ не дѣлилъ своихъ научныхъ трудовъ и не имѣлъ никогда своихъ учениковъ; единственнымъ помощникомъ состоялъ при немъ въ теченiе почти 30 лѣтъ отставной сержантъ Андерсонъ, человѣкъ-автоматъ, всегда слѣпо исполнявшiй указанiя Фарадея.
Весь итогъ жизни Фарадея для человѣчества имѣетъ двѣ стороны: экспериментаторъ, величайшiй за всѣ времена, онъ сдѣлалъ открытiя чрезвычайной важности; они общеизвѣстны и описываются во всѣхъ учебникахъ по физикѣ. Весь ходъ лабораторной работы, всѣ неудачи и побѣды описываются со всею искренностью чистаго искателя истины въ главномъ трудѣ Фарадея "Экспериментальныя изслѣдованiя” (двѣ серiи), имѣющемъ форму дневника и преслѣдовавшемъ отчасти личную цѣль автора — помочь органически плохой памяти.
Но неотдѣлимою отъ опытнаго изслѣдованiя является вторая сторона работы Фарадея, его могучая теоретическая мысль. Менѣе всего его открытiя могутъ быть названы случайными: онъ предвидитъ явленiя и ищетъ только способа ихъ осуществленiя, ищетъ иногда въ теченiе цѣлаго десятилѣтiя; повторные отрицательные результаты его нисколько не останавливаютъ, и наконецъ дѣйствительно онъ достигаетъ ожидаемаго результата.
Здѣсь такъ ясно, какъ всегда въ нашей наукѣ, выступаетъ мучительная пропасть между идеей и ея реализацiей. Какъ часто для прохожденiя чрезъ нее требуется смѣна людей и даже поколенiй; но въ генiи Фарадея совмѣщалось возникновенiе идеи съ чутьемъ реальнаго пути, на которомъ она выявляется.
Основою теорiи Фарадея было убѣжденiе въ передачѣ электрическихъ и магнитныхъ силъ не чрезъ пространство, но чрезъ среду; по его представленiямъ среда не только участвуетъ, но является главною ареною электрическихъ и магнитныхъ дѣйствiй; измѣненiемъ среды мы получаемъ все ихъ многообразiе. Этимъ взглядомъ онъ достигалъ своихъ крайнихъ обобщенiй, достигъ того, что проявилась "истинная красота электричества“ — не въ таинственности и неожиданности его проявленiй — "но въ подчиненiи законамъ, надъ которыми, а не подъ ними, высился человѣческiй разумъ“ (слова Фарадея).
Со временъ Гюйгенса и Ньютона физическiя теорiи представляются въ математическомъ видѣ; предложенiя, состоящiя изъ словъ, постоянно переходятъ въ строки алгебраическихъ выраженiй, которыя часто заполняютъ безраздѣльно цѣлыя страницы. Михаилъ Фарадей, обладая лишь четырьмя правилами ариѳметики, не могъ придать своей теорiи математической обработки; онъ излагалъ ее на словахъ, но мыслилъ при этомъ со всею тонкостью, отвлеченностью и логичностью математика. "Онъ былъ, — говоритъ Максвеллъ — математикомъ высокаго порядка, у котораго математики будущаго могутъ заимствовать цѣнные и полѣзные методы.“ Лучше всего доказалъ это самъ Максвеллъ, такъ блестяще выразившiй въ своемъ "Трактатѣ“ на математическомъ языкѣ идеи Фарадея, воспользовавшись при этомъ векторiальной алгеброй, которая особенно хорошо подходитъ къ фарадеевской теорiи.
Теорiя близкодѣйствiя для объясненiя простѣйшихъ электрическихъ и магнитныхъ явленiй была высказываема и даже развиваема всѣми древними и старыми авторами; ею пользовались Лукрецiй, Габео, Петръ Пилигримъ, Декартъ, Джильбертъ. Но ихъ попытки не могли дать много, онѣ изобиловали произвольными предположенiями и грубыми представленiями, лишенными силы подводить ко многимъ слѣдствiямъ и давать широкiя обобщенiя. Въ математической теорiи Фарадея ничего не изобреталось относительно скрытыхъ для насъ явленiй въ средѣ между наэлектризованными или намагниченными тѣлами; относительно этихъ явленiй дѣлались заключенiя лишь постольку, поскольку они (явленiя) не должны были противоречить основнымъ законамъ природы.
Двѣ стороны дѣятельности Фарадея встрѣтили совершенно разное отношенiе въ умахъ современников. Непререкаемые результаты его классическихъ опытовъ возбудили во всѣхъ удивленiе и прославляли его имя, но его теоретическiе взгляды оставались непонятыми; никто не раздѣлялъ их; дѣлались попытки подвести его же открытiя подъ теорiю дѣйствiя на разстоянiе. Цѣлое поколенiе выросло еще на этой теорiи. Одинъ изъ тончайшихъ знатоковъ физическихъ теорiй, Л. Больтцманъ, пишетъ въ 1891 г.: "Вѣдь, мы всѣ въ той или иной степени съ молокомъ матери всосали идеи о магнитныхъ и электрическихъ жидкостяхъ , дѣйствующихъ непосредственно чрезъ разстоянiе". Приступая къ изложенiю "Трактата" Максвелла, тотъ же ученый говоритъ: "Максвелловская теорiя настолько дiаметрально противуположна идеямъ, къ которымъ мы привыкли, что мы должны прежде отбросить всѣ наши воззрѣнiя на сущность и дѣйствiе злектрическихъ силъ, а затѣмъ уже войти чрезъ ея двери“.
