Максвелл

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ЗАНЯТЬ КАФЕДРУ

Годы отшельничества, годы полной отрешенности от суеты, служения одной только науке, годы наиболее плодотворные, светлые, творческие, гленлейрские годы... Почему же снова и снова овладевает Максвеллом, как некогда, подспудное желание работать при университете, на кафедре, на людях, желание, может быть, неосознанное, гонимое из-за очевидных творческих преимуществ жизни анахорета, но неистребимое? Ведь неоднократно предлагались ему раньше почетные университетские посты. И в том числе пост ректора университета Сент-Эндрюс, пост, занимавшийся ранее любимым Джеймсом Форбсом. Форбс умер в 1868 году, страстно желая видеть Джеймса Клерка Максвелла своим преемником. Но даже тогда со стороны Джеймса последовал корректный, но непреклонный отказ, отказ убежденный и неоднократно продуманный.

Почему же сейчас, на рубеже седьмого и восьмого десятилетий века, одиночество начинает тяготить его? Может быть, потому, что уже написаны в гленлейрском одиночестве главные книги жизни — трактаты о теплоте и об электричестве и магнетизме? Может быть, потому, что сорокалетний Максвелл уже трезво осознает необходимость упрочения и продления ряда, некогда возникшего перед ним в кембриджской Тринити-чапел, ряда гордого и почетного, ряда, в начале которого высятся величественные фигуры Ньютона и Бэкона, в который он, Максвелл, хотел бы поставить и себя, и видеть кого-то после... Им с Кетрин не суждено было иметь детей. И не было у Максвелла еще ни одного ученика...

Хотел ли Максвелл иметь учеников? После кембриджских и абердинских неудач, после лондонского недопонимания, после обвинений в малых педагогических способностях, неумении читать лекции и неспособности поддерживать в классе порядок и вбивать в студенческие головы гвозди физической премудрости? После благих намерений, оставшихся неосуществленными, после неблагодарного труда, оставшегося неоцененным?

Трудно утверждать с очевидностью, каков был ход мыслей Джеймса Клерка Максвелла, когда он принимал предложение, сделанное ему Кембриджским университетом, но предложение было принято. Максвелл должен был снова окунуться в ностальгически окрашенные кембриджские университетские дали, где мужал его ум, где были шумные сходки «Апостолов», где был Стокс, где он впервые уловил затаенный смысл ночного соловьиного пения...

Но перед тем как Максвелл примет это предложение, оно должно быть еще сделано, и поэтому мы должны будем вернуться немного назад и проследить корни этого приглашения, которое, как и все в этом древнем каменном Кембридже, имеет свою долгую историю, восходящую к иной, еще более долгой и древней. И вот эта-то история относится к возникновению, процветанию и возвышению старинного английского рода Кавендишей.

В роду Кавендишей были и мореплаватели, и крупные вельможи, приближенные к королям и королевам, а позднее — в беспокойном XX веке — даже премьер-министр Гарольд Макмиллан. Были в этом роду и крупные книгоиздатели, и, что для нас особенно важно, крупные ученые, и среди них — знаменитый отшельник и женоненавистник Генри Кавендиш, чей внучатый племянник, герцог Девонширский, был в годы Максвелла канцлером Кембриджского университета.

Герцог Девонширский был мало похож на многих своих предшественников — титулованных вельмож, для которых канцлерство в Кембриджском университете было честью такого же порядка, как получение одного из весьма немногочисленных английских орденов. Честью, не требующей внимания и труда. Обязанностью необременительной — в нарядной парадной мантии председательствовать при важных оказиях.

Герцог Девонширский сам много времени отдавал научным исследованиям. Он был, несомненно, математически одарен — достаточно сказать, что он сам окончил Кембриджский университет и на грозном математическом трайпосе был отмечен как «второй спорщик» и лауреат премии Смита, то есть удостоен точно такой же чести, как великие физики Вильям Томсон и Джеймс Клерк Максвелл.

Как человек, близкий к научным кругам, герцог Девонширский явственно понимал ограниченность кембриджской системы преподавания, в частности в отношении натуральной философии — физики, которая представляла тогда всего лишь лекционный курс с элементарными демонстрациями. Ученый герцог понимал, что для того, чтобы делать открытия в конце XIX века, совершенно недостаточно хорошо знать математику и выводить новые законы дедуктивным путем. Герцог понимал необходимость учреждения в университете кафедры экспериментальной физики, хорошо оснащенной современными измерительными приборами и оборудованием, кафедры, которая могла бы отвечать научным запросам века.

Весьма богатый герцог мог себе позволить обойтись в учреждении такой кафедры без чьей-либо помощи: ведь в конечном счете все упиралось в фунты стерлингов.

В октябре 1870 года герцог представил в сенат университета меморандум о своем желании построить и оснастить при Кембриджском университете физическую лабораторию. Сенат соблаговолил указанный дар принять и учредить при вновь создаваемой лаборатории должность профессора.

И вот на эту-то должность долго не могли сыскать требуемого кандидата. Избранник должен был быть талантливым экспериментатором. При высочайшем теоретическом уровне своих математических построений он должен был уметь не только ставить задачи, но и решать их на самолично созданном и рассчитанном оборудовании. И кроме того, репутация Кембриджа не вынесла бы того, чтобы на этот пост был назначен какой-то неизвестный физик. А подходящих для этого поста было известно три: Максвелл, Томсон и Гельмгольц.

Наиболее логично было бы видеть на этом посту Максвелла — ведь именно его присутствие в последние годы в Кембридже, пусть спорадическое, в те времена, когда он выезжал из своего добровольного заточения экзаменовать в математическом трайпосе, привело в конечном итоге к мысли о необходимости перестроить преподавание физики. Вопросы, которые он задавал на трайпосе, задачи, которые он составлял для соискателей, мысли, которыми обменивался с другими виднейшими профессорами, экзаменовавшими трайпос, постепенно приводили всех кембриджских университетских деятелей к одному твердому убеждению: невозможно было оставлять так дело с преподаванием физических наук.

Да, Ньютону достаточно было его комнат в Тринити-колледже, да, Стоксу было достаточно его комнат в Пемброк-колледже, но ему уже было труднее, чем Ньютону, потому что ему нужно было уже в жилых комнатах проводить сложные физические эксперименты, точные измерения. Нужны были электрические источники, цепи, системы затемнения, гальванометры, установленные на неколеблющихся фундаментах.

Да, Максвелл и сам обходился когда-то своим сараем в Гленлейре, где старая дверь служила ему столом, а на ней установлено было множество склянок с разными жидкостями, в которых плавали отравившиеся насекомые. Как-то обходился Максвелл и в Кенсингтоне, когда его жена, работая в качестве «истопника», обеспечивала в комнате нужную температуру и влажность, необходимые мужу для измерения вязкости. Но вот эти уже измерения, будучи проверены через много лет, оказались неточными, да и не могло быть иначе. Для сложных экспериментов необходимы специальные лаборатории, в которых не нужно убирать физические приборы для семейного обеда, где не нужно, ложась спать, смахивать с постели лабораторные журналы.

Развитие науки настоятельно приводило к мысли о необходимости создания новой лаборатории. И глашатаем этой мысли стал Максвелл, который на своем опыте, может быть, острее, чем кто-либо другой, поскольку он никогда не был в душе чистым теоретиком, почувствовал ее необходимость.

А люди, любившие его, люди, кому дороги были и он, и его идеи, поддержали его, и в конце концов в математический трайпос были официально введены вопросы прикладного характера.

Этим самым в течение многих лет пестовавшаяся в Кембридже «чистота» математического трайпоса была раз навсегда «осквернена» физическими материями, и математика стала не самоцелью, но прикладной наукой, родился гибрид математики и физики — математическая физика.

Именно это событие, главную роль в котором играл Максвелл, привело в конечном итоге в 1869 году к тому, что университет высказался за создание в Кембридже кафедры, на которой изучалась бы теплота, электричество и магнетизм. С собственным профессором и демонстратором. Тут же было выражено и робкое желание иметь лабораторию — робкое потому, что ориентировочные подсчеты показывали чудовищную ее стоимость — 6300 фунтов. И так бы и остались все эти благие пожелания на бумаге, если бы канцлер университета седьмой герцог Девонширский не предложил построить лабораторию на свои деньги.

Натуральная философия превращалась в две физики — математическую и экспериментальную, и Максвелл сыграл в этом разделении свою роль. Но первым, кому предложена была профессура в новой лаборатории, названной сначала Девонширской, а потом Кавендишской — в честь одновременно и Генри Кавендиша и нынешнего канцлера университета, — был не Максвелл, а сэр Вильям Томсон.

И это довольно естественно. Слава Томсона была несравнима со славой Максвелла — его талант принадлежал своему веку точно так же, как гений Максвелла принадлежал вечности. И уже приставка «сэр» свидетельствовала о высоком признании действительно громадных заслуг будущего лорда Кельвина, друга и советчика Максвелла. Об успехах Томсона на научной, инженерной и деловой ниве свидетельствовала и красавица яхта «Лалла Рух», всегда ожидающая хозяина в месте впадения Кельвина в Клайд, и роскошная, стилизованная под древние шотландские замки усадьба в Нетерхолле. Но, может быть, больше всего удерживали Томсона в Глазго, в университете, где он с двадцати двух лет был профессором, и новая лаборатория, и старые винный и угольный подвалы, которые он когда-то очистил и превратил в демонстрационные аудитории для проведения занятий по электричеству, где иной раз не было элементарных вещей, даже катушек сопротивления... но где многое было сделано.

Короче говоря, Томсон отказался уезжать из Глазго.

Следующему профессура была предложена Гельмгольцу — и это свидетельство того, что, по мнению университетских ученых, именно Гельмгольц, а не кто-либо другой, был в то время вторым физиком мира, как Томсон — первым. Однако Гельмгольц, имевший кафедру в Берлине, не был удовлетворен низким окладом кавендишского профессора и тоже отказался.

Следующему профессура неминуемо должна была быть предложена Максвеллу, и это было так же заранее определено, как то, что в случае отказа Максвелла она была бы предложена Джону Стрэтту, будущему барону Рэлею, «старшему спорщику» и лауреату премии Смита 1865 года, восходящей звезде британской теоретической физики, ученику соперника Максвелла, Рауса. Стрэтт был той же крови, что и Максвелл. По складу своего ума он был «объяснителем». Одна его работа, казалось, буквально взята из трудов Максвелла — эссе о голубом цвете неба. Стрэтт часто работал с Максвеллом в одном забое, разрабатывая смежные проблемы, например теорию цветов. Их симпатии были полностью взаимными.

Стрэтт, узнав о колебаниях Максвелла, поспешил написать ему письмо, призванное воспрепятствовать несогласию. Стрэтт был тонок. Он прекрасно понимал, почему Максвелл мог бы не согласиться.

«В основном требуется не лектор по математике, а человек с большим опытом в экспериментировании, который смог бы направить энергию молодого поколения и бакалавров в нужное русло».

Пришло и официальное приглашение — на строгом бланке Тринити-колледжа:

Максвелл немедленно ответил:

Максвелл долго колебался. В числе причин, видимо, была и природная застенчивость, неумение и нежелание находиться на виду. И прошлые неудачи с преподаванием. И необходимость пожертвовать своими научными изысканиями.

И все же кафедра и лаборатория экспериментальной физики были величайшей честью. И величайшей возможностью для производства собственных крупномасштабных экспериментов в специальном помещении. Создавая новую лабораторию с самого начала, в ней можно было бы многое предусмотреть.

Там магнитные измерения можно было бы производить в комнате без единого железного предмета. Гальванометры и другие точные измерительные приборы можно было бы, наконец, установить не на каких-то трясучих столах, а на специальных фундаментах. В общем, можно было осуществить многое из того, о чем мечталось.

Максвелл выехал в Кембридж, чтобы ознакомиться с обстановкой на месте. Оказалось, что дела обстоят не так уж плохо. Сенат своим постановлением от 9 февраля определил задачи кавендишского профессора следующим образом:

«Основная задача профессора преподавать и иллюстрировать законы Тепла, Электричества и Магнетизма; самому содействовать продвижению вперед этих наук; поощрять изучение этих наук в университете».

Как раз то, что нужно!

Он согласился. С единственным условием — возможностью через год, если он почувствует себя не на месте, ретироваться обратно в Гленлейр.

Кандидатура Максвелла была оглашена 24 февраля. Стокс приветствовал решение Максвелла, своего ученика и друга:

— Я рад, что вы решили двинуться вперед.

Оппозиции не было. 8 марта 1871 года Максвелл был назначен первым кавендишским профессором экспериментальной физики в Кембридже.

СТРОИТЕЛЬСТВО ЛАБОРАТОРИИ

Главной задачей кавендишского профессора сейчас, до начала чтения лекций, и потом, до открытия лаборатории, было ее строительство и оснащение.

Уже назначен был архитектор, талантливый Фокетт из колледжа Иисуса, магистр искусств.

Уже был выделен участок земли за Корпус Кристи-колледжем — ниже и через улицу от Тринити-колледжа.

Уже поторапливал предполагаемый подрядчик, производитель работ мистер Лавдей.

Только несколько растерянный Максвелл не знал еще толком, что ему заказать, как распорядиться средствами, землей, трудом архитектора и строителя. Он не представлял еще в деталях своей будущей лаборатории.

Он едет в Глазго, к Томсону, смотрит, как выглядит его лаборатория, как там развернуты экспериментальные работы по электричеству, как студенты обучаются, экспериментируя, создавая устройства, нужные практике.

Он беседует со Стрэттом, который создает сам себе личную физическую лабораторию в бывшей отцовской конюшне.

И главное — он вспоминает отца, его строительство в Гленлейре, он вспоминает, как удивлялись поставщики и производители, когда им заказывались отцом обычные вещи, но настолько легкие, удобные и небольшие по размерам, что невольно наводили на мысли об оборудовании корабля, отправляющегося в кругосветное путешествие.

Здание лаборатории и ее оборудование, по мысли Максвелла, тоже должны были быть абсолютно продуманными.

Не было соперничества между архитектурой и целесообразностью — высокая целесообразность всего, что было запроектировано в здании, вызвала к жизни и архитектурную привлекательность.

Строительство лаборатории, проект которой был одобрен сенатом, началось.

Теперь встала задача как следует оснастить ее первоклассным оборудованием — лучшим, какое можно было купить или заказать. Денег оказалось недостаточно, и Максвеллу сначала пришлось отдать в лабораторию все свои личные приборы, а затем прикупать приборы за свой счет, соревнуясь в этом смысле с самим герцогом Девонширским.

Заказанные приборы поступали и расставлялись в светлые и просторные помещения. На почетные места вставали личные приборы Максвелла. Прибыли приборы, отданные лаборатории Британской ассоциацией, — специальное решение состоялось на Эдинбургском конгрессе. Это были довольно дорогие аппараты, на которых некогда сам Максвелл вместе с Бальфуром Стюартом и Флемингом Дженкином проводил работы по стандартизации электрических единиц, в частности — единицы сопротивления. Эти работы намечалось продолжить.

Спешно устанавливалась система для подачи горячей воды — один из последних даров герцога. Лаборатория готовилась к своему официальному открытию.

ЛЕКЦИОННЫЕ КУРСЫ В КЕМБРИДЖЕ

Нельзя сказать, что лекционная нагрузка кавендишского профессора была чрезмерной. Он должен был находиться при кафедре всего восемнадцать недель в году. Но она существовала, эта нагрузка, и Максвеллу предстояло ее нести. Максвелл не страшился лекционной работы, но всеми силами хотел бы избежать первой, инагурационной лекции, на которой, по положению, должны были присутствовать отцы университета.

