Максвелл

ДЖЕЙМС КЛЕРК МАКСВЕЛЛ ЗАСТУПАЕТ НА КАФЕДРУ В АБЕРДИНЕ

Через сто лет после того дня, как Джеймс Клерк Максвелл начал работать на кафедре натуральной философии в абердинском Маришаль-колледже, в портретной галерее упомянутого колледжа состоялось знаменательное для Абердинского университета событие — открытие бюста величайшему ученому.

Это было в понедельник 15 октября 1956 года. На торжественный митинг собрались студенты университета, профессора, гости, приглашенные из Кембриджа и Лондона. Председательствовал Принципал университета. А выступал кембриджский, специально для этого приехавший мастер Корпус Кристи-колледжа сэр Джордж Пагет Томсон. И все понимали, какая честь была оказана Абердинскому университету, когда на одну из его кафедр заступил Джеймс Клерк Максвелл.

Сто лет назад это не казалось столь очевидным... Тогда еще не были известны даже основные направления его грядущих исследований...

В жизни Джеймса Клерка Максвелла нет яркой сюжетной канвы, вся она заключена в его мышлении — и там уже не полноводная широкая река, плавно несущая свои воды в заранее заданном направлении, но скорее дельта великой реки — еще более полноводная, но разбитая на миллионы протоков, соединяющихся замысловатым образом один с другим, вливающихся друг в друга, образующих обитаемые и необитаемые острова...

Лишь ретроспективно, через сотню с лишним лет, абстрагируясь от многого, не упоминая о чем-то второстепенном, можно проследить тенденцию этого устья, направление его стока. Но имеем ли мы на это право? Не обязаны ли мы, отдавая себе отчет в главных и второстепенных занятиях гения, отбросить второстепенное и никогда, скажем, не упомянуть о глазном зеркале Максвелла, его стереоскопических приборах, о занятиях цветным зрением, которые были в его творчестве все-таки чем-то второстепенным? Не отсечем ли мы, отметая эти моменты его жизни, самую суть его гениальности, черпающей вдохновение в самом неожиданном? Разве можем мы, сказав однажды: «Максвелл всегда был в великой работе ума», не описывать ее каждодневность и разносторонность, даже если это принесет ущерб цельности и связности повествования?

Разве эссе и стихи Максвелла меньше говорят о нем, чем непосредственно «Трактат об электричестве и магнетизме» и многие статьи?

Опасная вещь — описание жизни гения. Стоит выпятить одну из его сторон, как образ теряет правильные пропорции, искажается, и перед читателем предстает совсем иной человек, может быть, более рациональный, правильный и симпатичный, но другой, а нам нужен тот, изначальный.

По-видимому, самое мудрое для того, кто дерзнул взяться за биографию великого человека, — это больше доверять документам и беспристрастным свидетельствам, чаще использовать их для доказательства своей концепции и не упускать ничего, каким бы маловажным оно поначалу ни казалось. Поэтому, может быть, в нашем описании будет иной раз отсутствовать последовательность и стройность. Не негодуй, читатель. Здесь автор следовал за Джеймсом Клерком Максвеллом, не избравшим еще тему исследований, Джеймсом Клерком Максвеллом мятущимся, сомневающимся, чье творчество, мощное, как устье великой реки, еще не определило точно, где его исток, а где назначение...

И была еще одна, может быть, незаметная сразу особенность обстановки этого небольшого митинга, состоявшегося через сто лет после того дня, как Джеймс Клерк Максвелл переступил порог Маришаль-колледжа. Секрет прост: сэр Джордж, да и все собравшиеся в тот день вокруг него и бюста Клерка Максвелла работы Пилькинтона Джонса, — шотландцы, и шотландский акцент явно слышится во всех торжественных речах.

Действительно, если число знаменитых инженеров и ученых-шотландцев отнести ко всему населению Шотландии то получившаяся цифра будет значительно превышать аналогичную величину для Великобритании. Может быть, действительно, как говорил физик Д.Макдональд, в шотландском характере заложены некоторые черты, «показанные» ученым.

«Я подозреваю, — пишет он, — что постоянная неопределенность климата, хотя и с редкими крайностями, сыграла свою роль в формировании людей недоверчивых, скептиков, людей, с трудом поддающихся убеждениям, — короче, «осторожных» шотландцев. По-видимому, во многих отношениях эти черты являются хорошей основой для того, чтобы стать ученым».

Может быть, Макдональд и прав, но доверять его утверждениям без остатка не стоит — ведь предательская приставка «Мак» в его фамилии с головой выдает в нем коренного шотландца.

Так это или не так, но среди шотландцев, пришедших с хайлендских холмов, с лоулендских низин, гораздо больше ученых и инженеров, чем это можно было бы ожидать, исходя из сравнительно небольшого населения этой страны. Среди них — имена Джеймса Айткенса — видного метеоролога, ольстерского шотландца Вильяма Томсона, впоследствии лорда Кельвина, новозеландского шотландца Эрнеста Резерфорда, впоследствии лорда Резерфорда, Бальфура Стюарта, одного из первооткрывателей спектрального анализа, Вильяма Дж.М.Рэнкина — виднейшего термодинамика, сэра Вильяма Рамзая — нобелевского лауреата, открывшего гелий и неон, сэра Давида Брюстера — автора «закона Брюстера», но больше известного в качестве изобретателя детской игрушки, немногословного, сэра Джеймса Дьюара — изобретателя «сосуда Дьюара», попросту — термоса, и первого, кто превратил в жидкость водород, и, конечно, величайшего из всех Джеймса Клерка Максвелла, который, по словам Эйнштейна, «изменил весь аксиоматический базис науки»...

Но не известен никому пока Максвелл, кроме шотландских почитателей, не родился еще Эйнштейн, которому впоследствии придется сказать эти немалозначащие слова. А пока мы лишь можем представить себе, как молодой, двадцатипятилетний черноволосый и кареглазый Джеймс Клерк Максвелл появляется в октябре 1856 года на земле своих предков, в Абердиншире, в Шотландии, на улицах северного шотландского порта, «города над серым Северным морем», древнего Апардиона, Абердонии, Абердина. В «Философском журнале» в Кембридже осталась рукопись статьи о фарадеевских силовых линиях. В бумагах, которые он везет с собой, — чертежи волчка, призванного доказать его теорию вращения, и наброски теории колец Сатурна.