Прошло пятьдесятъ лѣтъ со дня смерти Фарадея. Цѣлая плеяда истолкователей и продолжателей теорiи Фарадея, какъ Келвинъ, Максвеллъ, Гельмгольцъ, Гертцъ, Пуанкаре, Больтцманъ, Друде, Конъ, Пойнтингъ, Дж. Томсонъ, Лоренцъ, Минковскiй, показали намъ, что на ея сторонѣ истина. Прекрасная соленоидальная теорiя магнитовъ Ампера теперь особенно подкрѣпляется, но предложенное Амперомъ исключенiе понятiя о магнитныхъ силахъ побѣждено фарадеевскимъ признанiемъ электрическихъ и магнитныхъ полей, какъ отдѣльныхъ несмѣшиваемыхъ понятiй. Оба поля, происходя въ одной и той же средѣ, связываются въ т. наз. электромагнитное возмущенiе, при чемъ каждое измѣненiе одного изъ нихъ вызываетъ возникновенiе другого (уравненiя Максвелла); отсюда объясняются и магнитное поле вокругъ тока, и токи, индуктированные магнитами, и явленiе электромагнитной волны, ставшее центромъ объясненiя свѣта и всѣхъ явленiй, связующихъ свѣтъ съ электричествомъ и магнетизмомъ. Законы Кулона оказываются простѣйшими частными случаями. Примѣненiе принципа сохраненiя энергiи наложило послѣднiе оттѣняющiе штрихи на фарадеевскую картину электромагнитнаго поля (Пойнтингъ), тогда какъ веберовская теорiя вызвала большiя возраженiя со стороны этого принципа, Наконецъ, электронная теорiя дала намъ тотъ элементарный кирпичъ, изъ котораго однообразнымъ способомъ строится электромагнитное представленiе о мiрѣ. Это электронъ распространяется на все окружающее пространство своимъ электрическимъ полемъ, а движенiе его сопровождается возникновенiемъ магнитнаго поля.
И электротехника сильнаго тока со своими производителями электрической энергiи, со своею передачею этой энергiи и способами прiема ея, и телефонiя, и безпроволочная телеграфiя, ставшiя возможными лишь послѣ открытiя индуктированныхъ токовъ, достигли своего современнаго состоянiя, такъ измѣнившаго нашу жизнь, только потому,что техники, вникнувъ въ теорiю магнитныхъ и злектрическихъ полей, смогли столь усовершенствовать свои генераторы, трансформаторы, электродвигатели, антенны.
Что же касается до конкретнаго представленiя объ электромагнитномъ механизмѣ, этомъ клубкѣ, изъ котораго раэвертываются, вѣроятно, всѣ процессы физическаго мiра, такого представленiя, какое имѣетъ машинистъ о своей машинѣ, то оно не достигнуто, несмотря на многiе подходы къ нему (Максвеллъ, Эбертъ); они дали лишь обрывчатыя аналогiи. Мы не знаемъ, представляютъ ли фарадеевскiя поля скрытыя движенiя или особыя упругостныя состоянiя среды — кинетическiя или статическiя явленiя; можетъ быть, это даже — физическiя сущности, могущiя безъ тѣла заполнять собою пустоту. Мы видимъ лишь, что они выражаются тожественными математическими символами, несмотря на категорически различное отношенiе къ нимъ всѣхъ веществъ.
Это показываетъ, что въ фарадеевской теорiи выражено только то, что есть общаго въ электрическомъ и магнитномъ поляхъ: они представляютъ собою дѣйствiе черезъ среду.
Одна эта идея такъ много дала. He слѣдуетъ ли примѣнить ее и къ силѣ тяжести, единственной теперь области, оставшейся за силами, дѣйствующими на разстоянiе? Для Фарадея въ этомъ не было сомнѣнiя, Въ концѣ сороковыхъ годовъ онъ писалъ: "Такъ недавно еще магнетизмъ былъ для насъ таинственною силою, дѣйствiю которой подвергаются лишь немногiя тѣла. Теперь найдено, что она влiяетъ на всѣ тѣла и отмѣчена самою тѣсною связью съ электричествомъ, тепломъ, химическимъ дѣйствiемъ, свѣтомъ, кристаллизацiею, а чрезъ это — и съ силами, проявляющимися въ сцѣпленiи. И мы можемъ, при теперешнемъ положенiи вещей, смѣло чувствовать себя принуждаемыми къ продолженiю нашихъ работъ, укрѣпляемые надеждою привести ее въ связь съ самою силою тяжести". И Вильямъ Томсонъ (л. Келвинъ) видѣлъ какiя-то приготовленiя Фарадея къ опытамъ, имѣвшимъ цѣлью доказать "соотношенiе между тяжестью и магнетизмомъ"; однако, они не дали результата, и осталось неизвѣстнымъ, въ чемъ они заключались. Точно также не увѣнчались успѣхомъ предпринятые еще раньше опыты над связью между тяжестью и электричествомъ. "Результаты отрицательны, — пишетъ Фарадей, — они не колеблютъ моего твердаго убежденiя въ существованiи соотношенiя между тяжестью и электричествомъ, хотя и не даютъ доказательства, что такое соотношенiе существуетъ".
И по сiе время сила тяжести продолжаетъ стоять одиноко среди физическихъ явленiй. Будетъ ли это всегда, какъ слѣдствiе первичности этой силы, или мы здесь не сдѣлали еще шага, отдѣляющаго идею отъ ея осуществленiя?
Мы знаемъ, что подобный шагъ не всегда удавался и Фарадею: въ 1862 г. онъ разсматривал въ спектроскопъ свѣтъ, проходящiй чрезъ магнитное поле, полагая, что поле измѣнитъ его спектральный составъ. Опытъ не показалъ "ни малѣйшаго эффекта"; однако черезъ 34 года Зееманомъ было найдено осуществленiе этой идеи въ природѣ.