Об инагурационной лекции полагалось дать объявление — и Максвелл вывесил его, однако так, что его лишь с малой вероятностью могли прочесть отцы университета, но могли прочесть студенты. Студенты, пробегая мимо объявления о лекции Максвелла, удивленно переглядывались: какой это Клерк Максвелл? Имя-то вроде и известное, произносится всеми с уважением. Может быть, он печатает статьи в научных журналах? Тогда другое дело — нормальным кембриджским студентам не до них, им не хватает времени для подготовки к экзаменам, в том числе к страшному математическому трайпосу, на котором, а это уже точно известно, этот Клерк Максвелл дает весьма коварные задачки.

Но предмет — экспериментальная физика — обещает быть интересным, и несколько студентов, дрожа в своих фланелевых курточках, пробегают под октябрьским дождиком, нет, не в роскошное помещение Сенат-хауса, как это надлежит быть, а в затрапезную аудиторию, где новый профессор будет читать самую важную, первую свою лекцию, в которой разъяснит свои взгляды на этот новый предмет, расскажет о том, что будет делаться в Кавендишской лаборатории после завершения строительства.

Собралось около десятка студентов. Никого из отцов университета не было. Максвелл поднялся на кафедру и после не слишком бурных приветствий приступил к своей лекции.

— Мы обсудим сегодня, — негромко сказал он, и все студенты сразу почувствовали и хрипоту его голоса, и его неистребимый шотландский акцент, — вопрос о значении эксперимента в физической теории. Кембриджский университет, — продолжал Максвелл, — в соответствии с законом своего развития, согласно которому он с большей или меньшей быстротой приспособляется к требованиям времени, недавно ввел курс экспериментальной физики.

Студенты заулыбались: им понравилась шпилька в адрес консервативных университетских властей.

— Курс этот, — продолжал Максвелл, — поддерживая способности к анализу, столь много времени культивировавшиеся в университете, требует также упражнения наших чувств в наблюдении и наших рук в общении с приборами. Привычных принадлежностей — пера, чернил и бумаги — будет теперь недостаточно, и нам потребуется большее пространство, чем пространство кафедры, и большая площадь, чем поверхность доски.

Когда мы сможем использовать при обучении науке не только сосредоточенное внимание студента и его знакомство с символическими обозначениями, но и зоркость его глаз, остроту слуха, тонкость осязания и ловкость его пальцев, мы сразу же распространим наше влияние на целую группу людей, не любящих холодных абстракций. Более того, раскрывая сразу все ворота познания, мы обеспечим ассоциирование научных доктрин с теми элементарными ощущениями, которые образуют смутный фон всех наших мыслей и придают блеск и рельефность идеям, которые, будучи представлены в чисто абстрактной форме, могут совершенно исчезнуть из памяти...

...Стали записывать...

— Характер современных экспериментов, — продолжал Максвелл, — то, что они заключаются главным об разом в измерениях, настолько бросается в глаза, что распространилось мнение о том, что через несколько лет все основные физические постоянные будут с достаточной точностью определены и единственным оставшимся для ученых занятием будет достижение при дальнейших измерениях следующих десятичных знаков.

Если таково действительное положение вещей, то наша лаборатория станет, быть может, знаменита своей добросовестной работой и совершенством экспериментального мастерства; но она в этом случае будет не на месте в университете и должна быть скорее отнесена к ряду знаменитых мастерских нашей страны, где подобное умение направлено на более полезные цели...

Возможно, что в некоторых областях великие естествоиспытатели прошлого действительно завладели почти всем ценным и оставленные ими крохи подбираются скорее из-за своей таинственной непонятности, нежели ради истинной, присущей им ценности. Но история науки показывает, что даже в течение этой фазы развития наука подготавливает материалы для подчинения областей, которые остались бы неизвестными, если бы наука довольствовалась грубыми методами своих ранних пионеров. Я мог бы привести примеры из любой отрасли науки, показывающие, как работа над тщательными измерениями была вознаграждена открытиями новых областей исследования и развитием новых научных идей...

Я признаю, что наша умственная энергия количественно ограничена, и знаю, что много усердных студентов пытаются сделать больше, нежели это для них полезно.

Однако при обучении большая часть утомления часто возникает не от умственных усилий, с помощью которых мы овладеваем предметом, но от тех, которые мы тратим, собирая наши блуждающие мысли, и эти усилия были бы гораздо менее утомительны, если бы можно было устранить рассеянность, нарушающую умственную сосредоточенность.

Поэтому-то человек, вкладывающий в работу всю свою душу, всегда успевает больше, нежели человек, интересы которого не связаны непосредственно с его занятием. В последнем случае побуждения, которыми он пользуется для стимулирования падающих сил, сами становятся средством отвлечения его от работы.

Может быть, и существуют математики, занимающиеся своими исследованиями исключительно для собственного удовольствия. Однако большинство людей предполагает, что главная польза математики заключается в применении ее для объяснения природы.

Я знал людей, которые, обучаясь в школе, никак не могли понять пользы математики, но, поняв ее, в дальнейшем не только становились выдающимися учеными-инженерами, но и достигали больших успехов в занятиях абстрактной математикой. Если наш экспериментальный курс поможет кому-либо из вас увидеть пользу математики, это освободит нас от большого беспокойства, так как не только обеспечит успех вашего дальнейшего учения, но и сделает менее вероятным его вред для вашего здоровья.

Студенты улыбались. Им был глубоко симпатичен этот темноволосый бородач с нескладной фигурой и живыми, видимо, чуть близорукими глазами. Он говорил о том, что волновало их, и давал решения, решения мудрые и продуманные, пряча их серьезность за слегка юмористическим фасадом.

— Можно поставить вопрос, — продолжал Максвелл, — должен ли университет быть местом получения общего образования или должен посвятить себя подготовке юношей к определенным профессиям? Поэтому, хотя многие из вас сделают научные исследования главной целью своей жизни, все мы должны постоянно стремиться поддерживать живую связь между нашей работой и гуманитарными курсами Кембриджа — литературными, филологическими, историческими или философскими.

Среди ученых появляется иногда узкий профессиональный дух, такой же, какой появляется среди людей, занимающихся какой-либо другой специальностью. Но университет как раз и является тем местом, где можно преодолеть тенденцию людей разбиваться на замкнутые кружки, в которых именно благодаря их замкнутости господствуют мелкие цеховые интересы. Мы же теряем преимущество быть объединением различных специальностей, если не пытаемся до некоторой степени впитать дух науки даже со стороны тех, чья специальная отрасль знания отлична от нашей.

Не так давно еще на каждого человека, посвятившего себя геометрии или какой-либо другой науке, требующей постоянной усидчивости, смотрели как на мизантропа, отказавшегося от всяких человеческих интересов и столь преданного оторванной от мира абстракции, что он стал одинаково нечувствителен как к удовольствиям, так и к требованиям долга.

Сейчас на людей науки не смотрят уже с почтительным страхом или подозрительностью. Предполагается, что они связаны с практическим духом века и образуют передовой отряд человечества.

Лекция закончилась бурными аплодисментами немногочисленных слушателей. Максвелл был доволен вдвойне — и едва не больше всего тем, что ему удалось прочесть лекцию без лишней помпы.

Но радоваться было рано. Отцы университета увидели объявление о второй лекции! Думая, что это и есть первая, инагурационная, они все в полном составе, в мантиях и париках, явились на нее, оттеснив студентов с первых рядов. Впереди уселись великие кембриджские астрономы, философы и математики — и среди них Адамс, Кейлей, Стокс... И где-то сзади — студенты, присутствовавшие на первой лекции.

«Не повторять же снова всю инагурационную лекцию!» — решил Максвелл и приступил к следующей лекции, которая должна была открывать курс теплоты.

С озорным блеском в глазах, увлеченно и самозабвенно начал разъяснять он отцам университета и сидящим сзади студентам разницу между шкалой Фаренгейта и стоградусной шкалой.

Отцы университета покорно внимали...

Его любили и поэтому простили ему эту мальчишескую выходку.

Следующие лекции по теплоте, электричеству проходили как обычно, если не считать двух обстоятельств.

Первое: лекции читать было негде.

— Мне негде поставить свое кафедральное кресло, и я кочую, как кукушка, откладывая плоды своей мысли в химической аудитории в первом семестре, в ботанической — в Лент-семестре, в музее сравнительной анатомии — в пасхальном, — жаловался он. Для нетерпеливого Максвелла лаборатория строилась слишком медленно.

И второе: он опять стал увлекаться на своих лекциях. Студентам очень импонировали его мягкий юмор, его внезапные поэтические сравнения, его экскурсы в историю науки. Но сложная суть его лекций была ясна немногим. Лишь очень талантливые, способные люди могли смело следовать за ним в его сложнейших построениях, не обращая внимания на многочисленные вольности и ошибки, которые он позволял себе в ходе доказательств. Многих не увлекало физическое величие полученных результатов. Они с разочарованием видели у доски питающегося лектора, безнадежно тонущего в деталях мелких вычислений, которого от ошибочных выводов спасало лишь тончайшее физическое чутье.

Когда в 1873 году появился «Трактат об электричестве и магнетизме», студенты сначала образовали давку в книжной лавке, а потом — увы! — их ожидало разочарование. Книга Максвелла оказалась еще более сложной, чем его лекции. В ней было более тысячи страниц, из которых лишь десяток (!) непосредственно относился к его системе уравнений. Однако сами уравнения разбросаны по всей книге, и их довольно много — двенадцать!

Последующее изучение Герцем и Хевисайдом уравнений Максвелла показало, что некоторые из них могут быть выведены друг из друга, некоторые — вообще лишние и не отражают фундаментальных законов природы.

Кроме того, изложение и обозначения Максвелла оставляли большой простор для пожеланий их улучшения. Как пишут исследователи, «сумбурность изложения... приходится признать типичной чертой его литературного творчества». И еще: «Трактат Максвелла загроможден следами его блестящих линий нападения, его укрепленных лагерей, его битв».

Класс Максвелла таял. Десять... три... два.

Но Максвелл не унывал. Он обладал талантом читать лекции с равной увлеченностью и страстью и полной аудитории, и аудитории, состоящей всего из двух студентов.

Тех, кто оказался в состоянии осиливать и его лекции, и его «Трактат»...

«ТРАКТАТ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСТВЕ И МАГНЕТИЗМЕ»

«Трактат» содержал все, что знал и передумал Джеймс Клерк Максвелл об электричестве и магнетизме, причем собственные его взгляды и разработки не заняли в книге подобающего им места — стремление рассказать все об электричестве, дать систематический учебный курс привело к тому, что работы самого Максвелла несколько отошли в этом труде на задний план.

Максвелл хотел дать практическое пособие для ученых, инженеров и студентов и не заботился о том, какое место в общей картине знаний по электричеству займут его имя, его труды.

Уже в предисловии Максвелл пишет о том, что имеющиеся в библиотеках учебники и пособия по теории электромагнетизма не отвечают потребностям людей, работающих в настоящей научной лаборатории, совсем уже не учебной, людей, которым приходится делать хитроумные и точные измерения. Не без яда Максвелл упоминает о многопудовых учебниках по электричеству, лежащих без применения, пылящихся на полках библиотек, — эти учебники были далеки от практических задач и зачастую попросту непонятны.

Исправляя эту ошибку, Максвелл значительную часть «Трактата» посвятил изложению методов измерения и описанию измерительной аппаратуры.

Максвелл дал полный обзор всех до тех пор созданных теорий электричества и магнетизма. Максвелл справедлив и великодушен. Он признает их значение для развития физики и прямо говорит, что теория Ампера непревзойденна по точности, а формула Ампера, определяющая силу взаимодействия токов, навсегда останется в золотом фонде любой теории электромагнетизма.

В «Трактате» сформулированы «уравнения Максвелла».

В «Трактате» есть, по сути дела, все те же уравнения, что и в «Динамической теории». Но выведены они иным путем, более закономерным и обоснованным.

Максвелл подбирается к уравнениям издалека. Неторопливо идет вначале повествование о размерностях физических величин. Затем столь же медленно и систематически даются основы векторного исчисления.

Затем — четыре части: электростатика, электрокинематика, магнетизм, электромагнетизм. Казалось бы, и здесь нет существенных различий с общепринятой методикой изложения. Каждая часть начинается со спокойного изложения исходных экспериментов и основных понятий.

Но вот метод исследования Максвелла резко отличается от методов других исследователей. Не только каждая математическая величина, но и каждая математическая операция наделяются глубоким физическим смыслом. В то же время каждой физической величине дается четкая математическая характеристика.

Одна из глав «Трактата» (девятая глава четвертой части) называется «Основные уравнения электромагнитного поля». Здесь, казалось бы, и должны быть сосредоточены основные уравнения электромагнитного поля. И действительно, нумерация уравнений здесь меняется: они начинают обозначаться не цифрами, а буквами, что, видимо, должно обратить внимание на их важность. Но читатель с удивлением может заметить, что нумерация уравнений, отмеченных буквами, начинается в этой главе сразу с D, а уравнения под номерами А, В, С были приведены уже в предыдущей главе. Таким образом, в главе «Основные уравнения» даны не все уравнения.

Но это еще не все. Уравнения, отмеченные буквами, кончаются буквой L. Их двенадцать! Их слишком много! Максвелл, чувствуя это, оправдывается перед читателем:

С помощью векторного исчисления Максвелл более просто сделал теперь то, что раньше сделал с помощью механических моделей, — вывел свои уравнения электромагнитного поля.

Впоследствии уравнения Максвелла были «расчищены» Герцем и Хевисайдом. Они сократили число уравнений Максвелла до четырех, самых важных. Эта система уравнений употребляется до сих пор.

Трудно поверить, что в области электричества и магнетизма не существует ни одного факта, противоречащего или не ложащегося в рамки этой системы четырех уравнений.

Уравнения Максвелла при простой форме записи очень сложны. Их не всякий сможет решить или применить к нужному случаю. Но смысл уравнений прозрачен, и в их содержании сравнительно просто разобраться.

Первое уравнение означает, что электрическое поле образуется зарядами и силовые линии этого поля начинаются и кончаются на зарядах.

Второе уравнение постулирует замкнутость магнитных силовых линий, отсутствие свободных магнитных зарядов. Магнитные силовые линии нигде не начинаются, нигде не кончаются — они замкнуты.

Третье уравнение говорит о том, что магнитное поле создается током, включающим в себя открытый Максвеллом ток смещения. Это обобщение и дополнение всей электродинамики Ампера.

Четвертое уравнение отражает закон электромагнитной индукции Фарадея — возникновение электрического поля за счет изменения индукции магнитного поля. Любое изменение магнитного поля приводит в соответствии с этим уравнением к возникновению в пространстве особого, вихревого электрического поля.

Два последних уравнения привели Максвелла к предсказанию существования электромагнитных волн. Вокруг магнитных силовых линий возникают тут же электрические силовые линии, вокруг которых, в свою очередь, создаются магнитные — и за счет этого в пространстве, от точки к точке, передается электромагнитное возбуждение.

Если попытаться вычислить из уравнений скорость распространения электромагнитной волны, то получится, что она равна отношению электромагнитной и электростатической единицы измерения. Совпадение этой величины со скоростью света было известно давно, со времен Кольрауша и Вебера, но никто до Максвелла не смог усилием мысли придать этому, казалось, случайному совпадению глубокий физический смысл. Исследовательский метод Максвелла проявил в доказательстве электромагнитной природы света свое высшее достижение.

Важнейшим следствием электромагнитной теории света было предсказанное Максвеллом давление света. Ему удалось подсчитать, что в случае, когда «в ясную погоду солнечный свет, поглощаемый одним квадратным метром, дает 123,1 килограммометра энергии в секунду, он давит на эту поверхность в направлении своего падения с силой 0,41 миллиграмма».

Таким образом, теория Максвелла укреплялась или рушилась в зависимости от результатов еще не осуществленных экспериментов.

Существуют ли в природе электромагнитные волны, подобные по свойствам свету?

Существует ли световое давление?

Уже после смерти Максвелла на первый вопрос ответил Герц, на второй — Лебедев.

Пока никаких доказательств новой теории не было...

Но могло существовать и еще одно доказательство справедливости электромагнитной теории света и всей теории электромагнитного поля в целом. Доказательство, правда, частное, но многозначительное.