Джеймс Клерк Максвелл, двадцати пяти лет, победив на конкурсе своих многочисленных соперников, назначен профессором в Маришаль-колледж, Абердин, на кафедру натуральной философии, или, как сказали бы теперь, заведующим кафедрой физики.

Идет молодой и интересный внешне Джеймс Клерк Максвелл, профессор натуральной философии, от дома 129 на Юнион-стрит, мимо матери шотландских церквей — кирки святого Николая, мимо старинных Широких ворот к месту бывшего францисканского монастыря, где размещается Маришаль-колледж оф Абердин.

Он идет по утренней тихой улице, одной из центральных, но тихой, и спокойной, слегка провинциальной, по тем местам, где некогда грабили и насильничали викинги, где дымом костров, на которых горели ведьмы, застилало небо. Под этими арками и в этих дворах вершилась шотландская история — здесь ступал Вильям Лев, Роберт Брюс, Мария — королева Скоттов, на этой земле привечали восьмилетнюю «норвежскую невесту» и где-то в этих краях хоронили ее.

История делалась здесь, на холодном северо-востоке Шотландии, на междуречье и в устье рек Дона и Ди, на берегах залива и неизбежного шотландского «лоха» — озера между скал, некогда отделившегося от моря.

Джеймс тоже приехал делать историю, но не подозревал об этом. Пока он дивился историческим камням, интересовался историей своего колледжа. Почему Маришаль? Не королевский — Кингс, не Королевы — Квинс, не тела Христова — Корпус Кристи, не троицы, наконец, — Тринити? Почему наречен он смертным именем Маришаль?

И это тоже оказалось историей, причем в ней Джеймс нашел и отголоски истории своей семьи, семьи Клерков.

Ярый католик, шотландский король Вильгельм разрешил бездомным монахам, «красным фрайерам», красным монахам, членам тринитарианского ордена, поселиться в 1211 году в Абердине, дал им земли и разрешил ловить рыбу в Ди и Доне, а там шел тучами лосось, монахи богатели. Затем пришли черные монахи — «черные фрайеры» — доминиканцы, белые монахи — кармелиты, серые — францисканцы, и все они построили себе монастыри и дома, и так продолжалось долго, и особенно хорошо было им при ревностной Марии Стюарт. Но недолго было ее правление — всего семь лет. А потом наступили тяжелые времена — король Джеймс VI хартией от 30 декабря 1567 года упразднил все привилегии «братьев», все католики и сторонники Марии Стюарт вынуждены были прятаться в горах или бежать во Францию, к «истинно католическому» королю, и с ними из Кильгентли в Баденоге бежал куда-то капитан Джон Клерк, древнейший известный предок Джеймса Клерка Максвелла.

Единственный сын Джона Клерка, Вильям, был скромным и незаметным купцом в Монтрозе, а уже его сын, Джон, был человеком необычайно активным и деятельным, с сильной торговой сметкой. Двадцати трех лет он развил бурную торговлю в Париже. Разбогатев, вернулся на родину, в Шотландию. Деньги могли сделать все — и Джон Клерк, процветающий тридцатилетний купец, купил не только земли в Пеникуике, но и звание барона!

Бурные были времена. Едва удержали Клерки Пеникуикское поместье, а баронство у них было отобрано. А затем уже сын Джона Клерка, купца, тоже Джон Клерк, пожалован был за преданность Стюартам званием баронета новой Шотландии. Он и был первым пеникуикским баронетом, членом парламента Шотландии — Джон Клерк, с которого берет начало ветвистое генеалогическое древо Клерков. Семейное древо Джеймса Клерка. Джеймса Клерка Максвелла. Просто Максвелла.

Переход на чужую фамилию — Максвеллов был для Джеймса в известной мере случаен: где-то в гуще веков на древе Клерков привита была ветвь Максвеллов: один из Клерков, Вильям, когда-то женился на Агнес Максвелл, бедной наследнице славного шотландского рода, прославленного в балладах. Агнес Максвелл привнесла в семью и имение Миддлби, где сейчас был Гленлейр, и фамилию Максвелл, которую теперь добавляли к своей фамилии Клерк все мужчины из рода Клерков, которые владели имением Миддлби.

Так Джеймс и стал Джеймсом Клерком Максвеллом, сейчас — молодым профессором Абердинского университета, Маришаль-колледжа, ступившим через три столетия на землю своих предков, первым из которых был капитан Джон, бежавший вместе с монахами из абердинских краев в 1568 году.

А вот Томас Грей, приор серых монахов, был не так прост, чтобы бежать как заяц, спасаясь от преследований. Еще до Марии, учуяв в тревожном и сыром шотландском воздухе опасные веяния, приор вместе с несколькими верными братьями погрузился тайно на корабль и отчалил к французским берегам, на которых окончил свою безгрешную жизнь в городе Руане в возрасте 137 лет.

Собственность серых братьев перешла в руки абердинского магистрата, который хотел распорядиться ею по-своему, да не тут-то было — сильный человек Джордж Кейс, пятый граф Маришаль, наложил свою руку на «дом, строения, церковь и двор» францисканцев и объявил, что на этом месте им на собственные деньги будет построен университет, который будет называться Маришаль-колледж, или университет Маришаль-колледжа.

Известие о том, что граф Маришаль употребил собственность церковную на цели мирские, принято было с шепотком, враждой, намеками и угрозами. Но граф был не трус, и его фраза на старошотландском языке: «Они сказали. Что они сказали? Пусть говорят!» — стала девизом нового университета и колледжа и была вырублена на каменных плитах, из которых он был построен. Впоследствии, через триста лет, когда создавался герб университета, на нем была сделана надпись:

«INITIUM SAPIENTIAE TIMOR DOMINI» -

то есть «Начало мудрости — страх божий». И в применении к Маришаль-колледжу это звучало издевкой, а может быть, и ханжеством, а может быть, и насмешкой, искрой столь ценимого шотландцами юмора.

