Н. А. Никитин
Одним из основных условий правильного и плодотворного развития физики является наличие теории, об'ясняющей накопленные опытные данные и связывающей между собой математическими формулами различные физические величины. Равным образом известно и то, что не всякий, даже искуснейший экспериментатор, может разработать математическую теорию тех или иных физических явлений.
Таким экспериментатором был Фарадей, который не только не строил математических теорий на основании собственных оригинальных представлений, но даже не заботился о максимальном усовершенствовании созданных им образцов приборов и машин. "Я всегда стремился скорее открывать новые явления, чем увеличивать интенсивность уже известных. Я уверен, что полное развитие их явится позже", — писал он о себе самом.
Для успешного развития идей Фарадея об электричестве и магнетизме нужно было, чтобы какой-то другой ученый, с умом более склонным к нахождению связи между отдельными явлениями и установлению того, в какой зависимости одно из них находятся от другого, построил на заложенном им фундаменте стройное здание научной теории электричества и магнетизма. Сам Фарадей был, как мы говорили, к этому не склонен, а в то же время его современникам очень трудно было проникнуться его революционными идеями. Вот почему продолжатель дела великого английского физика появился лишь через несколько десятилетий. Это был другой выдающийся английский физик Клерк Максвелл, отличавшийся большими математическими талантами и солидной научной подготовкой, представляя в этом отношении до некоторой степени противоположность Фарадею.
Он родился в 1831 голу и получил прекрасное образование, еще в юности проявив свои способности к решению научных вопросов. В Эдинбургском университете, куда он поступил в 1847 г., Максвелл обнаружил отличные способности к математике и физике. Этими же талантами выделялся он в Кембрижском университете, который окончил в 1854 г. Затем, после десятилетней профессорской деятельности в Обердине и Лондоне, Максвелл поселился в своем имении и занялся исключительно научной работой. Его исследования носили, главным образом, математический характер и многие из них являлись прямым развитием учения Фарадея. Еще в 1855 году Максвелл опубликовал свою первую работу в этой области под заглавием: "О силовых линиях Фарадея" и облек в математическую форму идеи, высказанные его великим предшественником. Максвелл держался мнения Фарадея, считавшего, что силовые линии не являются только воображаемыми, но существуют на самом деле. По выработанной им теории в каждой точке пространства существуют две силы: одна из этих сил электрическая, а другая — магнитная. При чем эти силы существуют всегда, даже, если в рассматриваемой точке нет ни магнита, ни электрического заряда. Величина каждой из упомянутых двух сил зависит, во-первых, от расположения в пространстве рассматриваемой точки, а во-вторых, от времени. Вот эту зависимость Максвелл и выразил при помощи своих знаменитых "Максвелловских уравнений". Развивая представления Фарадея об электромагнитном поле, Максвелл об'единил свои исследования в этом направлении, написав "трактат об электричестве и магнетизме".
Это выдающееся сочинение, создавшее всемирную славу автору, легло в основу учения об электричестве, а "уравнения Максвелла" до настоящего времени являются исходным пунктом при расчетах и изучении электромагнитных колебаний.
Под электромагнитными же колебаниями, или возмущениями Максвелл разумел следующее. Пусть в какой-нибудь точке пространства1) возникает меняющаяся со временем электрическая сила. Одновременно с нею появляется также меняющаяся магнитная сила. Такое появление переменных электрических и магнитных сил носит название электромагнитного возмущения. Уравнения Максвелла показывают, что такое возмущение не остается в одной точке, а начинает распространяться в стороны по наравлению к соседним точкам.
Из теории развитой Максвеллом, следовало, что распространение в пустом пространстве электромагнитных действий (в частности известных теперь нам радиоволн) должно происходить с совершенно определенной скоростью, равной скорости света. Самый же световой луч представлялся, как ряд электромагнитных колебаний. Отсюда вытекало, что можно создать и другие разновидности светового луча — лучи электрические, дотоле неизвестные. Так, теория Максвелла предсказала своими формулами возможность получить волны радио, но тогда еще не было известно ни одного опыта, который мог бы подтвердить эту теорию. Сам ее автор, сочетавший в себе острый математический ум с большим искусством экспериментатора, безвременно сошел в могилу 48 лет от роду. На память о нем последующим поколениям осталось название "Максвелл", присвоенное в честь его единице для измерения магнитного потока, а на страницах его творений в виде формул лежал ключ к познанию и осуществлению предсказанных им и неведомых дотоле явлений физического мира.
Но для того, чтобы воспользоваться этим ключем, нужен был первоклассный ученый, которому пришлась бы по плечу нелегкая задача, доказать на опыте правильность теории — Фарадея-Максвелла.
Дело в том, что работы Максвелла были весьма трудны для понимания, и многим ученым его теория представлялась совершенно необоснованной и излишней.
Поэтому, несмотря на то, что другой гениальный современник и соотечественник Максвелла — лорд Кельвин (Вильямс Томсон) раскрыл внутренний механизм "преходящих электрических токов", т.-е. электрических колебаний в проводниках, указав на значение конденсаторов и на роль самоиндукции, этой своеобразной электрической инерции. Прошел не один десяток лет, пока явился ученый, показавший миру на опыте электромагнитные колебания и резонанс. Ученым этим оказался молодой немецкий физик Генрих Гертц.
1) За такую точку в наше время можно для ясности вообразить точку около антенны.