Рассматривая условие распространения электромагнитного возмущения в однородной среде, Максвелл приходит к важному выводу о зависимости электромагнитных свойств среды от ее оптических характеристик. Например, квадрат показателя преломления должен быть равен диэлектрической постоянной среды, умноженной на ее магнитную проницаемость. Для немагнитного диэлектрика показатель преломления среды должен быть равен квадратному корню из диэлектрической постоянной.

Среди тех, кто пытался подтвердить это опытом, — обожающий Максвелла и преклоняющийся перед ним Людвиг Больцман. Он работал в те времена, в 1872 году, в Берлине, в лаборатории Гельмгольца.

Он пытался проверить зависимость, данную Максвеллом в ранних статьях, для газов. Но Больцмана подвела память. Он искал почему-то прямую пропорциональность показателя преломления и диэлектрической постоянной. Это неправильное положение засело у него в памяти, и его он доказывал. А оно не получалось. И не должно было получаться. Больцман, расстроенный тем, что ему не удалось, как ему казалось, подтвердить теорию Максвелла, бросил заниматься этими экспериментами.

Лишь позже, когда он покинул уже Берлин, он случайно заглянул в свой лабораторный журнал и заметил хорошее совпадение для случая, если бы показатель преломления был пропорционален квадратному корню из диэлектрической постоянной.

Решив проверить себя, он заглянул в статью Максвелла и обнаружил, что и там говорится как раз о квадратном корне!

К несчастью, это открытие произошло уже после выхода «Трактата» в свет и не послужило своевременным доказательством правильности новой теории.

Недостаточность доказательств Максвелл компенсировал своей гениальной физической интуицией.

На наиболее высоких ступенях научного познания вступают в силу высшие качества исследователя — способность его ума воспарить над известными данными, выйти за пределы результатов опытов, «довообразить» их. Это можно назвать интуицией, гениальностью, высшей степенью умственной деятельности ученого.

Необходимость выходить за границы доказанных положений, вырваться из рамок опыта. И способность сделать это. Но не вопреки опыту. Не вопреки зарекомендовавшим себя научным принципам. А может быть, и вопреки, если они оказываются неверными. Лишь гений, тонко чувствующий границы дозволенного, может без боязни приближаться к ним.

Как достиг он такой степени свободы? В силу врожденной гениальности? Или в силу иных причин?

— Если прямая цель всякой научной работы, — говорил Максвелл, — раскрывать тайны природы, то она оказывает и другое, не менее ценное действие на ум исследователя. Она делает его обладателем методов, и к выработке их ничто, кроме научной работы, не могло бы его привести; это ставит его в положение, с которого многие области природы, помимо тех, которые он изучал, являются перед ним в новом свете.

Его гениальность; несомненно, была врожденной. Но и тщательно лелеемой и укрепляемой в процессе каждодневных исследований.

«Трактат об электричестве и магнетизме» заканчивается обзором теорий Гаусса, Римана, Клаузиуса.

Знаменательное название имеет последний параграф трактата. Он назван:

«Идея среды неодолима».

И смысл его в том, что все непротиворечивые теории электричества «приводят к представлению об электромагнитном поле — о среде, в которой происходит распространение электрических и магнитных воздействий; если мы примем это в качестве гипотезы, она, мне кажется, должна будет занять важное место в наших исследованиях, и нам следовало бы изучить все детали ее проявления — что и было моей постоянной целью в этом «Трактате».

ПЕРВАЯ РЕАКЦИЯ НА «ТРАКТАТ»

У книги перед статьей есть большое преимущество — ее труднее не заметить. И хотя «Трактат» в значительно меньшей степени отражал личные взгляды автора, чем его «электрические статьи», большинство физиков того времени и следующего поколения ознакомились с его взглядами именно через «Трактат».

Больше всего, конечно, волновала бы Максвелла реакция на главный труд его жизни со стороны старых друзей — виднейших английских физиков того времени — Томсона, Стокса и Тэта. И он с нетерпением и волнением ждал их приговора.

Но Томсон и Стокс не спешили высказываться, хотя оба они, особенно Томсон, с которым Максвелл вел активную переписку, были хорошо знакомы с содержанием «Трактата», а взгляды Томсона и теорема Стокса, доказанная Максвеллом еще при сдаче трайпоса, были в нем представлены весьма обстоятельно. Томсон и Стокс отмалчивались, и их молчание было многозначительным.

Уж слишком радикальными, слишком явно устремленными в грядущие века оказывались мысли Максвелла. Предсказание электромагнитных волн, распространяющихся в пространстве, должно было быть особенно не по нраву сэру Вильяму Томсону, двадцать лет назад доказавшему возможность колебательного процесса в цепи, содержащей емкость и индуктивность. Томсон был в плену величия его трансатлантической эпопеи и не мог представить себе, что колебательный разряд может существовать не только в проводах, в телеграфных кабелях. Ему была глубоко чужда идея электромагнитных возмущений, распространяющихся безо всяких проводов, в пустоте.

Не мог понять он и максвелловского светового давления; в конечном счете все упиралось в неприятие Томсоном токов смещения.

— Занятная и изобретательная, но не вполне неуязвимая гипотеза! — так он позже высказался о токах смещения. Старый друг и советчик не принял теории Максвелла...

Не принял ее и другой друг и учитель Максвелла, молчаливый, доброжелательный Стокс, отчаянно храбрый человек — его звали в детстве «Веллингтоном», шедший навстречу опасностям, ощущавший счастье как раз в те моменты, когда его шея была максимально близка к тому, чтобы стать сломанной. Но это его качество совершенно не относилось к науке — там он был излишне осмотрителен, спокоен и мудр. Он был личным другом Максвелла, особенно в последние кембриджские годы, когда сгладилась разница в возрасте, но темы их изысканий всегда были далеки. Исследования Стокса носили преимущественно уточняющий и формальный характер. Достигнув жизненного перевала, он занимался организацией науки, был президентом Королевского общества и Британской ассоциации.

Они дополняли в науке друг друга — пылкий Максвелл и сдержанный Стокс. Они продолжали дружить, несмотря на сдержанное отношение Стокса к «Трактату». Их дружба, немногословная, серьезная, иногда прорывающаяся в юмористических пассажах, столь ценимых обоими, стала особенно крепкой в последние месяцы жизни Максвелла и окончилась лишь с его смертью. Стокс стал душеприказчиком Максвелла.

Другой друг со старых времен, Тэт, поддержал Максвелла, выступив с подробной рецензией на «Трактат».

«Бывают авторы, исполненные внутренней мощи, — писал Тэт, — они движутся прямо к цели с непреодолимой силой, но не суетятся, не спешат — больше напоминая гигантских, но бесшумных крокодилов или штамповочный пресс, чем слабое человеческое существо...

Трактат, который мы взялись прорецензировать, с первых же страниц обнаруживает, что он написан именно таким автором. Ничто не принимается без оснований для этого... — это не парад безмерных ценностей даже тогда, когда автор делает действительно великие шаги. Нет попыток говорить языком сенсаций при описании встречающихся трудностей. Когда необходимо — есть спокойное признание в незнании без слишком часто встречающегося аккомпанемента болезненной фальшивой скромности...

Основной целью работы, кроме того, чтобы дать сведения об экспериментальных данных, касающихся электричества и магнетизма... было полностью развенчать теорию дальнодействия. Каждый знает или, по крайней мере, должен знать, что Ньютон считал, что ни один человек, способный разумно рассуждать на физические темы, не может признать такого абсурда. То же отрицание сквозит и во всех блестящих электрических исследованиях Фарадея, которым на протяжении всего труда Максвелл выражает свою большую признательность».

Это, конечно, было важно — окончательно разделаться с дальнодействием, но не только в этом было значение Максвелловой работы. Было важно поддержать и Фарадея, но различие между Фарадеем и Максвеллом — это различие замысла и исполнения... Электромагнитное поле, его уравнения, возможность существования электромагнитных волн, электромагнитная теория света, давление света — все эти перлы человеческой мысли были неназойливо вкраплены в «Трактат», а Питер не придал им должного значения...

Итак, не приняли в Англии основных идей «Трактата». Не оценили должным образом. Даже друзья не поняли его. А ведь они-то и были самыми великими, самыми славными физиками Англии. Видимо, трудно им уже было меняться. Приспосабливаться на старости лет к новым научным веяниям.

Идеи Максвелла подхватили молодые. Уже на следующий год после выхода «Трактата» на его основе был прочтен первый лекционный курс. Это сделал молодой преподаватель Оуэн-колледжа в Манчестере, сотрудник профессора Осборна Рейнольдса, Артур Шустер. На его лекции записалось три студента. Одним из них был будущий преемник Максвелла на посту директора Кавендишской лаборатории Дж.Дж.Томсон.

Заинтересовался теорией Максвелла молодой Оливер Лодж. Его увлекли предсказанные Максвеллом электромагнитные волны. Лодж задумал обнаружить их. Его поддержал молодой Фитцджеральд. В 1878 году они встретились. Нужно было обсудить: как создать и обнаружить электромагнитные волны, предсказанные Максвеллом?

Поиски Лоджа увенчались открытием когерера — простейшего прибора для обнаружения электромагнитных волн. Когерер исправно служил потом в радиоприемнике Попова.

Поиски Фитцджеральда пошли в ином направлении — в направлении создания непротиворечивой теории эфира, в совершенствовании Максвелловой теории. Странен был его вывод: эталон метра, двигаясь с большой скоростью, должен укорачиваться! Сначала не поняли, не оценили этого вывода, сочли неверным. А потом лег он одним из краеугольных камней теории относительности!

Напрасно молодые пытались убеждать стариков. Тверды они были, как кремень. Стояли на своем. Суровыми атлантами держали на своих немолодых уже плечах храм классической физики.

Фитцджеральд писал Хевисайду уже через много лет после смерти Максвелла о своей попытке убедить Вильяма Томсона, тогда уже лорда Кельвина, в правильности максвелловской теории:

«...мне кажется, он даже до сих пор не понял идеи Максвелла о том, что токи смещения сопровождаются магнитной силой. Я пытался показать ему, что его собственные исследования проникновения переменных токов в проводники были... аналогией проникновения света, но он пугался этого сравнения, как лошадь пугается груды камней, которую она уже перепрыгивала, если эта груда на этот раз сложена в кучу другой формы».

Оливер Лодж тоже жаловался Хевисайду:

«Кельвин не верит даже в Максвеллово давление света. Он сказал, что вся эта часть неверна».

Понадобились тончайшие эксперименты П.Н.Лебедева по световому давлению, чтобы Вильям Томсон поверил в теорию своего друга. Вильям Томсон, тогда уже величественный старец лорд Кельвин, был изумлен простой доказательностью опытов Лебедева. Он сказал К.А.Тимирязеву следующую знаменательную фразу:

— Вы, может быть, знаете, что я всю жизнь воевал с Максвеллом, не признавая его светового давления, и вот ваш Лебедев заставил меня сдаться перед его опытами...

Лебедев примирил Максвелла с его другом и критиком Вильямом Томсоном, человеком, удостоившимся в английской науке самых высших почестей, более высоких, чем Ньютон, чем Фарадей и Максвелл.

Томсон верно служил своему веку и был полезен ему, может быть, так, как никто. Он умер, считая, что прекрасный храм классической физики уже построен. Что ясно небо над ним, если не считать двух маленьких облачков: необъяснимого эксперимента Майкельсона по измерению скорости света относительно «эфира» и непонятного характера излучения абсолютно черного тела. К образованию этих «облачков» приложил руку и Максвелл, и впоследствии они пролились благодатным дождем теории относительности и квантовой физики.

Королевский астроном Эйри, так восхищавшийся работой Максвелла о Сатурне, новую теорию принял в штыки. Теория Максвелла не властвовала даже в Кавендишской лаборатории, где он был директором...

На континенте тоже не особенно жаловали заумную теорию островитянина. Особенно раздражал метод Максвелла французских ученых, воспитанных на изящных, тонкой кружевной выделки, трудах Лапласа и Ампера.

Дюгем писал о «Трактате»:

Пуанкаре, в общем доброжелатель, писал в своем труде «Электричество и оптика»:

«Все сочинение проникнуто одним и тем же духом. Подробно рассматривается только существенное, то есть общее всем возможным теориям, и почти везде обходится молчанием все, что согласуется лишь с одной частной теорией. Поэтому читатель видит перед собой форму, почти лишенную содержания, и он склонен с первого взгляда принять ее за беглую и неуловимую тень. Это вызывает у читателя усилия и новые размышления, и в конце концов читатель убеждается в искусственности теоретических построений, которые вызывали у него раньше такое восхищение».

В другой работе Пуанкаре писал:

«Система Максвелла была странна и малопривлекательна, так как он предполагал весьма сложное строение эфира: можно было подумать, что читаешь описание завода с целой системой зубчатых колес, рычагами, передающими движение и сгибающимися от усилия, центробежными регуляторами и передаточными ремнями».

В Германии к новой теории отнеслись как к интересному курьезу. Здесь теории Максвелла завоевать позиции было особенно трудно. Именно здесь великий Гаусс довел до совершенства теорию потенциала, здесь работали Вебер и Нейман, столпы дальнодействия.

Лишь немногие немецкие физики со всей серьезностью отнеслись к теории Максвелла. И прежде всего — друг и соперник Людвиг Больцман. Больцман очень переживал то, что не смог из-за нелепой случайности вовремя, к выходу «Трактата», представить одно из доказательств правильности Максвелловой теории. Плененный когда-то силой механических моделей Максвелла, он и сейчас стал пытаться свести к ним его уравнения. О моделях в «Трактате» говорилось приглушенно, и Больцман решил, что Максвелл имеет их, но прячет.

Недооценивал Максвелла столь почитавший его Больцман. Уже после смерти Максвелла он поспешил в Кембридж, в Кавендишскую лабораторию. Все спрашивал:

— Где тут у вас максвелловские механические модели, которыми он обосновал свои уравнения?

Больцман восхищался Максвеллом. Излагая на лекциях максвелловскую теорию, он предварял изложение эпиграфом из «Фауста»:

Он, конечно, кокетничал. Понимал он эту теорию, как немногие. Много лет спустя со всего мира съезжались к нему люди, жаждавшие, чтобы он объяснил им смысл Максвелловых уравнений.

Восхищение Больцмана этой «книгой за семью печатями», этими уравнениями не имело предела. Он постоянно цитировал строки из «Фауста»:

Не понял Больцман, как можно было создать такую теорию без механической модели. Он все чаще и чаще приходил к конфликтам и непониманию. Новая физика, у колыбели которой стоял Максвелл, становилась глубоко чуждой Больцману. Он с каждым годом все яснее понимал, что конфликт этот неразрешим — нужно было родиться заново, чтобы воспринимать «эти вещи». Не в силах совладать со своими чувствами, он покончил с со бой, выбросившись из окна...

Герману Гельмгольцу теория Максвелла тоже очень нравилась. Своей формальной простотой. Но не мог он целиком встать на философские позиции Максвелла. Гельмгольц попытался найти компромисс между теориями великих немцев Гаусса, Вебера и Неймана и теорией электромагнитного поля Максвелла. Напрасна была эта попытка — примирить непримиримое, сочетать несочетаемое. И чем дальше заходил в этих попытках Гельмгольц, побуждая своего ученика Генриха Герца многократно экспериментально проверять Максвелловы уравнения, тем ясней и ясней становилась их полная справедливость. И ограниченность теорий, основанных на дальнодействии, в том числе и непоследовательной теории самого Гельмгольца...

Герц писал впоследствии об уравнениях Максвелла: «Трудно избавиться от чувства, что эти математические формулы живут независимой жизнью и обладают своим собственным интеллектом, что они мудрее, чем мы сами, мудрее даже, чем их первооткрыватели, и что мы извлекаем из них больше, чем было заложено в них первоначально».