На бюсте Максвелла, установленном в Абердинском университете в 1956 году, тоже есть герб университета со злополучной надписью:

«INITIUM SAPIENTIAE TIMOR DOMINI».

Нет, не правы были создатели герба и бюста. Не в страхе божьем, а скорее в обратном лежало начало мудрости и при создании Маришаль-колледжа, и в творчестве его знаменитого профессора Джеймса Клерка Максвелла.

Принципал — глава колледжа, его высокопреподобие Даниэль Дьюар, доктор богословия — принимает молодого профессора в полутемном кабинете с деревянными высокоспинными жесткими креслами. От мистера Дьюара веет неуютом церковных служб, схоластикой, жестокостью и скукой (а это будущий тесть). Джеймс знает, что Принципала не любят в колледже, не любят его ни профессора, ни студенты. И это уже в течение двадцати пяти лет, и привычка, заменяющая счастье и симпатию, давно уже вошла в плоть профессоров и студентов, заставила свыкнуться с этим крепким, но уже довольно пожилым мужчиной, который в 1832 году после отчаянной грызни между претендентами был назначен на должность Принципала декретом Короны. А он с тех самых пор непрерывно вел службы, занятия, читал проповеди, председательствовал на заседаниях сената, создавал свои объемные труды, которые давно уже выброшены из книжных шкафов, творил суд, всегда справедливый. Вот каков был Принципал Дьюар, предельно учтивый и невыразимо старомодный в разговоре и обычаях.

Принципал поздравил Джеймса Клерка Максвелла с назначением, пожелал успехов, поведал об обычаях колледжа.

— Помните: начало мудрости есть страх божий! — и наконец безо всякого перехода пригласил к себе домой в гости.

Максвелл внутренне содрогнулся, но затем, по трезвому размышлению, решил, что в этом чужом, хотя и на земле предков, городе такая поддержка и общество, как общество Принципала Дьюара и его семьи, придутся весьма кстати.

Молодой профессор приступил к своим обязанностям, а их поначалу оказалось немного, поскольку ни один студент не записался на его лекции, не захотел слушать нового молодого профессора.

МОЛОДОЙ ПРОФЕССОР

Сразу же выявились преимущества и недостатки нового положения Максвелла. К серьезным преимуществам относилось то, что он мог полностью располагать порядком изучения курса, был полным «хозяином физики» в Маришаль-колледже. Правда, достоинство это проистекало из недостатка: кафедры физики в колледже фактически не существовало, и Джеймсу предстояло создать ее.

Он пишет своему старому другу Питеру:

Из этого письма мы узнаем, что у профессора появилось новое занятие — он спроектировал «динамический волчок», с помощью которого хочет доказать некоторые положения, касающиеся теории вращения твердых тел вокруг оси. Видимо, эта работа занимала Джеймса весьма серьезно, поскольку через два месяца в письме к Питеру он снова возвращается к ней — «Фарадеевские линии» пока оставлены...

Когда волчок был сделан, Максвелл был в восторге — большое количество возможных регулировок позволило испытывать самые разнообразные типы вращения. Фирма «Смит и Рамадж» потрудилась на совесть: у волчка была большая инерция и очень малое трение.

Когда Джеймс показал свой волчок друзьям в Кембридже, он крутился так долго, что все разошлись по причине позднего времени, а Джеймс заснул. Утром он проснулся, заслышав на каменной мостовой одинокие шаги спешащего к нему приятеля, одного из тех, что были вчера. Тут Джеймс мгновенно вылез из-под одеяла, запустил волчок и, снова забравшись на кровать, отвернулся к стене. Когда приятель зашел в комнату Джеймса, он увидел похрапывающего хозяина и этот удивительный волчок, который, без сомнения, крутился еще со вчерашнего вечера!

Когда мистификация раскрылась, молодой профессор хохотал до упаду, неизвестно куда дев свою шотландскую сдержанность.

Преимущество произвольной программы Максвелл использовал полностью: он стремился сделать своих студентов (они с течением времени, правда в небольшом числе, все-таки появились) участниками своих экспериментов, он учил их, заставляя проводить исследования, учил наукой, причем наиболее сложными и современнейшими ее областями на тот день. Его студенты должны были сразу окунуться в гущу научного творчества, он бросал их в бурную и опасную реку науки, не сверившись с тем, хорошие ли они пловцы...

Проблемы преподавания волнуют его; некоторое время он занят поисками правильной методики; он относится к этому делу как к еще одной научной проблеме, ничего не принимая на веру. Казалось многим: простая вещь — преподавание, читай себе лекции да принимай потом экзамены, но Джеймс не был удовлетворен такой схемой, он не любил проповедей, и однажды, наблюдая Льюиса в его приходе за этим занятием, уже в буквальном смысле слова, сказал ему:

— Слушай, а почему бы тебе не дать им этого поменьше?

И вместе с тем Джеймс добросовестно изучал опыт профессоров-традиционалистов, импонировавших ему, старался перенять лучшее, что у них есть.

Джеймс стремился сделать из своих студентов исследователей, обучающихся в процессе исследования, каких-то «рисеч-стьюдентов» — стажеров-исследователей, будучи абсолютно правым в том отношении, что ничто так не продвигает вперед пытливый ум, как самостоятельное исследование, поиск ответов на загадки, поставленные природой.

Ошибался он в одном — полагая, что все его студенты повторяют его, что им в той же степени интересно разгадывать эти загадки, как ему самому, что они получают наслаждение от самого процесса познания. Его выработанная в непрестанном поиске способность понимать суть физических явлений с полуслова, с полунамека, способность, укрепившаяся в общении с отцом, для которого не нужно было липших слов, старая привычка, сопутствующая мысли, опережающей слова, приводила к тому, что он с его горящим взором был всегда бесконечно впереди скучающей на лекции аудитории, он был «невеждой для невежд», его пылкий энтузиазм мог поджечь только способное к горению.

Напрасно он горами таскал книги из библиотеки и раздавал их студентам. Напрасно навлекал на себя немилость библиотекарей и начальства.

— Книги можно брать только для себя или в крайнем случае для друзей, — поучал молодого профессора университетский библиотекарь, хранитель рукописей.

— Но я и беру их для друзей, — щуря близорукие глаза и улыбаясь, отвечал молодой профессор. — Студенты — это мои друзья!