Большое впечатление теория Максвелла произвела на русских ученых. Многие из них учились в Германии и испытали на себе влияние Больцмана и Гельмгольца. Всем известна роль Умова, Столетова, Лебедева в развитии и укреплении Максвелловой теории. Русские ученые поддерживали и развивали ее еще до открытий Герца, до великого перелома, произведенного его волнами.

Одним из тех, на кого работы Максвелла произвели наиболее сильное впечатление, был молодой голландский физик Гендрик Антуан Лоренц. Он писал впоследствии:

«...»Трактат об электричестве и магнетизме» произвел на меня, пожалуй, одно из самых сильных впечатлений в жизни: толкование света как электромагнитного явления по своей смелости превзошло все, что я до сих пор знал. Но книга Максвелла была не из легких! Написанная в годы, когда идеи ученого еще не получили окончательной формулировки, она не представляла законченного целого и не давала ответа на многие вопросы. Один французский ученый, имени которого я, к сожалению, не помню, заявил по прочтении книги, что она его восхитила, но так и не ответила на вопрос, что представляет собой электрически заряженный шар...

Как бы то ни было, но в данный момент теория электромагнитного поля Максвелла представляется нам настолько красивой и простой, что мы чуть ли не с сожалением думаем о том, что в нее могут быть внесены какие-либо изменения».

Но и восхищенному Лоренцу тяжело было сразу докопаться до физического смысла уравнений. «Автор электронной теории, — пишет А.Ф.Иоффе, — рассказывал мне, что, познакомившись впервые с уравнениями Максвелла, он не смог понять их физического смысла и обратился к переводчику сочинений Максвелла. Но и этот подтвердил, что никакого физического смысла эти уравнения не имеют, понять их нельзя; их следует рассматривать как чисто математическую абстракцию».

Лоренц был первым ученым, практически применившим теорию Максвелла в своей научной работе. Свою блестящую докторскую диссертацию 1875 года по проблеме отражения и преломления света диэлектриками и металлами он построил полностью на теории Максвелла.

Лоренц впоследствии попытался применить электромагнитную теорию Максвелла к движущимся телам — и в этом труде впервые появились «преобразования Лоренца» — важнейшая предпосылка создания теории относительности.

«Трактат» постепенно становился библией новой физики — физики эпохи электричества, теории относительности, радиотехники, атомной энергии...

ОТКРЫТИЕ КАВЕНДИШСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ

И вот настал этот день, день великий и торжественный, которого ждали столь долго, к которому готовились, 16 июня 1874 года — день торжественного открытия Кавендишской лаборатории. Это был праздник для всего Кембриджа, и Максвелл оказался в центре его, смущенный и радостный. Звонили колокола, в сторону Тринити по Кингс-парад и Сент-Джон-стрит спешили кебы, поспешали, путаясь в средневековых мантиях, великие кембриджцы, недели с трудом тащили свои булавы, а Максвелл в спешке — буквально в последние минуты налаживались калориферы — разрываясь, пожимая на ходу руки, бежит в актовый зал Тринити, затем в Тринити-чапел, где развертываются основные события дня.

На торжество прибыло много именитых гостей — и среди них сэр Чарлз Лайелл, седовласый старец, великий геолог, и тоже уже старый, шестидесятитрехлетний Урбен Жан Жозеф Леверрье, соперник Адамса в открытии Нептуна, — им в этот день, в день открытия лаборатории, будут вручены канцлером дипломы почетных докторов права Кембриджского университета. Здесь и величественный герцог — ректор, и Кейлей, и Стокс, и Адамс, много друзей Максвелла. Среди заграничных гостей — тридцатипятилетний русский профессор Александр Григорьевич Столетов: он искренне завидует Максвеллу. Все его, Столетова, усилия по созданию настоящей физической лаборатории в России пока еще были впустую. Ему и его ученикам — Умову и Жуковскому долго еще придется собираться для обсуждения сложных физических материй у него на квартире. Приходилось ездить к Кирхгофу в Геттинген и Гейдельберг, чтобы поставить несложные экспериментальные работы. А сколько идей, требующих хорошей лаборатории, было у Столетова! Максвелл особенно восхищался методом, предложенным Столетовым для измерения отношения электромагнитной единицы количества электричества к электростатической, которое по теории Максвелла должно быть равно скорости света. Столетов с искренней завистью, с радостью за Максвелла, за английскую и мировую физику ожидал вместе со всеми гостями момента, когда распахнутся двери Кавендишской лаборатории.

И когда пестрая толпа во главе с герцогом и Максвеллом после того, как герцог свершил официально акт дарения университету новой лаборатории, отправилась осматривать ее, Столетов поспешил вослед и с радостным ожиданием вошел в трехэтажное каменное здание со стрельчатыми дверьми и окнами, украшенное срезанной по уши оленьей головой, торчащей из стены, — дань девонширскому гербу.

Во всю ширину первого этажа простиралась лаборатория для магнитных измерений. Чтобы сделать их более точными, из помещения изгнаны все железные и стальные предметы, а трубы отопления изготовлены из меди. Столы, на которых стояли приборы, были скорее не столами, а монолитными каменными плитами, покоящимися на кирпичных колоннах, каждая из которых проходит сквозь пол через специальное отверстие, не касаясь его, — и никакая беготня по полу не могла бы теперь вызвать дрожание приборов!

На одном из каменных столов возвышался большой электродинамометр Британской ассоциации, на котором Максвелл вместе с Флемингом Дженкином и Бальфуром Стюартом занимался измерением образцового ома. На другом столе — точнейший магнитометр.

Следующий зал — царство часов, часов необычных и неожиданных, зал измерения времени. На каменном основании покоились здесь Главные часы, и там же — каменная рама для подвески экспериментального маятника.

Рядом с залом часов — комната весов и комната для тепловых измерений, в которой Максвелл разместил свои аппараты, использовавшиеся еще в Кенсингтоне для определения вязкости воздуха.

Следующая — комната для батарей, и в ней была громадная батарея Даниэля, всем на зависть и подражание.

Помещения первого этажа завершала небольшая мастерская со станками и приспособлениями — и это тоже весьма предусмотрительно, если учесть, что ближе Лондона — а это пятьдесят миль — механика не было, и во всем — в изготовлении образцов и деталей, в стеклодувных работах — необходимо полагаться только на себя. Продумано все. Даже подоконники. Каменные, широкие, как снаружи помещения, так и внутри, причем внутренняя и наружная поверхности на одном уровне, так что в случае необходимости устанавливать приборы можно даже на окнах, даже вне помещения!

Второй этаж был личной лабораторией Максвелла. На одном из шкафов в углу стоял электрометр, в аппаратной и стеклянных шкафах хранились приборы. На этом этаже была личная комната Максвелла и лекционный театр на 180 студентов.

Третий этаж занят лабораториями акустики, оптики, теплового излучения, темной комнатой с черными стенами, окрашенными, как говорили, сажей, разведенной в пиве. Здесь же выделено место для исследований электричества высокого напряжения: предусмотрена даже специальная установка для подсушивания воздуха. Под самым потолком этой комнаты — окошко в лекционный театр, и это позволяло демонстрировать опыты по высоковольтному электричеству даже в том случае, если воздух в лекционном театре был слишком влажен и не позволял непосредственно на месте использовать электростатические машины со стеклянными дисками.

На лестничной клетке было оставлено место для бунзеновского водяного насоса и манометра, имевших в высоту чуть ли не 15 метров.

Лаборатория насквозь проникнута духом усовершенствования, уточнения — Максвелл убежден, что в уточнении измерений скрываются возможности новых великих открытий.

Для того чтобы сверхточным термометрам не мешало присутствие наблюдателя, излучающего тепло, наблюдение за шкалами приборов должно было вестись из соседней комнаты через специальное окошко посредством подзорной трубы. Вообще, все стены, полы и потолки лаборатории имели подъемные дверцы, с помощью которых можно сообщаться, протягивать через них коммуникации и провода.

Максвелл ходил по лаборатории, окруженный шумной восхищенной толпой, разъяснял непонятное.

— А как же столы второго этажа, выходит, они подвержены сотрясениям пола? — спрашивали непосвященные.

— Это тоже предусмотрено, — отвечал Максвелл, — столы верхних этажей покоятся не на полу, а на особых балках, независимых от пола и укрепленных в капитальных стенах здания. Вибрация приборам не угрожает.

Максвелл ходил между этими людьми, пожимал руки, здоровался, прощался, кому-то что-то объяснял, а мысли его были уже дома, на Скруп-террас, куда ему было доставлено еще одно пожертвование герцога, приманка, троянский конь, пожиратель времени и истощитель мысли — двадцать пакетов манускриптов достопочтенного Генри Кавендиша, чьим именем была названа лаборатория и чьим внучатым племянником был теперешний канцлер университета.

«МАТЕРИЯ И ДВИЖЕНИЕ». РЕЦЕНЗИЯ ТЭТА

На фоне «Трактата» совершенно потерялась вышедшая в том же 1873 году «небольшая книжка на большую тему», первый серьезный опыт Максвелла в области популяризации науки. Хотел ли он расширить узкий круг признания?

По-видимому, нет, ибо «Материя и движение» хотя и содержала множество глубоких его собственных мыслей, не выражала только его личных взглядов, а если и выражала, то в еще меньшей степени, чем «Трактат».

Для нас, потомков, эта книга интересна потому, что раскрывает точку зрения Максвелла на некоторые принципиальные вопросы строения материи.

Как устроен атом?

Как его представлял Максвелл до открытия электронов, до расщепления атома? Смог ли он и в этой области продемонстрировать глубину своей физической интуиции, «неспособность думать о физике неправильно»? Ясна ли была ему сложность строения «элементарного» атома?

В те годы издавалась знаменитая «Британская энциклопедия», в авторы которой были приглашены виднейшие специалисты в своей области. Был приглашен и Максвелл. Он написал для нового издания несколько статей. Среди них — «Атом», «Притяжение», «Эфир».

В статье «Атом» — категоричное заявление: «Атом есть тело, которое нельзя рассечь пополам!»

Точно то же заявление, что и в его речи под названием «Молекулы», произнесенной в Бредфорде, на встрече Британской ассоциации, в 1873 году. Та тоже начиналась с утверждения:

«Атом есть тело, которое нельзя рассечь пополам». Чувствуя излишнюю категоричность такого заявления, Максвелл не удовлетворяется им. В популярной книжке «Материя и движение» он делится своими сомнениями:

«Даже атом, если мы рассматриваем его как нечто способное к вращению, должен быть представляем состоящим из многих материальных частичек».

Нет, не мог Максвелл думать о физике неправильно. Он понимал ограниченность общепринятой тогда в науке версии «неделимого атома», но, не будучи в состоянии экспериментально или теоретически доказать это, не будучи в состоянии предложить альтернативное решение, не может молчать и делится сомнениями в книге, к которой трудно «придраться», — в популярной «Материи».

Здесь же — раздумья Максвелла о соотношении прерывного и непрерывного в природе. Изгнав из «Трактата» дискретные заряды, но будучи вынужденным вводить пресловутые «молекулы электричества» в главу об электролизе, Максвелл все-таки где-то в глубине души, видимо, жалел физически довольно ясные заряды. В «Материи и движении» Максвелл рассматривает понятия дискретности и непрерывности, не отдавая предпочтения ни тому, ни другому, допуская возможность и одного, и другого.

«Всякое наше знание как о времени, так и о месте, в сущности, относительно», — писал Максвелл. Свобода от оков предубежденности позволяла ему выходить за рамки известных фактов, делать глубочайшие догадки, прогнозы, предположения. «Великой задачей ученых нашего века является распространение наших знаний о движении вещества от тех случаев, в которых мы можем видеть и измерять движение, к тем, в которых наши чувства не могут его обнаружить».

Старый дружище Питер Тэт написал на «Материю и движение» рецензию в «Природе».

Тэт противопоставляет эту непритязательную популярную книжку некоторым вышедшим за последнее время толстым трактатам.

Питер Тэт восхищался Максвеллом, любил его, смог побороть, когда стал старше и мудрее, свою ревность к старому другу Джеймсу, учившемуся на равных с ним в школе и не достигшему при окончании университета тех успехов, которых достиг он сам. Питер был «первым спорщиком» в своем году, а Максвелл — «вторым» в своем. Они были, конечно, вместе с Томсоном и Стоксом виднейшими физиками викторианской Англии, но оригинальность и смелость неожиданных идей Максвелла была недостижима для остальных...

КЕМБРИДЖСКАЯ СУЕТА

Но заниматься собственной научной работой в Кембридже было для Максвелла совсем не так просто. Ведь Максвелл теперь был уже в центре университетской жизни, его захлестывали суета Кембриджа, его многочисленные новые обязанности, которых он так долго избегал. И оказалось, что эта суета тоже может приносить радость. Он был избран членом совета сената университета и содействовал проведению в жизнь университетской реформы, которая в конечном итоге сделала Кембридж местом, где ковались кадры настоящей английской науки.

Он стал членом и другой комиссии — с большой радостью! — комиссии по реорганизации математического трайпоса. Эта комиссия заседала каждую неделю.

Он был одним из экзаменаторов нового, естественнонаучного трайпоса, а в 1873 году стал дополнительным экзаменатором математического трайпоса, уже проводившегося по новым правилам.

Он избирался президентом Кембриджского философского общества на сессии 1876-1877 годов, президентом секции математики и физики на ежегодной встрече Британской ассоциации в Ливерпуле.

Начинают приходить приятные хлопоты, связанные с его все растущим признанием. В 1870 году он избран почетным доктором литературы Эдинбургского университета. В 1874 году избран иностранным почетным членом Американской академии искусств и наук в Бостоне, в 1875 году — членом Американского философского общества в Филадельфии и членом-корреспондентом Королевского общества наук Геттингена, в 1876 году получил диплом почетного доктора гражданского права в Оксфорде и избран почетным членом Нью-Йоркской академии наук.

1877 год отмечен избранием в члены королевской Академии наук в Амстердаме и иностранные члены-корреспонденты класса математики и естественных наук имперской академии в Вене. В 1878 году он получил медаль Вольта и степень доктора физических наук гонорис кауза в университете Падуи. Все это было приятно, хотя требовало внимания и переписки.

Отнимали время лекции. Лент-терм — термодинамика, Майкельмас и пасхальный — электричество и электромагнетизм.

В лабораторию он ходил каждый день, обходил всех, но оставался с ними недолго. Вообще он старался сделать так, чтобы в его советах ученики не усматривали ничего обязательного для себя. Только совет. Так он представлял себе роль научного наставника. С давних пор. Еще со времен Эдинбурга.

С той же целью — сделать свои посещения лаборатории менее официальными — он почти всегда появлялся в лаборатории с собакой, а то и с двумя — Тоби и Куни, Тоби — еще из Гленлейра, Тоби номер пять или шесть.

— Удивительно глупо чувствуешь себя, когда гуляешь без собаки, — говаривал Максвелл.

Тоби прекрасно ориентировался в лаборатории. Он рычал и проявлял недовольство всякий раз, когда вблизи производились электрические разряды. Однако он мгновенно успокаивался, когда его гладил хозяин. Хозяину позволялось все: даже размещать на его шее электроды. При этой операции Тоби тихонько рычал, но никак не выказывал признаков настоящего беспокойства.

Тоби вместе с Максвеллом уверенно следовал по стопам старины Кавендиша — тот когда-то обнаружил, что собачий мех создает при натирании еще более сильное электричество, чем кошачий, и сейчас Тоби предстояло защищать в лаборатории честь всего собачьего рода. Его усаживали на изолирующую подставку, натирали кошачьей шкурой. Все выдерживал Тоби ради хозяина, втайне, видимо, надеясь, что когда-нибудь это кончится. Так и получилось.

— Лучше живая собака, чем мертвый лев! — сказал однажды Максвелл, прекращая опыты над любимцем. Но это случилось не раньше того, как было доказано, что Кавендиш прав.

Тоби один имел привилегию находиться в помещении, когда хозяин занимался собственными экспериментами. Максвелл работал увлеченно, забывая обо всем. Во время работы он обычно насвистывал. А когда задумывался, бессознательно протягивал руку вниз, где сидел любимец, и гладил его, приговаривая:

— Тоби... Тоби... Тоби...

Детей у Максвелла так и не появилось. Кетрин часто болела и несколько лет почти не вставала с постели. Максвелл был лучшей сиделкой, какую можно было себе представить.

Однажды, когда ей было особенно плохо, он три недели не ложился в постель и спал только урывками, в кресле у ее кровати. Все это время он регулярно читал лекции и посещал лабораторию.

А однажды, когда он наклонился к спящей Кетрин, собачонка Куни, дремавшая на постели, спросонья цапнула его за нос. Даже не вскрикнув, Максвелл вышел, придерживая на руках все еще висевшую на его лице собачонку. Он всегда был предельно выдержан и спокоен.

Были ли его отношения с женой безоблачными?

Авторы единственной биографии Максвелла, Кемпбелл и Гарнетт, не поместившие портрета Кетрин, упирают на духовную близость супругов. Из некоторых других источников можно сделать вывод о том, что духовная близость была лишь одной из сторон многогранных семейных отношений Максвеллов.

Упоминают, например, о том, что Кетрин недолюбливала его встречи с друзьями. Даже когда они вместе ходили в гости, когда Джеймсу было особенно весело и приятно, его всегда охлаждал голос Кетрин:

— Джеймс, пора домой. Ты начинаешь получать удовольствие.

Наверное, было это. Не зря, видимо, друзья Максвелла называли между собой Кетрин не иначе, как «эта женщина»... Но важнее то, что Кетрин разделила его работу, его идеалы. Уже после смерти Максвелла Кетрин, умирая, завещала почти все деньги — 6000 фунтов стерлингов — Кавендишской лаборатории. На эти деньги была основана стипендия Максвелла для лучших аспирантов. Ее в разное время получали самые способные молодые исследователи, работавшие в лаборатории, например П.Л.Капица.

Было бы неверно утверждать, что кембриджская суета заставила его забыть о друзьях, своих старых друзьях, совсем не физиках, о тех беседах, которые они вели когда-то студентами. Максвелл решил возобновить те беседы, воссоздать через двадцать лет то, что было когда-то клубом «Апостолы». «Апостолов» оказалось уже не двенадцать, а четыре, редко — пять.

Новый дискуссионный клуб, более умеренного и серьезного направления, называли «Эранус».

Входили в «Эранус» Максвелл, доктор Лайтфут, профессора Хорт и Весткотт. Здесь уже, конечно, не было юношеской горячности, но было новое, не менее ценное — здесь царила спокойная мудрость.

Все они со студенческих времен несколько ушли в себя, особенно Максвелл. Ему уже сложно было приобретать новых друзей, у него в присутствии новых людей с трудом поворачивался язык. Новые знакомые никогда не могли понять, шутит он или говорит серьезно. Куда легче и приятней собраться в старом студенческом кругу и сообщить им, друзьям, что продумано и понято за двадцать лет.

С ними было легко, они понимали тайный смысл его слов, его странный, порой несмешной юмор. Все они не имели отношения к физике, Лайтфута уже прочили в епископы, все они были влиятельными людьми во цвете лет, и мысли их установились.

5 февраля 1878 года он прочел друзьям свое новое эссе «Психофизика». Максвелл поделился в тот день с друзьями своими сокровеннейшими мыслями, своими ответами на три извечных вопроса:

— Кто мы? Откуда мы? Куда мы идем?

Жизненный опыт, научная работа приводили Максвелла к важным философским выводам.

— Кто я? — спрашивал Максвелл, всматриваясь в лица постаревших друзей. — Наставники моей юности ожидали бы ответа: «Я — это Субъект, по отношению к которому все другие существа материального, человеческого и божественного происхождения — это только Объекты...» Разумеется, я и тогда часто ловил себя на мысли о том, что думал о своем теле или мозге, предполагая, что думаю о себе самом...

Я знаю, что я существую сейчас и что я действую, и то, что я делаю, может быть правильно и неправильно; и правильные или неправильные — это мои действия, от которых я не могу отрекаться...

В поиске информации о самом себе я сделал для себя один вывод: когда... мы полагаем, что думаем о Субъекте, мы на самом деле имеем дело с Объектом под фальшивым именем...

ДОСТОПОЧТЕННЫЙ ГЕНРИ КАВЕНДИШ

Не мог, возможно, объяснить себе Джеймс Клерк Максвелл, как не могут и до сих пор объяснить это обстоятельство дотошные историки науки, — почему он в расцвете здоровья и сил тратит пять драгоценнейших лет жизни на редактирование и подготовку к изданию двадцати пакетов манускриптов достопочтенного Генри Кавендиша — тех двадцати пакетов, которые были торжественно переданы ему в день открытия Кавендишской лаборатории герцогом Девонширским.

Конечно, никто не смог бы оценить рукописи Кавендиша и перевести их на современный язык лучше, чем Максвелл; но, быть может, науке бы больше повезло, если бы кто-нибудь другой занялся этими манускриптами.

Может быть, Максвелл думал, что впереди еще много времени?

Может быть, он выполнял свой долг перед Кавендишской лабораторией?

Может быть, его увлекла таинственная связь дат его рождения и начала деятельности в качестве кавендишского профессора и дат рождения Кавендиша и начала его физических исследований? 1731-й и 1831-й, 1771-й и 1871-й?

Может быть, его увлек образ человека, как он, проданного только науке, но доведшего эту свою страсть до идеала или, может быть, абсурда?

Все эти предположения имеют право на жизнь — одни в большей, другие в меньшей степени, но никогда мы не узнаем правды, ибо нет на этот счет свидетельств, а единственный человек, который мог бы объяснить все, жив лишь в нашей памяти. И поэтому никакое предположение не может быть сразу отвергнуто, и никакое — принято. И поэтому можно выдвинуть еще одно: Максвелл стал работать над рукописями Кавендиша, над их редактированием и изданием потому, что эта работа его увлекла. Она ему нравилась.

Его увлекли неочевидные порывы этой легендарной личности, как через много лет образ и порывы самого Максвелла станут притягательны, необычайно интересны и поучительны для новых исследований.

Генри Кавендиш родился в Ницце, где его мать безуспешно старалась согнать с себя признаки плохого здоровья. Она умерла, когда Кавендишу было всего два года.

Видел ли Джеймс Клерк Максвелл сходство судеб? Кавендиш не стал герцогом, потому что его отец был третьим сыном в семье герцога Девонширского, а Максвелл не стал баронетом, потому что его отец был младше дядюшки Джорджа. Ранняя смерть матерей, совпадение с разницей на сто лет года рождения, первые научные занятия под руководством любителей-отцов. Оба очень поздно пошли в университет, оба в Кембридж, оба в Питерхаус, и оба покинули его — Максвелл перешел в Тринити, а Кавендиш ушел совсем, даже не пытаясь сдавать экзаменов, — он сам был для себя высшим экзаменатором. Он обожал математику, но не желал подвергнуться гонениям и унижениям математического трайпоса. Он был замкнут и загадочен. Первая научная работа: «Эксперименты с мышьяком». Наука есть наука, и мышьяк как элемент ничем не хуже какого-нибудь другого, скажем натрия, но у этого человека, казалось, даже первая работа имела скрытый зловещий смысл.

Начиная с 1764 года он провел серию исследований по теплоте, но не счел нужным публиковать их в течение двадцати лет; а это было слишком большим перерывом. Кавендиш был одним из первых, кто отверг флогистон, а честь этого открытия досталась Блеку и русскому академику Рихману, которые доказали, что термометры вовсе не измеряют количества содержащегося в теле теплорода, которые провели измерения теплоты плавления и парообразования. Кавендиш не только подошел к этому, но даже составил таблицу теплоемкостей многих тел. Он, видимо, просто не читал статьи Блека по этому же вопросу.

Первая посланная в Королевское общество статья: «Искусственные атмосферы». Затем в «Философских трудах» появляется труд: «Анализ работы одного из лондонских насосов (на Ратбонплейс)».

Это был счастливый век. Физики могли заниматься столь разными вещами и в каждой находить новое.

Странная нелюдимость, паническая боязнь женщин, угрюмый характер, молчаливость. Визгливый голос, с каким-то великим трудом и препятствиями исторгающийся из горла. Друзья злоупотребляли его доверием в пользовании его библиотекой. Незнакомцы не могли и думать о приглашении в дом. Все, что он делал, он, казалось, делал с великим трудом: писал, ходил. Странной казалась его походка, быстрая, но вместе с тем какая-то болезненная и искусственная, нелегкая. Ходил он, чтобы ни с кем не здороваться, посередине мостовой, между экипажами. Ко всему, что не касалось науки, Кавендиш был холодно-безразличен, никогда не слышали, чтобы он о чем-то отозвался более или менее положительно.

Он умер после единственной в его жизни болезни на восьмидесятом году. Почувствовав, что умирает, он приказал слугам до вечера не заходить в его комнату. К вечеру слуги нашли его уже при смерти и вызвали врача. Тот прибыл. Умирающий Кавендиш заявил, что продолжение его жизни означало бы продолжение страданий. Врач сэр Эверард Хьюм остался в бездействии. Кавендиш умер, оставив миллионное наследство своему кузену, деду Вильяма Кавендиша, седьмого герцога Девонширского, канцлера Кембриджского университета во времена Максвелла.

У Максвелла было двадцать два источника, по которым он мог работать над наследием Кавендиша, — две его статьи по электричеству, изданные в период 1771-1781 годов, и двадцать пакетов рукописей45. Едва начав разбирать манускрипты, Максвелл поразился, как много открытий было сделано Кавендишем, открытий самого высшего ранга, о которых он не счел необходимым информировать ни общество, ни ученый мир.

Все свои открытия Кавендиш сделал до того, как Вольта изобрел первый источник постоянного электричества — вольтов столб, первую электрическую батарею. Все свои исследования Кавендиш должен был проделывать с электричеством слабым, быстротечным, неуловимым, электричеством, накапливаемым в облаках и прорывающимся молнией — гигантской электрической искрой, электричеством, образующимся при трении, электричеством электростатических машин — статическим электричеством.

И все эти тончайшие быстротечные измерения были проделаны Кавендишем без приборов — они тоже еще не были к тому времени изобретены! У Кавендиша был только «физиологический гальванометр», «шокметр» — он мог оценивать электрический потенциал лишь по силе получаемого им электрического удара. Впрочем, богатейший вельможа Кавендиш вполне мог легко избежать неприятных ощущений, связанных с электрическим ударом. Так он и сделал. Роль «живого гальванометра» выполнял у Кавендиша его слуга Ричард.

Максвелл решил исследовать «живые гальванометры», и долгое время каждому новому посетителю Кавендишской лаборатории предлагали взяться руками за два оголенных конца, к которым подводилось напряжение, с тем чтобы определить, «хорошие» или «плохие» они гальванометры. Исключение было сделано для чемпионов университета по гребле. Их загрубевшие от тренировок руки практически не пропускали тока.

И второе, что интересно в письме, — это признание того, что исследования Кавендиша необходимо повторить, «дойти до точки, где он остановился». Недаром и измерения емкости, и уточнение закона Ома, и определение Хевисайдом плотности Земли, и проверка закона Кулона, раньше подмеченного Эпинусом и Кавендишем, занимали в работах лаборатории достойное место. Максвелл ценил классиков — и в литературе и в науке — и справедливо считал, что никогда не следует пренебрегать их мыслями.

Поражает тщательность, с которой работал Максвелл над рукописями Кавендиша.

И т.д., и т.д.

Максвелл изучает все детали кавендишевских опытов, изучает новые для себя названия, стремится точно воспроизвести опыты Кавендиша — для практики стажеров, для проверки, а может быть, и для поиска новых явлений.

И еще одна сенсация поджидала Максвелла при изучении пролежавших сто лет без движения кавендишевских рукописей. Содержалась она в работах Кавендиша по развитию идей русского академика Эпинуса.

Франц Ульрих Теодор Эпинус, «немец», после смерти Рихмана от удара молнии занявший пост заведующего физическим кабинетом Российской академии наук, много натерпелся от заведующего химическим кабинетом Михаила Васильевича Ломоносова. И вполне справедливо: Эпинус был воспитателем Павла, много времени посвящал придворным обязанностям и запустил руководство кабинетом.

Справедливо укорял Ломоносов Эпинуса, не смог тот содержать в должном порядке физический кабинет. Был Эпинус по складу ума своего теоретиком и, быть может, первым применил к исследованию электрических и магнитных явлений высшую математику. В 1759 году он выступил с трактатом «Опыт теории электричества и магнетизма», в котором глубоко и последовательно развивал теорию Франклина, теорию «одного» электричества, теорию электричества одного знака, распространив ее на магнитные явления. Эпинус прозорливо видел внутреннюю связь электрических и магнитных явлений.

Для этого нужна была смелость. Но только смелости было бы недостаточно. Нужны были еще открытия Гальвани и Вольты, нужно было, чтобы под скальпелем затрепыхалась лапка лягушки, чтобы Вольта создал свой вольтов столб, чтобы Эрстед увидел колебания стрелки компаса. Смелость потребовалась тогда, когда она была подкреплена ранними открытиями, и проявить ее пришлось уже представителям иного века — Амперу, Фарадею и Максвеллу.

Математика, впервые примененная Эпинусом к изучению электрических и магнитных явлений, привела его ко многим важнейшим выводам. Он заметил, что частицы как электрической, так и магнитной «жидкостей» взаимодействуют между собой «даже на значительном расстоянии», правда, ограниченном «атмосферой магнита». Эпинус постулирует, что сила взаимодействия пропорциональна электрическим зарядам и, исходя из всеобщей гармонии природы, уменьшается, как и ньютоновское взаимодействие гравитационных масс, пропорционально квадрату расстояния, — то есть предвосхищает закон Кулона!

Однако Эпинус неправильно полагал, что электричество сосредоточено во всем объеме тела, а не на его поверхности, и это помешало ему высказаться более категорично и заявить свои права на открытие. Эпинус строит первый воздушный конденсатор, выясняет роль в конденсаторе стекла не как накопителя электричества, а как сохранителя его, раньше Вольты (Вольта признавал это) изобретает простейший прибор для накопления электричества — электрофор, открывает миру пироэлектричество, образующееся не при трении, а при нагревании у турмалина.

Имя Эпинуса было в большой чести в Кембридже и стояло никак не ниже имени, например, Франклина. Мастер Тринити Вильям Вевелл в своей «Истории индуктивных наук» высоко вознес это имя в Кембридже. А во времена Кавендиша Эпинус вообще был одним из величайших авторитетов в теории электричества. Вевелл возносил Эпинуса даже в противовес Франклину, утверждая, что «та великая слава, какой он (Франклин) пользовался при жизни, зависела от ясности и искусства, с какими он излагал свои открытия, от того, что он занимался электричеством в величественной форме грома и молнии, и отчасти, может быть, оттого, что он был американец и политический человек...»

Кавендиш поначалу не соглашался с ненастойчиво выраженным мнением Эпинуса о том, что сила взаимодействия электрически заряженных тел обратно пропорциональна второй степени расстояния. Он полагал сначала, что показатель степени при расстоянии не вполне равен двум; он предполагал, что этот показатель находится где-то в области между 1 и 3. И лишь впоследствии, в 1772 году, изучая работу сферического конденсатора, он сам доказал, что, будь показатель степени при расстоянии не точно двойкой, электричество при установлении проводящего контакта между обкладками такого конденсатора неизбежно перетекало бы с внешней обкладки на незаряженную внутреннюю. А этого, как показал Кавендиш, не происходило.

Это было доказательством того, что позже будет названо законом Кулона. Почему Кулона? Потому что Кавендиш в свое время не счел необходимым публиковать свои результаты.