Напрасно это было... Студенты, конечно, с радостью принимали в круг друзей, в круг равных себе молодого профессора — им импонировали его быстрый ум, его юмор, его эксцентричность, его доброжелательность, энтузиазм, его известность и, наконец, его шотландское произношение. Но слишком разные они были — молодой гений и неоперившиеся и малознающие студиозусы. Он с радостью набрасывался на лекциях на любую трудность, встретившуюся на пути, а их приходилось ввязывать в преодоление ее чуть не силком. Соучастие студентов в его исследованиях, не говоря уже об их самостоятельных работах, оставалось несбыточной розовой мечтой.

Напрасно он вытаскивал для них из своих запасников свои самые «лакомые» задачки, «пропы». Его неизмеримо более тренированное воображение и острота ума выхватывали его из аудитории, и он несся уже где-то высоко и далеко, легкий и свободный, преодолевая одну грозу за другой, в то время как студенты, переглядываясь, видели лишь заикающегося, косноязычного, путающегося и близорукого лектора. Волны его идей рождали неизбежную интерференцию, и там, где гений видел их взаимодействие, неискушенный взгляд улавливал лишь темную полосу, отсутствие всякого света.

Но ужасней всего было, если он вдруг во время лекции начинал понимать свою отрешенность от аудитории — тогда он начинал смущаться, говорить парадоксами, делать хаотические путаные заявления, перемежающиеся блестками юмора, который не каждый мог оценить.

Студенты любили его, а он предпочел бы, чтобы они любили физику. Но добиться этого в Абердине ему так и не было суждено.

СТАТЬЯ «О ФАРАДЕЕВСКИХ ЛИНИЯХ СИЛЫ» (1855-1856)

И вот, наконец, после долгого плутания по редакциям и рецензентам появилась в 1857 году в «Трудах Кембриджского философского общества», в десятом томе за 1856 год, первая статья Джеймса Клерка Максвелла по электричеству, пятьдесят шесть страниц математики. Называлась она, разумеется, «О фарадеевских линиях силы» и была развитием доклада, который Джеймс сделал в декабре позапрошлого года перед Философским обществом в Кембридже.

По настроению эта статья, если у научной статьи может быть настроение, резко отличается от прежних. В ней ощутима сильная, отчетливая философская струя. Стремление объяснить, «как это делается?», перерастает уже частные формы. Как устроен мир? Из чего он состоит? Пуста ли пустота? Почему происходят притяжение и отталкивание?

«Фарадеевские линии» — это не просто интересная работа одаренного ученого, работающего над важной проблемой электричества и магнетизма. «Фарадеевские линии» — это работа крупного ученого-философа, знающего, что от решения проблемы зависят судьбы не только физики.

В этой первой работе по электричеству — уже вся его программа. Программа его исследований по электричеству на всю жизнь. Программа глубоко продуманная. Многие удивлялись потом, как у него, двадцатичетырехлетнего, могли в столь зрелом и законченном виде появиться такие глубокие идеи.

Реакция Вильяма Томсона и Стокса была сдержанной — видимо, они были заняты своими делами. Проявил интерес к статье Питер — да и тот занялся сейчас гамильтоновыми «кватернионами», бесконечно далекими, казалось тогда, от электричества.

Другие — те, кому Джеймс был известен лишь своими исследованиями по фотоупругости и оптике, пожимали плечами. Этот Максвелл так блестяще владеет математикой, так хорошо знаком с теориями, основанными на дальнодействии, — знай себе работай да выводи полезные формулы. А он все оригинальничает. Видимо, хочет понравиться бывшему переплетчику и лаборанту Фарадею! Списали все на его странности. И про статью забыли. Простили ему эту выходку.

Снова он стал для всех блестящим, тонко чувствующим молодым физиком. Метод фотоупругости. Эксперименты по цвету. Блестящее владение ньютоновскими методами. Прошло подозрение. Максвелл был своим. А то была шалость и баловство. Чего не бывает у молодых?

А Максвеллу не привыкать было к тому, что его считали странным и чудаком. Он давно уже не обижался на это. Еще со школьных времен. Еще с тех пор, когда его звали Дуралеем.

Не надеялся, вероятно, молодой абердинский профессор Клерк Максвелл, рассылая в марте 1857 года свою только что вышедшую статью «О фарадеевских силовых линиях» по списку всем крупным британским физикам, что получит ответ и даже ответную статью от самого Фарадея.

И тем не менее это было так.

В конце марта 1857 года Джеймс, волнуясь, распечатал письмо с гербом Королевского института:

К письму была приложена статья Фарадея — и в ней, как и в письме, увидел Джеймс колебания великого, неуверенность мэтра и корифея в том, что мир, созданный им, верен, ибо понятие силовых линий, как казалось ему, было не общим для природы. Тяготение, например, как будто бы не укладывалось в рамки силовых пиний и, казалось, упрекало их автора в недостаточной предусмотрительности, приводя всегда к притяжению тел, в то время как силовые линии объясняли два эффекта — притяжение и отталкивание.

И в письме и в статье было много такого, о чем стоило подумать: и оброненная как будто вскользь фраза о «времени установления электротонического состояния», которое, «возможно, так же мало, как время прохождения света», и мысли о связи электрического и магнитного притяжения с притяжением гравитации.

Письмо Фарадея стало столь большим событием в спокойной жизни Максвелла, что вытеснило из обихода все другие, и даже через месяц казалось, что это произошло вчера. Он и не заметил, что к тому моменту, как он решился написать ответ, прошло полгода.

Фарадей тут же ответил Максвеллу теплым письмом, в котором нетрудно почувствовать благодарность не балуемого пониманием стареющего человека, мудреца, нашедшего на склоне лет родственную душу, сток душевных и научных излияний.

НОВОЕ УВЛЕЧЕНИЕ — САТУРН

Когда Джеймс приступил к занятиям в Абердине, у него в голове уже созрел новый «проп», новая задачка, которую пока никто не мог решить, новое явление, которое подлежало объяснению. Это были Сатурновы кольца. Определить их физическую природу, определить за миллионы километров, без каких бы то ни было приборов, пользуясь только бумагой и пером, — это была задача, созданная как будто специально для него. Вот где будут использованы, наконец, и опробованы теории вращения, проверявшиеся на динамическом волчке! Вот куда приводила его теперь странная и, казалось, незакономерная цепочка, начавшаяся «дьяволом на двух палочках»! К самому Сатурну!