Говорят, слишком долго пролежавшее вино превращается в уксус. Печальный, но поучительный факт! Ни одно из открытий Кавендиша не осталось неоткрытым в течение ста лет. История науки сама поставила эксперимент, заставив гениального ученого по неясным соображениям прятать свои открытия от мира. И ни одно из них в течение ста лет не ускользнуло от внимательного любопытства других, шаг науки оказался необычайно размеренным и закономерным, несмотря на все случайные повороты пути. Многому учит нас этот эксперимент. По-видимому, бесполезно искать сейчас, через несколько десятилетий, пропавшие рукописи гениального последователя Максвелла — Хевисайда: можно определенно утверждать, что все гениальное, что в них было, уже стало нашим достоянием благодаря трудам других авторов. Печально, но не суждено в рукописях давно умерших ученых найти то, что оплодотворило бы современную науку. И Максвелл тоже убедился в этом. Своим идеям нельзя было давать отлеживаться слишком долго; скорость научного движения возрастала, и того, кто не двигался вместе с наукой, неизбежно ждала бы участь отстающего. Нельзя было терять темп. Необходимо было наверстывать упущенное время.

МАКСВЕЛЛ НАЧИНАЕТ ПОНИМАТЬ ТЕРМОДИНАМИКУ

Неизвестно, кто предложил в 1876 году организовать в Лондоне выставку исторических научных приборов, но идея эта всем понравилась. Уже стало очевидно тогда влияние наук на прогресс или отставание стран, и на этот раз научные приборы, как некогда плоды земли, должны были лишний раз продемонстрировать миру, как велика маленькая Англия и как приумножает она и хранит научную славу.

Квадрант Тихо Браге, телескоп и «оккьялино» Галилея, арифмометр Паскаля, костяшки-счеты Непера, электрический телеграф Земмеринга, старинные швейцарские часы из дуврского замка, магдебургские полушария Отто фон Герике. И как завершающий, торжественный аккорд — английская часть выставки: астролябия сэра Френсиса Дрейка, телескоп Ньютона, безопасная шахтерская лампа Дэви, магнитоэлектрические аппараты Фарадея, аппараты Форбса и Брюстера, барометр Дальтона. Да, неплохо выглядела Англия, особенно Англия XIX века, на этой выставке. Тем более что экскурсоводами этой выставки были виднейшие английские ученые, и в том числе — в отделе молекулярной физики — Максвелл.

В мае 1876 года Максвелл писал своему дяде и другу, брату покойной матери, Роберту Кею:

«Меня послали в Лондон для того, чтобы объяснить королеве, почему Отто фон Герике посвятил себя открытию «ничего», и показать ей два полушария, в которых он содержал это «ничего», и картины, изображающие 16 лошадей, которые не могли оторвать полушария друг от друга, и как через 200 лет В.Крукс подошел гораздо ближе к «ничего» и запечатал его в стеклянный шар для публичного обозрения. Ее Величество, однако, отпустила нас довольно легко и не доставила нам с «ничего» много хлопот — видимо, у нее была еще бездна тяжелой работы на конец дня...»

Можно вообразить, как на фоне уникальных приборов — научных реликвий, свидетелей прозрений гениев — стоит Джеймс Клерк Максвелл перед «маленькой дамой в сером» — королевой Викторией, живым символом процветающей викторианской Англии, перед ее сестрой, германской императрицей, перед собравшимися тут же вельможами и затерявшимися между ними виднейшими учеными Европы, как размышляет о том, что сказать ему сейчас, с этой внезапно представившейся трибуны, какие свои идеи обнародовать, подчеркнуть, во что заставить поверить эту пеструю толпу?

Сейчас они могут выслушать все, в эти отмеренные несколько минут, они будут делать понимающие глаза и кивать головами. Сейчас можно говорить все.

И Максвелл начинает говорить... о Гиббсе. О никому не известном Джозайя Уилларде Гиббсе из Йельского колледжа в Соединенных Штатах Америки, о котором и самому-то Максвеллу несколько лет назад было ничего не известно и могло бы остаться неизвестным и далее, если бы не одна его, Гиббса, своеобразная особенность.

Дело в том, что после выхода каждого очередного своего труда Гиббс, стройный тридцатисемилетний холостяк с короткой бородкой на скуластом лице, принимался за трудную работу. Справедливо полагая, что ни один серьезный европейский ученый не возьмет в руки, скажем, «Труды Коннектикутской Академии наук», где он печатался, Гиббс, положив перед собой список в 507 имен, начинал собственноручно отсылать всем известным ему ученым из двадцати стран оттиски своих трудов.

И не без умысла. Чтобы кто-нибудь начал читать его статьи и, более того, дочитал бы их до конца, потребовалось бы известное усилие, которое Гиббс и стимулировал столь искусно своим эпистолярным вниманием!

Гиббс в своих статьях не делал никаких предварительных замечаний и текущих комментариев. Все манипуляции над формулами и понятиями проделывались им в собственном мозгу, и на долю читателя оставалось взирать на неизвестно откуда и каким путем полученные формулы, несущие глубокий физический смысл.

Настолько глубокий, что труды Гиббса поразили самого Максвелла. Более того, он безо всякого кокетства зимой 1873 года в письме к Тэту вдруг объявил, что наконец стал понимать термодинамику. В новых изданиях своей книги «Теория теплоты» он делает исправления и признает, что ранее излагал второе начало термодинамики неверно. Целую зиму мастерит Максвелл в Гленлейре модель гиббсовской термодинамической поверхности воды и потом демонстрирует ее королеве на выставке исторических научных инструментов.

Склад мышления Гиббса, его привязанности к диаграммам, графикам необычайно близки Максвеллу. У Гиббса он наконец понял то, чего не мог понять у Клаузиуса, — физический смысл энтропии, которая в толковании Гиббса была вполне измеримой величиной. Оказалось, что в течение чуть не двадцати лет вслед за Тэтом и Томсоном Максвелл, не понимая работ Клаузиуса, неверно толковал томсоновское второе начало через клаузиусовскую энтропию. И внутренне, вероятно, покраснел. Ну, Тэт, это понятно. Он ни в грош не ставит Клаузиуса из шовинистических соображений, никогда всерьез не читал его, но как мог он, Максвелл, не пробиться через всю эту немецкую словесную премудрость и не постичь правильного смысла энтропии? Может быть, потому, что энтропия — понятие трудно представимое, не поддающееся прямому моделированию, не то что легко измеримые работа, давление, объем, температура. Гиббс прибавил к этим физически ясным понятиям слово «энтропия».

Зримым следом увлечения Максвелла термодинамикой остались лишь его неопубликованные заметки по равновесию гетерогенных веществ и модели гиббсовских термодинамических поверхностей, которые были вылеплены Максвеллом и подарены Вильяму Томсону и Тэту и, конечно, Гиббсу.

Гиббс, как и сам Максвелл, был сдержан и немногословен, чужд тщеславия.

Когда его ученики, прекрасно знавшие о происхождении модели, которую он демонстрировал на своих лекциях, с ясной целью спрашивали его:

— А кто сделал эту модель?

Он отвечал обычно:

— Один мой друг.

— Какой друг? — следовал углубляющий вопрос.

— Друг из Англии.

Гиббс и Максвелл никогда не встречались...

...Вряд ли на королеву Викторию и ее пышное окружение горячая речь Максвелла произвела сколько-нибудь заметное впечатление. Отшелестели платья, отзвенели шпоры, и вот уже видно в окно, как трогаются шестерки лошадей, запряженных в придворные золоченые кареты. А в первой, в которую запряжены были лимонно-желтые, как бы тоже позолоченные лошади, укатила в Букингемский дворец та, чьим именем будут названы шестьдесят лет ее правления, — королева Виктория.

Да, судьба распорядилась так, что вся жизнь Максвелла уложилась в рамки «викторианской» Англии. Он был викторианским ученым, но его идеи перерастали викторианский век. Они предвосхищали уже век новый — двадцатый.

УЧЕНИКИ

Уже через много лет после смерти Максвелла, да и через много лет после смерти его преемников на посту директора Кавендишской лаборатории лорда Релея, бывшего Джона Стрэтта, Дж.Дж.Томсона и лорда Резерфорда возникла необходимость передвинуть один из рабочих столов, стоящий в лаборатории со дня ее основания и использовавшийся по традиции всеми директорами лаборатории. Когда его отодвинули от стены, в нем стало возможным открыть еще один ряд ящиков — и в одном из них оказались забытые бумаги и приборы человека, расщепившего атом, — Резерфорда. А в глубине ящика завалялась скатанная в шарик, пожелтевшая от времени бумажка.

Ее развернули...

На ней было написано:

«Джентльмены, посещавшие практические занятия

Лент-семестр 1877

М-р Христал Корпус47

« Шустер Эмануэль

« Шоу Даунинг

« Ом48 Даунинг

« Шаррат Сент-Джон

« Харгривс Тринити

« ...йзбрук Кингс»

Не сразу признали присутствовавшие руку великого Максвелла. А когда узнали — замолкли в волнении. Как будто появились перед ними в этой комнате, перед этим старинным письменным столом Максвелл и его ученики.

Вот стоят они, только что сдавшие с отличием математический трайпос бывшие студенты. Стоят вокруг стола, окружая его, Максвелла...

...Еще тогда, когда Максвелл был только назначен первым кавендишским профессором и строительство лаборатории, по сути дела, не начиналось, он старался четко определить задачи, которые встанут перед будущей лабораторией и перед ним лично.

Градация градацией, а профессору Максвеллу лично было интересней всего заниматься именно «трудоемкими» экспериментами с «первоклассными» людьми, и поэтому он при первой возможности сплавил прочие задачи демонстратору Вильяму Гарнетту из колледжа Сент-Джон, мечтая наконец-то здесь, в Кавендишской лаборатории, осуществить свою мечту — завести учеников, которые бы учились, исследуя, работая под его руководством, которых предостерегал бы он от ошибок и которым передал бы все, чем владел сам.

Поначалу учеников было немного. Сперва — один Хикс, затем целая группа — Гордон, Джордж Христал, Саундерс, Дональд Макалистер, Амбруаз Флеминг, Глэйзбрук, Шустер, Нивен, Пойнтинг, Шоу.

В Кембридже только-только была введена система защиты диссертаций, и для получения степеней необходимо было найти тему, разработать ее и защитить свои мысли. Многие искали темы в физике, в эксперименте. Они-то и оказались первыми Максвелловыми учениками, фактически — первыми аспирантами.

...Вот стоят они, столпившись вокруг стола в большом помещении физической лаборатории, самый запах которой им еще неведом, и профессор Максвелл объясняет им методику измерений сопротивления с помощью мостика Уитстона, и один из них, Глэйзбрук, вдруг сожалеет, что это объяснение не состоялось всего несколько недель назад — на трайпосе, изменившем свое лицо, повернувшемся наконец к физике. Вильям Стрэтт спросил его как раз про измерение сопротивления посредством мостика Уитстона.

Через несколько дней эти зеленые новички научились довольно лихо измерять электрические сопротивления и — вершина мастерства! — прилаживать неумелыми еще пальцами зеркальце к гальванометру Томсона. Затем еще несколько полезных уроков по обращению с лабораторными приборами — и все.

Аспиранты, еще не умеющие плавать, были брошены Максвеллом в океан большой науки.

Сам выбор темы для исследований был оставлен на их усмотрение — Максвелл только советовал. Причем не отговаривал и от никчемных, на его взгляд, экспериментов.

— Я никогда не отговариваю студента от намерения, — часто говорил Максвелл, — провести какой-нибудь эксперимент. Даже если он не найдет, что искал, он найдет что-то другое.

Своеобразный взгляд был у Максвелла и на измерительные приборы.

— Воспитательная ценность экспериментов, — говорил он, — зачастую обратно пропорциональна сложности приборов. Студент, пользующийся самодельной, неточно работающей установкой, часто научается большему, нежели тот, который работает с приборами, которым можно доверять, но которые страшно разобрать на отдельные части.

Максвелл был всегда погружен в собственные мысли, и иной раз казалось, что он не слышит обращающихся к нему с вопросом учеников. Он сам говаривал, что его мозг крепко защищен броней собственных проблем, и для ученика всегда было приятным сюрпризом, когда на следующий день рядом с ним появлялся профессор и говорил:

— Кстати, вы вчера задали мне вопрос, я подумал о нем и скажу вам вот что...

Нечего и говорить о том, что ответ был исчерпывающим.

Глэйзбрук, Христал и Саундерс решили проверить, справедлив ли закон Ома. Максвелл поддержал их.

Христал и Саундерс пропускали ток от батарей Даниэля через проводник — сначала ток был очень велик, а потом — бесконечно мал.

Закон Ома соблюдался в опытах Христала с точностью до 0,000000001 процента.

Отпали сомнения в правильности закона Ома, выдвинутые некогда Вебером и Шустером Максвелл гордился результатами своих учеников не меньше, чем своими, особенно выделяя Христала и Нивена.

Максвелл переживал, когда они уходили, его ученики Шоу уехал в Берлин к Гельмгольцу, Пойнтинг вернулся к своим измерениям плотности Земли.

Глэйзбрук нашел свою тему — она перекликалась скорее с исследованиями Стокса — решил проверить френелевскую теорию поперечных колебаний в твердом эфире на двухосном кристалле арагонита. Эта тема должна была способствовать укреплению Максвелловой теории, поскольку электромагнитная теория света также приводила к поперечным колебаниям в эфире.

Глэйзбруку была выделена мрачная комната на верхнем этаже, служащая обычно для проведения оптических исследований и проявления фотопластинок. Там были черные стены, окрашенные сажей с пивом, и постоянное натриевое пламя, необходимое для спектроскопических экспериментов. Это делало атмосферу в комнатушке весьма тяжелой. Да и работа поначалу не ладилась, и Глэйзбруку пришлось спрашивать совета у Максвелла.

— Вы знаете, — ответил Максвелл, — другие вопросы образовали вокруг моей головы такую плотную корку, что вашему придется немного подождать, пока он просочится.

А через день или два подошел и сказал: если вы сделаете так и так, то, я думаю, все будет в порядке.

Так и оказалось. В надлежащий срок диссертация была написана и посвящена Максвеллу. Измеренная скорость волн была весьма близка к величинам, предсказываемым, исходя из френелевской и Максвелловой теорий.

Глэйзбрук по представлению Максвелла был избран «феллоу» — членом совета колледжа. Дальше работа была продолжена совместно Максвеллом и Глэйзбруком на другом кристалле. Под названием «Плоские волны в двухосном кристалле» она была доложена Максвеллом Королевскому обществу в июне 1878 года. Различие между следующими из теорий Максвелла и Френеля и экспериментальными данными было менее 0,00007. Такой же результат был получен на другом кристалле — исландского шпага. Этот результат был представлен Королевскому обществу летом 1879 года. Видимо, это была последняя научная работа по экспериментальной физике, в которой Максвелл принимал участие...

Ученики Максвелла со временем заняли видные места в мире английской науки.

Замкнутый Шустер, активный велосипедист и скалолаз, меценат и страстный путешественник, стал вице-президентом Королевского общества, предложил изящный метод определения отношения заряда к массе электрона по отклонению в магнитном поле и несколько других весьма ценных идей.

Интеллигентный Глэйзбрук, разделявший с Шустером страсть к альпинизму и с сыном Питера Тэта Фредди — к гольфу, стал первым директором Национальной физической лаборатории, где в аэродинамических трубах исследовались модели первых английских самолетов.

Талантливый земляк Христал — «второй спорщик» и первый лауреат премии Смита 1875 года — по рекомендации Максвелла занял кафедру математики в Эдинбургском университете и занимался в физической лаборатории Питера Тэта. После смерти Питера в 1901 году Христал стал генеральным секретарем Эдинбургского королевского общества. Христал многое сделал для усовершенствования телефона и фотоаппарата, для объяснения формы волн в шотландских озерах — лохах. Он написал учебник алгебры и пособие по геометрии для английских школ.

Самый молодой — Шоу, стал виднейшим английским метеорологом, директором Метеорологического управления. Он ввел в практику метеорологии исследования с помощью судов, воздушных шаров, он ввел в практику новую единицу — миллибар. Его долгая жизнь, увенчанная множеством наград и почестей, окончилась всего за несколько месяцев до конца второй мировой войны.

Среди двух студентов, присутствовавших на последней лекции Максвелла, был Амбруаз Флеминг. Он посвятил жизнь вопросам практического использования электромагнитных волн, открытых его учителем и обнаруженных Герцем. Вместе с Оливером Лоджем, испытавшим сильное влияние Максвелла, Флеминг стал «мозговым центром» у молодого и процветающего Маркони. Затем Флеминг работал с Эдисоном и сделал крупнейшее, можно сказать, революционное изобретение в радиотехнике: в 1904 году он изобрел первую радиолампу — диод.

Джон Генри Пойнтинг, проводивший под руководством Максвелла в Кавендишской лаборатории эксперименты по определению средней плотности Земли (а-ля Кавендиш), занял кафедру физики в Берлинском университете. Он получил от Королевского общества Королевскую медаль «за исследования по физике, особенно в связи с гравитационной постоянной и теориями электродинамики и радиации». Таким образом, он оказался одним из самых верных по отношению к Максвелловой тематике. Он ввел в теорию электромагнитного поля Максвелла важнейшее понятие вектора потока электромагнитной энергии — «вектора Умова — Пойнтинга» (русский ученый Н.А.Умов за десять лет до Пойнтинга ввел аналогичный вектор для звука).

И еще один, не бывший формально учеником Максвелла, но находившийся под сильнейшим его влиянием гений, оригинал и отшельник — Оливер Хевисайд. Хевисайд уже после смерти учителя произвел генеральную «чистку» уравнений Максвелла, устранил повторения, придал им современный вид. Кроме того, Хевисайд ввел в электро— и радиотехнику такие важнейшие понятия, как «линия без искажений» и «слой Хевисайда». Он разработал операторный и символический методы решения дифференциальных уравнений, дал «формулу разложения Хевисайда», и по сей день весьма почитаемую электриками-теоретиками. Он предвосхитил и многие важные выводы теории относительности.

...Почти все ученики Максвелла заняли видные места в английской науке, но ни один не смог бы похвастаться тем, что превзошел учителя. Множество можно придумать причин. Не смог сам Максвелл стать таким педагогом и учителем, который жил бы делами и славой своих учеников, — не такой был он, и не такими были они; и, может быть, главное, небосвод научной истории еще не повернулся настолько, чтобы засияли на нем имена Максвелловых учеников, и лишь через много лет, после беккерелевской засвеченной фотографической пластинки, откроются новые горизонты и призовет физика новые сонмы молодых гениев. А те, кто родился раньше времени, должны будут довольствоваться скромными профессорскими должностями. И возможно, высшей славой, которой они коснулись, останется для этих людей то, что были они выпестованы и любимы великим Максвеллом.

КРУКС, ДУХИ И РАДИОМЕТР

Экспериментальная работа, проделанная совместно с Глэйзбруком, хотя и подтверждала косвенно Максвеллову теорию, не была все же решающим доказательством ее правильности.

Таким прямым доказательством могло быть, например, обнаружение электромагнитных волн или давления света. Удивительно, но в Кавендишской лаборатории, казалось, никто не интересовался «проблемой доказательства».

Впрочем, было одно исключение...

Оно началось с открытия Вильяма Крукса.

В 1873 году английский химик Вильям Крукс решил определить атомный вес вновь открытого им элемента таллия и взвесить его на очень точных весах. Чтобы случайные воздушные потоки не исказили картины взвешивания, Крукс решил подвесить коромысла в вакууме. Сделал — и поразился. Его тончайшие весы были чувствительны к теплу. Если источник тепла находился под предметом, он уменьшал его вес, если над — увеличивал.

Усовершенствуя этот свой нечаянный опыт, Крукс придумал забавную игрушку, которую называли то радиометром, то световой мельничкой. И уже в названии сквозило, казалось, объяснение принципа работы этого нехитрого устройства, состоящего из невесомых лопастей, или крылышек, сделанных из фольги и подвешенных на тонкой нити в вакууме, или, точнее сказать, в очень разреженном газе. Одна сторона лопастей была отполирована, другая — зачернена. Если теперь к устройству поднести какой-нибудь теплый предмет или осветить его солнечным светом, мельничка, составленная из лопастей, начинала крутиться вокруг оси. Отсюда и название — радиометр, так сказать, измеритель излучения, или еще конкретней — «световая мельничка», мельничка, движущаяся под действием света.

Прямое подтверждение теории светового давления Максвелла? Триумф?

Странно, но Максвелл до сих пор, казалось, совершенно не интересовался радикальными экспериментальными подтверждениями своей электромагнитной теории. Может быть, он был слишком занят сначала написанием своего «Трактата», затем постройкой лаборатории затем изданием рукописей Кавендиша. Отдавал этому все свое время. Не хватало его даже на попытку осуществить самый простой эксперимент. Во всяком случае с 1864 года, со времени появления его статьи «Динамическая теория электромагнитного поля», где впервые было предсказано существование электромагнитных волн он не сделал ни малейшей попытки доказать их существование.

Радиометр вызвал в научных кругах сенсацию, и прежде всего потому, что, казалось, непосредственно и убедительно доказывал существование предсказанного Максвеллом давления света. И когда в 1873 году радиометр впервые был продемонстрирован на заседании Королевского общества, вряд ли кто-нибудь был иного мнения. Движущей силой радиометра, несомненно, являлась механическая сила света.

Но были и скептики, которые забавлялись над доверчивостью членов Королевского общества, еще раз поверившими «этому Круксу», только что оскандалившемуся со своими спиритуалистическими занятиями. Как писал Энгельс впоследствии:

Аналогия между падением веса предметов при переходе их в «четвертое измерение» и падением веса предметов в вакууме под воздействием излучения была настолько прозрачна, что Круксу и другим членам Королевского общества, по крайней мере в то время, следовало ее иметь в виду.

Максвелл, присутствовавший на демонстрации радиометра в Королевском обществе, был очень взволнован. Он описывает это событие в письме Вильяму Томсону следующим образом:

Как все это прекрасно согласуется со строками только что вышедшего его «Трактата»! Там было прямо сказано, что сконцентрированный свет электрической лампы, «падающий на тонкий металлический диск, деликатно подвешенный в вакууме, возможно, сможет произвести ощутимый механический эффект, доступный для наблюдения». Он высчитал даже, что давление солнечных лучей на перпендикулярно расположенную пластину будет в десять раз слабее горизонтальной составляющей магнитной силы в Англии. Разумеется, Максвелл был весьма подготовлен к положительному восприятию «радиационного» объяснения работы радиометра.

И поэтому, когда редакция «Философских трудов» прислала ему на рецензирование статью Крукса с таким объяснением действия радиометра, он написал на нее 24 февраля 1874 года положительную рецензию. Он, конечно, вполне согласен с тем, что «отталкивание от теплоизлучающего тела» ... «обязано своим происхождением излучению».

Но что-то все-таки мучит Максвелла, омрачает его радость, не дает полностью почувствовать вкус победы. И это — то, что эффект слишком уж велик, слишком уж показателен, он непохож на то слабенькое давление, которого ожидал Максвелл. Поэтому он пишет в рецензии на статью Крукса, что, хотя он и предсказал в своем «Трактате» «возможное отталкивающее действие излучения», «эффект, обнаруженный м-ром Круксом, как будто бы обнаруживает силы значительно большей величины». Максвелл рекомендовал статью к опубликованию.

В то лето над Европой видна была большая комета, и ее явное присутствие на небе, ее характерный вид с отогнутым от Солнца хвостом вызвал в английских научных салонах новый прилив разговоров о возможной причине отклонения хвоста кометы от Солнца: не вызвано ли это отклонение предсказанным Максвеллом давлением солнечных лучей?

Большие споры происходили и на. Скруп-Террас, II. И гости, и хозяин часто и подчас горячо поминали хвост кометы. Как-то один из гостей заметил, что любимый терьер Максвелла Тоби вертушкой вертится на одном месте, пытаясь ухватить себя за одноименный орган. Под всеобщий смех выяснилось, что Максвелл, не подозревая еще о грядущем появлении небесного тела, натаскал терьера по команде «хвост» гоняться за собственным хвостом. Во время бурных споров об отклонении кометного хвоста бедняге Тоби приходилось вертеться как белке в колесе. Да, бурные были споры, и Максвеллу скорее пришлось в них выступать против гипотезы об отклонении кометного хвоста за счет солнечного света, уже почти общепризнанной. Ему постепенно становилось ясно, что радиометр Крукса никак не подтверждал этой гипотезы. Эффект был слишком велик!

Вместе с Максвеллом, но совсем по другой причине, еще один человек противодействовал теории отклонения кометных хвостов за счет солнечных лучей. Это был резкий, тридцатидвухлетний манчестерский профессор со странными манерами и пренеприятной привычкой видеть за всеми действиями других исключительно корыстные мотивы. Это был Осборн Рейнольдс. Он был силен в прикладных, инженерных науках, но его познания в высокой физике были столь же невинны, как изощрены были познания Максвелла. Иногда знать меньше полезно, так как именно Рейнольдс предложил правильный ключ к решению проблемы радиометра.

Причина, по которой Максвелл противодействовал собственной теории, происходила от безбрежной широты и отдаленности горизонтов, где витала его мысль, от того, что не было для него в науке и природе «святых земель», которые не подлежали исследованию. Не было для него «плохих» фактов. Факты были хороши уже потому, что они таковыми являлись.

Рейнольдс, стоящий на более практической, приземленной точке зрения, работавший над проблемой осаждения пара из паровоздушных смесей на холодных поверхностях паровых машин, не верил в существование еще неизвестных сил и фактов. Он предположил, что действие радиометра вызывается все тем же: испарением с лопаток вертушки под действием тепла сконденсировавшейся на них смеси газов.

Как раз в это время вернулся из Сиама, где он наблюдал солнечное затмение, молодой сотрудник Рейнольдса Артур Шустер. Он свежим взглядом окинул проблему радиометра. Предложил поставить простой, но решающий эксперимент. Вызывается ли вращение вертушки радиометра внешними или внутренними причинами?

Установить это просто. Нужно проверить, не вращается ли одновременно с вращением вертушки и сам сосуд? Если да, и причем в другую сторону, то причина вращения — внутри, если нет — снаружи. Прозрачное стекло сосуда не должно было испытывать никакого механического действия излучения. Если причина в излучении, сосуд должен оставаться в покое. Поскольку Рейнольдс не захотел ставить такой эксперимент, Шустер провел его сам, подвесив сосуд на тонкой нити.

Как только к баллону подносили теплый предмет, вертушка начинала вращаться. Но и сосуд тоже начинал вращаться — только в другую сторону. Это можно было легко наблюдать по движению зайчика от зеркальца, прикрепленного к сосуду.

ПОСЛЕДНЯЯ СТАТЬЯ МАКСВЕЛЛА

Эксперимент Шустера был, конечно, сокрушительным: причина, как и предполагал Осборн Рейнольдс, находилась «внутри», а не «вне».

К тому времени выяснилось и еще одно обстоятельство. Тоже немалой значимости. Никто раньше не заметил этого. Все вертушки вертелись совсем не так, как они должны были бы вертеться под действием излучения — известного или таинственного! Любое излучение должно было бы больше давить на отполированную, светлую сторону крылышек вертушки, чем на зачерненную. А все вертушки крутились в обратном направлении!

Стало ясно, что тепло и свет вносили в сосуд радиометра не столько механический момент, сколько тепловую энергию. Ключ к разгадке, очевидно, заключался во взаимодействии разреженного газа с поверхностью крылышек, во взаимодействии, проистекающем из разности температур зачерненной и светлой сторон лопаточек.

Максвелл мало интересовался в то время проблемой радиометра. Но в 1877 году в Кавендишскую лабораторию перешел из Манчестера бывший коллега Рейнольдса Шустер. Он привез с собой четыре радиометра и описание своего сокрушительного эксперимента.

Интерес к радиометру повсеместно уже почти угас, когда к нему вернулся интерес Максвелла. Величайший авторитет в молекулярной теории, Максвелл стал решать в ее рамках и проблему радиометра: его интересовала величина силы, которая могла бы давить на крылышки радиометра за счет разницы температур на двух их поверхностях. Статья по этому вопросу была в первый раз отправлена в редакцию в 1877 году.

Статья, как это было положено, пошла на отзыв анонимному рецензенту.

Рецензия затем была передана секретарем Королевского общества Джорджем Габриэлем Стоксом Максвеллу перепечатанной на машинке, без подписи.

Но трудно было бы Максвеллу не узнать льва по столь хорошо ему знакомым когтям. Томсон был мгновенно узнан по литературному стилю и по сделанному автору статьи замечательно дельному предложению: рассматривать поверхность крылышек не абсолютно ровной, а содержащей выпуклости, впадины и иные несовершенства. Столкновение молекул газа с этими выступами давало необходимую для работы радиометра тангенциальную силу.

Работая в направлении, указанном рецензентом, Максвелл полностью переделал статью и уже «добил» теорию радиометра, когда к нему от Стокса попала на рецензию статья Осборна Рейнольдса, посвященная тому же вопросу. В ней содержалось все то же здоровое предложение рассматривать взаимодействие газа с поверхностью и воздвигнутая вокруг этого громоздкая теория, не позволяющая достаточно точно вычислить усилия, воздействующие на крылышки.

Но разумное в статье Рейнольдса присутствовало явно. Это разумное нужно было учесть. Сославшись, конечно, на Рейнольдса в своей статье.

«До того, как я познакомился со статьей профессора Рейнольдса, я не рассматривал физических условий на поверхностях, расположенных в газе, так что все, что я сделал здесь, — это распространил на поверхностные явления метод, который, мне кажется, лучше всего подходит для изучения внутренних условий в газе. Мне кажется, что этот метод в некоторых отношениях удачней метода, принятого профессором Рейнольдсом. Мы должны признать, что его метод вполне удовлетворителен для определения существования самого эффекта, но непригоден для его численной оценки».

Меж тем Рейнольдс получил свою статью с рецензией Максвелла.

В своем отзыве Максвелл указал, что, несмотря на правильную общую идею Рейнольдса и его блестящие эксперименты, метод его громоздок и может быть переработан в таком-то и таком-то направлении.

Осборн Рейнольдс этого делать не стал. Стал поджидать появления статьи самого Максвелла. И когда она появилась, затеял активную переписку со Стоксом и вторым рецензентом, которым вновь оказался Томсон. Природная доброжелательность Томсона сыграла в этой истории плохую службу, ибо Рейнольдс, не соглашаясь с критикой Максвелла, апеллировал к «доброму» Томсону. Он предоставлял все новые и новые варианты статьи и упрекал Максвелла за то, что он высказал замечания по его теории в своей статье и отзыве.

Максвелл очень плохо чувствовал себя тогда, а Рейнольдс шел в наступление. В августе 1879 года он вновь переработал статью и послал в редакцию. Но переработал ее, не приняв во внимание замечаний Максвелла. Доброжелательный Томсон рекомендовал напечатать статью в том виде, как она есть, в конце концов за нее отвечает сам Рейнольдс.

Сомнительно, стоит ли крупица, добавленная Рейнольдсом в кладовую знаний человечества, тех страданий, которые он доставил умирающему уже Максвеллу.

Это письмо много десятков лет оставалось неизвестным: родственники Максвелла и его ученики боялись, что он будет выглядеть здесь в неверном свете, а Осборн Рейнольдс может «обидеться». Возможно, публикация письма задержалась напрасно. Возможно, многие молодые, да и не очень молодые ученые, не страдающие избытком скромности, сэкономили бы себе и своим доброжелательным, но бескомпромиссным рецензентам много нервов и здоровья, если бы они научились хоть немного прислушиваться к деловой критике, вникать в состояние других людей.