С той июльской теплой ночи 1610 года, когда Галилей впервые направил свою трубу на Сатурн, многие любовались через телескоп этим чудом вселенной. Сатурн был действительно самым удивительным объектом на небе.

У планеты были уши! Два отростка непонятного происхождения вырастали с боков планеты, причем эти отростки жили, дышали, изменялись по величине — и не было объяснения такому странному явлению. Может быть, это два больших спутника Сатурна? И иногда эти живые отростки Сатурна исчезали — и не было ли это подтверждением мифа о жестокости коварного старика — Времени?

Гюйгенс, пользуясь более совершенным инструментом, утверждал в 1659 году, что Сатурн окружен кольцом, напоминающим нимб серафимов, — и долго не смолкали восторженные клики служителей боговых, видевших в этом если не прямое подтверждение желанного, то полунамек, достаточно откровенный!

Затем выяснилось, что одним кольцом дело не ограничивается.

— Не кольцо, а два, одно внутри другого! — это Кассини в 1675 году.

В 1850 году внутри светлого внутреннего кольца обнаружена темная полоска, и эта темная полоска оказалась прозрачной — через нее можно было видеть поверхность планеты.

Сравнением своих наблюдений с наблюдениями Гюйгенса и Гершеля петербургский астроном Струве заключил, что конфигурация колец изменчива, а ширина их возрастает с удалением от планеты.

Вот что было известно в условии конкурса на соискание премии Адамса. Требовалось определить: из чего состоят кольца Сатурна? Твердые они, жидкие или газообразные? Гершель поддерживал гипотезу сплошного твердого кольца, Лаплас доказывал, что кольца — твердые, но очень узкие. А безвестный Томас Райт из Дурхама, не приводя доказательств, когда-то утверждал, что кольцо Сатурна состоит из множества спутников, не связанных между собой.

Такая проблема не могла не увлечь Джеймса. Он работал с самого начала быстро и уверенно. Быстро был готов первый вариант — изящное эссе.

«Когда мы действительно видим, что гигантская арка вертится над экватором планеты без какой-либо видимой с ней связи, наш мозг не может оставаться в бездействии. Мы не можем просто принять, что это так и есть, и описать этот факт как один из фактов, наблюдаемых в природе, не предполагающий и не требующий объяснения. Мы или должны объяснить ее движение на принципах механики, или принять, что в условиях Сатурна может существовать движение, регулируемое законами, которые мы не в состоянии объяснить».

За каждым словом этой фразы — убежденность в конечной познаваемости мира, в том, что не существует в нашей вселенной предметов и явлений, недоступных для человеческого понимания. Нет, не в страхе божьем лежало у Джеймса Клерка Максвелла начало мудрости!

Начало работы над кольцами Сатурна относится к гленлейрскому, предабердинскому лету. Первое упоминание об этой работе в письме к другу — Р.Б.Литчфильду:

Через год работа с Сатурном еще не окончена.

Несколькими днями раньше в письме Питеру Тэту, профессору.

Работа над Сатурном не окончена и в декабре. Из письма к Льюису Кемпбеллу, только что получившему ранг священника и ставшему «его преподобием».

Зима была суровой, а уже в феврале погода установилась мягкая, по-летнему теплая и солнечная. Когда случалось время, Максвелл гулял вдоль берега моря, среди черных скал Кинкардиншира. Здесь он нашел для себя уютное местечко, совершенно уединенное, с изуродованной морским ветром сосной, на ветках которой можно было хорошо поразмяться. А потом искупаться, спасибо необычно теплому февралю! А потом полежать на теплом песке, глядя на кружевные буруны волн.

Иногда он задерживался здесь до темноты и дожидался того момента, когда в небе загорались первые огоньки. Вот Марс и Меркурий... А вот и Сатурн, к которому устремлены сейчас его мысли... Максвелл чувствовал нежность и теплоту к этой удивительной безразличной планете, летящей где-то в мертвящем холоде пустоты за миллионы километров. Он был сейчас единственным человеком на Земле, который постиг ее тайну, разгадал ее силой математики.

Максвеллу было приятно здесь, на морском берегу, но почему так сладко тревожит его необычность этой теплой весны? Почему таким странным кажется ему расположение планет — никогда не видел он, чтобы Юпитер и Венера так приближались друг к другу? Нет ли тайного смысла в смешных предсказаниях чудаков астрологов?

Таинственно мерцало звездное небо над головой молодого профессора. Бездонность неба вселяла беспокойство. Космос был безмолвен и полон тайн. Все объяснимо в этой бескрайней вселенной, но сложны ее загадки — хватит ли жизни, чтобы разгадать их? Что такое пространство? А время? Как устроены планеты? Сможет ли человек когда-нибудь достигнуть их? Что такое тяготение — и вообще, почему тела притягиваются друг к другу? А что управляет симпатиями и антипатиями людей?

Ночной горной тропинкой, освещаемой звездами, добирался Максвелл до города, до Юнион-стрит. А здесь уже занималась заря, над островерхими церквами древнего города поднимался новый день этого необычного года...

Этот, 1857 год принес несчастье — весть о смерти дорогого друга-кембриджца, молодого юриста Помероя, попавшего сразу после жарких дискуссий в Рэй-клубе на место действия, в Индию, и полностью познавшего на своем горьком опыте цену приобщения индийской нации к британской культуре. Его юношеские иллюзии, видимо, так и не рассеялись до конца, а благородство души заменяло ему порой трезвый голос рассудка. Именно он защищал на памятном заседании Рэй-клуба позицию Британии в Индии, именно он сдал лучше всех экзамены на высокооплачиваемую должность в почтенной Восточно-Индийской компании. Тем более грустно было его разочарование. Он умер от излишнего служебного рвения и лихорадки во время первой вспышки восстания сипаев и, может быть, лишь благодаря болезни избежал смерти от руки индусов, которым, как он был убежден еще во времена рэй-клубовских дискуссий, он нес цивилизацию.

Максвелл очень переживал смерть Роберта, они сдружились во времена жарких споров и дискуссий в клубе. Джеймс, у которого отец и все родственники по мужской линии были юристами, всегда находил темы для бесед с будущим юристом Помероем, поверял ему свои мысли о государстве и праве, как Льюису — студенту богословия — о боге. Максвелл имел особенность жить интересами своих друзей и совершенно не требовал того же от них, да и вряд ли это было возможно.

Видимо, трудно приходилось ему в Абердине в смысле обзаведения новыми друзьями. Его коллеги по колледжу были старше его, общение с коллегами из второго, соперничающего университета, Кингс-колледжа, негласно не одобрялось, а шотландская чопорность исключала случайные знакомства. Максвелл не устает писать своим старым друзьям:

ЖЕНИТЬБА

Как в жизни, так и в смерти... Трудно найти таких друзей. Но нужно — и можно. И вот какие-то новые события и проблемы увлекли его, и уже не кольцами Сатурна занят молодой профессор, а обручальными кольцами и сопутствующими проблемами... Друг нашелся там, где Джеймс никак не ожидал найти его.

В первые абердинские годы Максвелл, страдающий от отдаленности своих друзей, со смешанным чувством принял приглашение Принципала Маришаль-колледжа посещать его дом, сделал это однажды, да и зачастил туда. В доме Дьюара ценили его ум, глубокие знания, там его необычайно разносторонняя осведомленность в литературных, исторических и богословских материях получила благодарных слушателей и ценителей, да и, можно прямо сказать, ценительниц.

У Принципала Дьюара, этого черствого и непопулярного в колледже человека, оказались две дочери, причем одна незамужем, которые за отсутствием иных светских развлечений в этом суровом и неуютном доме знали большой толк в разговоре, умели оценить новые книги и научные открытия, раскрыть безболезненно створки панциря сарказмов, в котором заточен был Джеймс. Да и сам он представал перед ними совсем другим, тем, каким был на самом деле, — быстрым, блестящим, остроумным, великодушным.

Летом 1857 года он получил приглашение Принципала провести с его семьей часть сентября в Ардхаллоу близ Дунуна, где жил зять Принципала, мистер Мак-Кунн, и, не медля ни мгновения, согласился.

Он спешил в Ардхаллоу, и ему казалась черепашьей тридцатимильная скорость железнодорожного экспресса. Чтобы время шло быстрее, он наблюдал на проносящихся мимо скалах (дорога шла по берегу озера Лох-Экк) разрушение и раздвоение геологических слоев. Потом это ему наскучило, и он решил сочинить для своего друга Вильяма Томсона шуточный гимн компании атлантического телеграфа.

Максвелл за последнее время написал Томсону множество «длинных и скучных» писем о кольцах Сатурна, но тот не ответил. Объяснялось это тем, что Томсон участвовал в прокладке первой линии трансатлантического телеграфа. Гений Томсона был инженерным, и в символах своих математических статей Томсон видел не только физические явления. За ними для Томсона явно вставали телеграфные линии, усовершенствованный компас, машина для предсказания приливов... Поначалу свысока отнесшиеся к этому мужу «абстрактной науки» практики вскоре горько пожалели о том, что не воспользовались его советами и порвали первую линию кабеля. После этого Томсон стал признанным научным шефом величайшего научно-технического предприятия века. Казалось, все результаты, еще вчера полученные им за письменным столом, уже сегодня воплощались в конструкции кабеля, в конструкции приемных и передающих устройств этой уникальной телеграфной линии.

(Т) = Там, на дне моря,

и, следовательно, 2(Т) по аналогии представляют собой два повторения указанной фразы. Уговорившись об этом, мы будем иметь следующее:

Слышится песнь телеграфного хора.

Сигналы плывут вперед

Хвостиком — плюх-плюх-плюх!

Игла телеграфа дрожит на опоре,

Сигналы оттуда получим мы вскоре,

Но трудно им: ух-ух-ух!

По тросу бежать вперед.

По тросу бегут не сигналы — а горе.

Время кричать: караул!

Кабелю: крах-крах-крах!

Что за причина — поймем мы не скоро.

Может, кораблик наш шел больно споро,

Жалко как, ах, ах, ах!

А может быть, сильно рванул!

Рыбы все шепчутся в вольном просторе.

— Что там, в тиши ночной,

Длинное столь, столь, столь,

Что не сломаешь ни нынче, ни вскоре,

Что не разъестся ни нынче, ни вскоре?

В море же соль, соль, соль!

Кабелю — хоть бы что.

Оставим мы кабель — лишь рыбам подспорье.

Новый уж кабель корабль ведет.

Будет не прост, прост, прост!

Кабель тройной проложим мы вскоре,

Будем контракт заключать через море,

Через наш трос, трос, трос,

Уж этот не подведет!

Старый друг, — Вильям Томсон становился уже одной из самых популярных личностей в Англии: он стал участником и научным шефом самого грандиозного и эффектного технического события века, и Максвелл не мог не завидовать ему, он не мог не увлечься идеями быстрого проникновения электричества в повседневность, в жизнь.

Необходимость быстро заключать через океан коммерческие сделки привлекла Сайруса Филда — руководителя компании по прокладке трансатлантического телеграфа. Задача осуществления технической идеи привлекла Томсона. Теоретические трудности объяснения электрических явлений увлекли Максвелла, точнее — дали его занятиям электричеством новый импульс. И лишь важные события и отчасти — украшение звездного неба — Сатурн мешали тому, чтобы он тотчас занялся бы им.

Сейчас у Максвелла в голове было совсем другое — они с Кетрин Мери гуляли по осенним открытым холмам, любовались пятнами, созданными высохшим папоротником-орляком, на еще зеленых склонах холмов. Однажды, забравшись очень далеко, набрели они на одинокую хижину. Там жил вдали от мира настоящий отшельник. Отшельник пригласил их к себе. Звали его Дункан Маршалл, хижина была завалена книгами, а письменный стол с открытой чернильницей свидетельствовал о том, что отшельник над чем-то работает. Он оказался ученым!

Нет, Максвеллу определенно больше нравился другой тип ученого, олицетворенный в Вильяме Томсоне, и он, возможно, жалел в те минуты, что склад его ума и характера не дает возможности броситься в гущу событий, политики, деловой суеты, туда, где так легко чувствовал себя старый дружище Томсон. А может быть, поделился он тогда с Кетрин Мери еще не оформившейся вполне мыслью о том, что его проблемы, те, которым он решил посвятить себя, в конечном счете глубже и труднее и, возможно, решение их сослужит еще более важную службу человечеству, даже не подозревающему пока об этом...

Кетрин Мери Дьюар и Джеймс Клерк Максвелл в этот необычный год многое узнали друг о друге. И однажды, во время ночного катания на лодке, они решили, что созданы друг для друга. И захотели соединить свои судьбы...

В феврале 1858 года состоялась помолвка Джеймса Клерка Максвелла, профессора Маришаль-колледжа, и Кетрин Мери Дьюар, младшей дочери Принципала упомянутого колледжа.

Счастливое, радостное состояние Джеймса, приподнятое состояние ума, легкость скользят в его письмах:

Время, отнятое у Сатурна и электрических материй свадебными хлопотами, не прошло даром. Отдалившись на время от физики, он получил возможность посмотреть на нее со стороны, сравнить, сопоставить ее с иными науками и увидеть то, чего не видел раньше. Он убедился в том, что путь, избранный им, — путь к Правде не может миновать «материальных наук», он увидел философскую ценность физики в процессе познания природы, общества и человека.

Видимо, это открытие взволновало его, и трогательное письмо к Литчфильду, письмо, посвященное приятным свадебным хлопотам, вдруг неожиданно модулирует в серьезную философскую тональность.

«Что касается материальных наук, то именно они кажутся мне прямой дорогой к любой научной истине... касающейся метафизики, собственных мыслей или общества. Сумма знаний, которая существует в этих предметах, берет значительную долю своей ценности от идей, полученных путем проведения аналогий с материальными науками, а оставшаяся часть, хотя и важна для человечества, есть не научная, а афористическая. Основная философская ценность физики в том, что она дает мозгу нечто определенное, на что можно положиться. Если вы окажетесь где-то не правы, природа сама сразу же скажет вам об этом. Каждый шаг этого познания истины оставляет более или менее представительный след в памяти, а полученные материалы более чем где-либо в другом месте пригодны для ответа на великий вопрос: откуда приходит знание?

Я обнаружил, что все ученые, продвигавшие своими трудами науку (то есть сэр Дж.Гершель, Фарадей, Ньютон, Юнг), хотя и очень сильно отличались друг от друга по складу своего ума, имели четкость в определениях и были полностью свободны от тирании слов, когда имели дело с вопросами Порядка, Законов и т.п. Этого никогда не смогут достигнуть литераторы и люди, занимающиеся только рассуждениями...»

Да, время, отнятое у Сатурна и электричества, не прошло даром. У Максвелла сформировались уже прочные взгляды на жизнь, на науку. И на счастье тоже.

(24 марта 1858 г.)

Свадьба была назначена на июнь, о чем, разумеется, было тут же сообщено Кемпбеллу, а тот, оказывается, опередил друга и уже приглашает Максвелла быть шафером на своей свадьбе, а она состоится в мае. В прошлом году женились Тэт и Бальфур Стюарт.

Кембриджские и оксфордские друзья обзаводились семьями. Для Максвелла, как для «феллоу» — члена совета Тринити-колледжа, брак имел немаловажные последствия — ведь «феллоу» при вступлении на пост дает обет безбрачия! Строгий монастырский устав Кембриджа разрешал одновременно иметь лишь одно удовольствие из двух, и Джеймсу ничего не оставалось, как ждать официальной бумаги из Кембриджа, уведомляющей его о лишении знания.

В голову ничего особенно не лезло, и поэтому Максвелл с радостью согласился поехать в Милфорд, в Хемпшире, где Кемпбелл был назначен приходским священником, с тем чтобы потом поехать в Брайтон. Там должна была в мае состояться свадьба Льюиса.

А пока бомбардировал друга письмами о своих — вместе с Кетрин уже! — планах.

Уезжая из Абердина, Джеймс договорился с невестой о способе, посредством которого они будут сохранять иллюзию близости друг с другом чуть не через всю Шотландию и Англию. Способ, придуманный Джеймсом, был довольно прост. Уговорились в заранее обусловленный час вечером, когда уже стемнеет и появятся первые звезды, садиться, она — в Абердине, он — в Гленлейре, Милфорде или Брайтоне — где окажется, — садиться у настольной лампы и читать вместе одно и то же место из библии, а потом в письмах описывать друг другу, что они думали при этом. Нельзя без волнения читать письма Джеймса к Кетрин — все строфы и главы библии вызывали у него реминисценции любви, семейного счастья, счастливой, благородной и спокойной жизни вдвоем.

Свадьба была скромной. Приглашены были только самые близкие — и среди них молодожены, только-только из церкви, Льюис с супругой.

Пришло много поздравлений. Поздравление из Кембриджа было шуточным, но между тем извещало, что досточтимые «феллоу» сожалеют, что не могут далее числить Клерка Максвелла в своих рядах — славных рядах членов совета Тринити-колледжа, поскольку он нарушил ранее данный им обет безбрачия.

После свадьбы родственники растерялись — слова, случайно, казалось, брошенные для забавы и игры стиля, упавшие на бумагу в письме Льюису, оказались глубоко продуманным военным планом. После воссоединения частей действительно последовал скрытый (никто к ахнуть не успел) марш-бросок в Гленлейр, где счастливая молодая чета расположилась на отдых. Вскоре прибыло и брайтонское подкрепление, а еще правильнее было сказать, что подкрепление прибыло почти одновременно с основными частями.

Период «притирки» был нелегок, хотя с обеих сторон было большое желание лучшего взаимопонимания. Кетрин ясно представляла себе, что Джеймс не обычный человек и что любовь к науке и физике занимает в его сердце далеко не последнее, если не первое, место. Начав с совместного наблюдения солнечного затмения (ох, как они смеялись, когда Кетрин пятна на Солнце называла «точками» и уверяла, что может их видеть безо всяких приспособлений!), молодые супруги перешли в Гленлейре к научным развлечениям, начав с несложных оптических экспериментов с призмами.

Проблема взаимопонимания, для которой требовалось хотя бы минимальное знание основ физики, сильно беспокоила Джеймса Клерка Максвелла. Даже через год после свадьбы эта тема, видимо, еще была злободневной.

Первое лето, проведенное вместе с молодой женой и друзьями, кончалось, Максвелл был, конечно, счастлив, но неутомимый червячок, видимо, гнездился где-то в его сознании, не признавая научной праздности, — мозг требовал работы. Максвелла призывали к себе кольца Сатурна и невидимые фарадеевские силовые линии.

Джеймс Клерк Максвелл вернулся к любимой им физике...

СЛИЯНИЕ КОЛЛЕДЖЕЙ

Да, Сатурн, спокойно почивавший несколько месяцев в своем необъятном кольце, вновь подвергся атакам молодого профессора. Здесь, однако, все было уже практически сделано — гипотеза твердого жесткого кольца отпала сразу, жидкое кольцо распалось бы под влиянием гигантских возникших бы в нем волн — и в результате, по мысли Джеймса Клерка Максвелла, вокруг Сатурна скорее всего витает сонм мелких спутников — «кирпичных обломков», по его выражению.

И этот вывод — пользуясь только пером и бумагой! Успех, вполне соизмеримый с достижением Адамса и более удачливого его соперника Леверрье. Сам королевский астроном сэр Джордж Эйри, прочитав трактат Максвелла, посвященный кольцам Сатурна, заявил, что эта работа — самое блестящее применение математики к физике, какое он когда-либо видел. Еще раньше, в 1857 году, Джеймсу за эту работу была присуждена премия Адамса.

Молодой профессор Абердинского университета был признан одним из самых авторитетных английских физиков-теоретиков.

Жаль, что Абердинский университет, а точнее — Маришаль-колледж, не мог уделить этому событию сколь-нибудь серьезного внимания — у него были в это время свои заботы. И проистекали они прежде всего оттого, что знак равенства между Абердинским университетом и Маришаль-колледжем ставил только Маришаль-колледж. Дело в том, что в Абердине было два абердинских университета, и второй, ненавидимый маришальцами, был Кингс-колледж, тоже довольно солидное и древнее учебное заведение, почти полностью копировавшее по структуре и направлению обучения Маришаль-колледж.

Между колледжами была глухая вражда, профессора не здоровались друг с другом, а жены не ходили друг к другу с визитами. Дружба Джеймса с «людьми из Кингса» никак не могла быть одобрена маришальским начальством, и прежде всего тестем — Принципалом.

Забавнее всего было, пожалуй, то, что эти два заведения формально были объединены уже более двухсот лет: еще в 1641 году была издана королевская хартия, по которой Кингс-колледж Старого Абердина и Маришаль-колледж Абердина объединялись под названием Университета короля Чарльза. Но время было бурное, и о такой мелочи забыли. А университеты и не спорили. Ведь объединение, помимо прочего, несло с собой сокращение высокооплачиваемых должностей, сокращение числа профессоров и прочие бедствия. Так продолжалось двести лет, пока в 1858 году, в безоблачный первый год семейного счастья Джеймса, в университеты не нагрянула комиссия.

Выводы комиссии были категоричными, и 2 августа 1858 года, когда Максвелл с женой и друзьями проводил счастливые дни в Гленлейре, была дана королевская санкция парламентскому акту под названием: «Акт об обеспечении лучшего управления и дисциплины шотландских университетов, улучшении и упорядочении в них курса обучения и о слиянии двух университетов и колледжей Абердина».

Этим актом с 15 сентября 1860 года упразднялась одна из двух параллельно существовавших в университетах кафедр натуральной философии и одна из должностей Принципалов. Максвелл и его тесть Джеймс Дьюар теряли свои места в университете, и если для второго это было уже в большей степени безразлично из-за возраста, то для первого означало необходимость снова искать себе кафедру, а это было делом совсем нелегким.

Тут, казалось, удача снова улыбнулась Максвеллу — его старый друг профессор Джеймс Форбс был назначен главой объединенного университета Сент-Эндрюс, и в этой связи кафедра натуральной философии, которую он занимал в Эдинбургском университете, оставалась вакантной. Максвеллу перспектива занять кафедру Форбса очень нравилась, но обстоятельства сложились не совсем так, как ему хотелось бы. На кафедру натуральной философии Эдинбургского университета нашлось много претендентов, и среди них — старый соперник Раус и самое главное — старый друг Питер Тэт, которому кафедра математики в Белфасте никак не подходила — он, как и Максвелл, правда в несколько ослабленном варианте, был склонен находить в самых простых вещах загадки мироздания, любил искать для всего объяснение. Математика как таковая, несмотря на то, что он ею прекрасно владел, Питера не привлекала. Его тянуло к физике, и кафедра в Эдинбурге была, разумеется, для него пределом мечтаний.

Слухи быстро распространяются в сравнительно узких научных кругах Шотландии. Уже знают в Эдинбурге и о необычных методах преподавания молодого профессора Максвелла, о том, что не любит он читать лекций-»проповедей», о том, что он говорит на лекциях о непонятных вещах, может напутать и вообще держится со студентами не как Дон, а как их товарищ, равный им. Не помогли рекомендательные письма.

На должность профессора был избран Питер — прекрасный лектор, утонченный методист, будущий автор наиболее популярных в Англии, да и за рубежом учебников физики. Питер взял реванш за поражение на конкурсе в Абердине и был очень счастлив. Отношения друзей были прочны — их связывало даже несколько большее, чем дружба, — научное единомыслие, партнерство в мало кому понятных развлечениях, ребусах и шарадах, и поэтому такие «мелкие» злоключения, как поражение на конкурсе, ни в коей мере не могли на них повлиять.

До конца дней Максвелл и Тэт находились в самых сердечных, дружеских отношениях, разумеется, не исключавших подтрунивания и столь обожаемых Максвеллом юмористических стихов и пародий на книги, научные статьи и доклады Питера, которые, к сожалению, удавались ему несколько хуже, чем учебники.