За две недели до смерти Максвелла Рейнольдс, прекрасно осведомленный о его бедственном состоянии — об этом знал весь Кембридж и все Королевское общество, — направил Стоксу как секретарю Королевского общества послание, в котором требовал, чтобы Максвелл изъял из своей статьи критику теории Рейнольдса, причем требовал, чтобы это его послание было немедленно зачитано на заседании общества.

Стокс, разумеется, отказался это сделать.

Рейнольдс настаивал.

5 ноября 1879 года, сразу после смерти Максвелла, Стокс направил Рейнольдсу телеграмму с просьбой взять свое заявление обратно или позволить Стоксу снабдить это заявление собственными комментариями. Рейнольдс избрал вторую альтернативу и вместе с ней — свою судьбу, которая была теперь неизбежна... Тэт, Томсон, Стокс стали для Рейнольдса вежливо непроницаемыми, впрочем, как и все Королевское общество. Поскольку в науке почти никогда не бывает мыслей, в той или иной форме не высказанных ранее, Томсон порылся в библиотеке и вскоре нашел, что искал.

Единственная здравая мысль Рейнольдса, так понравившаяся Томсону, была им найдена в несколько иной и завуалированной форме в трудах немца Федеррсена. Испуганный Рейнольдс, спасаясь от немецкого вторжения, схватился за французскую соломинку и указал, что результаты Федеррсена оспорены французом Виолле. Соломинка оказалась непрочной, ибо Рейнольдс, не обладавший достаточно серьезной научной эрудицией, истолковал Виолле неправильно... Однако статья Рейнольдса появилась все-таки в печати.

После ее выхода Фитцджеральд в «Философском журнале» дал на нее небольшую рецензию, напомнил критические замечания Максвелла и указал на то, что «статья профессора Рейнольдса очень сложна и даже труднопреодолима, причем не только за счет природы явления, но также в некоторой степени из-за неэлегантного метода, которого придерживался проф. Рейнольдс».

Рейнольдс вынужден был вернуться на кафедру инженерного дела и заняться другими вещами. Это было правильным решением — в конце концов он высказал ценные мысли по ламинарному и турбулентному течению, введя в обиход физиков «число Рейнольдса».

Лишь потом выяснилось, что странное поведение Рейнольдса отчасти вызывалось болезнью, которая с годами все чаще давала о себе знать. Болезнь заключалась в том, что слово и строка Рейнольдса не следовали за его мыслью.

Однажды Шустер застал его дома играющим с сыном.

— Иди сюда! — сказал Рейнольдс сыну, а тот, едва заслышав эти слова, бросился прочь, чем очень обрадовал отца.

Рейнольдс с трудом подбирал нужные слова, не мог контролировать своих высказываний, иногда произносил слова, по смыслу совершенно обратные тому, что он хотел бы в них вложить. В конце концов он вовсе утратил способность пользоваться словами и фразами как средством выражения мысли, заболев афазией.

Вернемся к другим действующим лицам этой истории — Круксу и его радиометру. Если почитать научные журналы 1873-1879 годов, может создаться впечатление, что в лаборатории Крукса, где исследовались радиометры, шла подготовка к экспедиции по меньшей мере на иные планеты — настолько подробно преподносились малейшие новости из лаборатории.

Как потом оказалось, не напрасно — уже в год смерти Максвелла Крукс применил свой радиометр к исследованию катодных лучей, показав, что под их действием крылышки радиометра вращаются. В лаборатории Крукса действительно готовилось оборудование для покорения иных, неизвестных тогда миров — оборудование грядущей атомной физики. Радиометр — последнее научное увлечение Максвелла, предмет его последней научной статьи, сослужил все-таки мировой науке важную службу.

БОЛЕЗНЬ И СМЕРТЬ

В сентябре 1879 года демонстратор Кавендишской лаборатории Вильям Гарнетт и его жена преодолели несколько сот миль и приближались к шотландскому поместью директора Максвелла. Вот показался среди невысоких галлоуэйских холмов небольшой ладный дом в низине, вот расступились перелески, потом разросшиеся за полвека, посаженные отцом деревья, вот на парадном крыльце, улыбаясь, приветствует его хозяин Джеймс Клерк Максвелл и его жена Кетрин Мери.

И больно сжалось сердце Гарнетта: за три месяца, пока они не виделись, во внешности Максвелла произошли страшные изменения. Он был сед, щеки его впали, поражали его неестественная худоба, бледность и ставшие больше и выразительнее печальные глаза. Неестественно выглядела на этом носящем печать неизлечимой болезни лице приветственная улыбка. И украдкой утирала слезы Кетрин.

А Максвелл был искренне рад преданному Гарнетту, привезенному им с собой духу Кембриджа, последним новостям о работе студентов, о кембриджских мелочах.

Он, казалось, отвлекся от своей болезни, но пришел обед, и все снова вспомнили о ней — Максвеллу можно было питаться только молоком.

— Я снова чувствую себя ребенком, — пошутил по этому поводу Максвелл, — мне нельзя есть ничего, кроме молока.

Засмеялись принужденно.

Печалью были пронизаны последующие дни. Максвелл, тяжело ступая и задыхаясь, водил Гарнетта и его жену по имению, спускался к воде Урра, показывал места, где он когда-то, сорок лет назад, плавал на бадье, где когда-то омывались Водой Урра камни, по которым переходили на тот берег, где купались.

Вечером Максвелл показывал гостям собранные в доме семейные реликвии: тщательно сохраненную отцом рукопись первой статьи об овалах, семейный альбом, заполненный полувековой давности акварелями Джемимы, книгу автографов и даже шотландскую волынку, которая в соответствии с семейным преданием некогда спасла жизнь сэру Джеймсу Клерку, отважному капитану Ост-Индской компании, деду Максвелла. Максвелл рассказывал проявлявшим живой интерес гостям занимательную историю о том, как капитан Клерк, покидая свой тонущий корабль, последним сошел с него, бросившись в волны с единственной дорогой для него вещью — шотландской волынкой. И волынка не подвела его — мешок из овечьей кожи, надутый воздухом, прекрасно держался на волнах до тех пор, пока отважного капитана не прибило к берегу какого-то острова. Там волынка ему вновь пригодилась — теперь по назначению — едва высадившись, капитан стал издавать с ее помощью в тиши южной ночи странные звуки.

— А это зачем? — спрашивали удивленные супруги.

— Неужели непонятно — чтобы распугивать тигров! — объяснил Максвелл, и вся компания очень громко смеялась...

Утром Гарнетты уезжали. Максвелл хотел было проводить их немного в экипаже, но Кетрин напомнила, что он не может переносить тряски.

Гарнетты уехали с тяжелым чувством, и Вильям молил господа о том, чтобы миновала Максвелла эта болезнь.

...Первые признаки болезни Максвелл почувствовал в начале 1877 года. Заключались они в том, что каждый раз после того, как он ел мясо, у него затруднялось дыхание, появлялась боль. Однажды, придя в лабораторию после ленча, он растворил в лабораторном небольшом сосуде немного питьевой соды и выпил раствор. Некоторое время спустя он объявил, что открыл способ изгнания боли. Никто не придал этому мелкому инциденту значения.

Но болезнь не исчезла, она упрямо давала о себе знать, и в апреле 1879 года трудности проглатывания пищи стали столь явно ощутимыми, что Максвелл впервые написал об этом их семейному доктору Пагету, лечившему еще Помероя, одному из лучших английских врачей того времени. Написал между прочим, в конце письма, посвященного здоровью его Кетрин, которое в последние годы становилось все хуже.

Пагет хорошо знал этот симптом — один из весьма недвусмысленных признаков рака брюшной полости — болезни, от которой, не дожив до пятидесяти лет, умерла мать Максвелла. Но Пагет все же сомневался.

А болезнь наступала. Уже в мае кембриджские друзья заметили, что его походка потеряла упругость, его энергия исчезла вместе с таким для него типичным блеском глаз. В пасхальном семестре 1879 года он ежедневно приходил в лабораторию, но каждый раз ненадолго — он быстро уставал. В конце семестра он уже с трудом читал лекции.

Но Максвелл все-таки заставил себя завершить лекционный курс по электричеству и в мае 1879 года прочел своим студентам последнюю лекцию. Студентов было двое — американец Миддлтон и англичанин Амбруаз Флеминг. Как и положено после окончания лекционного курса, аудитория устроила лектору овацию. Максвелл был слаб: он с трудом сошел с кафедры и, поблагодарив Миддлтона и Флеминга, удалился. Это была его последняя работа в университете. Его последняя лекция.

В июне, как обычно, он возвратился в Гленлейр. Он взял с собой присланные на рецензирование лекции и эссе профессора Клиффорда. Как обычно, вел большую переписку. Его письма полны юмора и мельчайшей информации обо всем. Кроме собственного здоровья. Он был уверен в том, что в деревне он наберется сил, поправится...

В деревне Максвелл много думал о быстротечности жизни... Может быть, теперь его стали привлекать идеи его друзей, прекрасных людей, но слабых философов — Питера Тэта и Бальфура Стюарта? Они недавно выпустили книгу «Невидимая вселенная», где пытались, как они выразились, «опрокинуть материализм чисто научными методами».

Автором книги значился некий Вест, но Максвелл мгновенно разгадал нехитрый псевдоним: West-we, Stewart, Tait49, и оказался прав.

Максвелл весьма насмешливо отнесся к основным идеям книги — о наличии четвертого измерения, в котором люди якобы имеют возможность «эфирной» фазы существования, длительность которой бесконечна, измерения, связанного неким «двойным узлом» с действительным миром...

Он написал авторам «Парадоксальную оду» в стиле Шелли, где юмористически разъяснял непосвященным идеи «Невидимой вселенной»:

Может быть, теперь, в плену тяжелой болезни, Максвелл стал серьезней относиться к философским построениям своих приятелей?

Нет! И за два месяца до смерти Максвелл не потерял своего шуточного настроя по отношению к идеям своих друзей. Он пишет Тэту письмо с пародией на его книгу в виде монолога ее автора:

В конце этого письма — единственная фраза, относящаяся уже к самому автору воображаемого монолога Тэта — Максвеллу:

Тэт, получив письмо, испугался — не поврежден ли болезнью мозг Максвелла? (Он не чувствовал еще, насколько близка развязка.)

Особенно Питер обеспокоился, когда узнал о том, что на соседнюю кафедру — кафедру математики Эдинбургского университета (сам он заведовал кафедрой натуральной философии, на которой когда-то работал Форбс и на которую когда-то пришел, победив Максвелла на конкурсе) — Максвелл дал рекомендации сразу двум кандидатам — своим ученикам: Христалу и Гарнетту. А дело, видимо, было так: сначала была дана рекомендация Христалу, а после визита Гарнеттов в Гленлейр, тронутый заботой Гарнетта, Максвелл уступил его просьбе дать рекомендацию или предложил сам написать ее. Он любил их обоих...

Как только Гарнетты уехали, к Максвеллу был вызван врач из Эдинбурга, коллега по обучению в Эдинбургском университете и старый приятель профессор Сэндерс, — у Максвелла начались приступы дикой боли, появилась водянка, силы быстро таяли.

В соседней комнате был созван консилиум — доктор Сэндерс и два местных врача — Лоррейны.

В конце письма приписано рукой Максвелла:

В этот же день, вскоре после того, как он сделал к письму эту приписку, в комнату, где он лежал, вошел старый приятель Сэндерс. Максвелл попытался улыбнуться.

Но Сэндерс не ответил на улыбку. Не смотря в глаза Максвеллу, он сел рядом, взял его бледную, невесомую уже руку.

— Мужайся, Джемси, — сказал он. — У тебя рак... Осталось тебе жить не больше месяца...

Максвелл мужественно перенес удар. С этого момента он, казалось, беспокоился только об одном: о здоровье Кетрин. Он старался завершить, привести в порядок все свои дела, окончить начатую популярную книгу «Электричество в элементарном изложении». Ничто не прорывалось наружу, и лишь в одной фразе письма, отправленного назавтра, 3 октября, доктору Пагету с последней надеждой, чувствуется обреченность: «Я сейчас совсем беспомощен», и даже эта фраза относилась не к его личному состоянию, а к тому факту, что он не может уже, как прежде, помогать больной Кетрин.

Вечером 2 октября было окончательно решено возвратиться в Кембридж. Среди аргументов была и перемена места, и более внимательный уход доктора Пагета — ведь ближайший врач Ричард Лоррейн жил в семи милях от Гленлейра. И видимо, просто хотелось быть в эти дни в Кембридже, неотделимой частью которого он стал.

Необходимо было только организовать так, чтобы кто-то их проводил до Кембриджа и встретил там. Быть провожатым вызвался Ричард Лоррейн.

В октябре 1879 года Максвеллы вернулись в Кембридж.

Он был уже настолько слаб, что не мог сам пройти от вагона до экипажа.

В Кембридже царило уныние. Многие люди, никогда не видевшие его в лицо, с печалью говорили друг другу: «Максвелл уходит».

Люди передавали друг другу эту печальную новость, и Вильям Стрэтт, лорд Рэлей, услышал об этом в поезде, подъезжая к Кембриджу, от какого-то совсем незнакомого человека — фермера, жителя здешних мест...

Доктор Пагет, как мог, облегчил страдания Максвелла и успокоил боль. Каждый день стал приходить священник, преподобный Гилемар. Мысли Максвелла все реже и реже возвращались к научным материям.

Он уже не вставал. Кетрин не отходила от его постели. Она сидела рядом с ним в его любимом кресле, удобном, повторяющем форму корпуса и расслабленных рук, и Максвелл поймал себя на мысли о том, что он никогда уже не сядет в это кресло.

Кресло было обито какой-то цветной материей. Максвелл никогда раньше не всматривался в узор, а теперь изучил его до тонкостей. На обивке, цепляясь друг за друга, густо произрастали какие-то мясистые, полные жизни стебли, иногда взрывающиеся яркими цветами... Узор был построен так, что стебли росли друг из друга, не имея конца...

Его прекрасная память стала еще острее, она возродила в сознании множество воспоминаний, стихов, казалось, давно забытых. Голова была необыкновенно ясной, он, казалось, мог сейчас вспомнить все, что угодно.

Кто-то спросил его:

— Ты помнишь свою первую мысль?

И он внезапно с полной ясностью вспомнил тот день в Гленлейре, когда он лежал в траве рядом с отцовским домом и впервые отождествил себя с этим миром...

Он вспомнил множество стихов, прочтенных в детстве и юности, он с удивлением ловил себя на том, что может по желанию вызывать из памяти целые куски шекспировских пьес.

— Кетрин, ты помнишь монолог «Как сладко дремлет лунный свет...» из «Венецианского купца»? Никогда не предполагал, что я помню его...

Какие прекрасные стихи, слышишь, Кетрин? Особенно эти слова о гармонии! Но почему Шекспир вложил эти слова в уста такого легкомысленного человека, как Лоренцо?

Звуки незнакомой музыки, струящиеся неизвестно откуда, умиротворяли его, теснили любимый свет, цвета, краски — приводили все в гармонию. Он сам чувствовал сейчас необыкновенную гармонию свою с природой, с миром, вечные законы которого манили его к себе с детства, почти физически ощущал эллинскую гармонию своего миропонимания и своей жизни...

Упорядоченность, гармония сил, властвующих в человеке, природе, космосе...

Вплоть до самого конца его сознание было абсолютно ясным. Он ни на что не жаловался и беспокоился лишь о судьбе Кетрин.

Он спросил доктора Пагета однажды: сколько ему осталось жить? И оказалось, что это важно лишь для того, чтобы успеть попрощаться со спешащим к нему кузеном, братом Джемимы, Колином Маккензи.

5 ноября он был так слаб, что не мог говорить. Только по движению губ можно было определить смысл его слов. Ему становилось дышать все труднее и труднее, но все же он смог прошептать:

— Боже, помоги мне! Боже, помоги моей жене!

Потом он прошептал:

— Колин, ты сильный, подними меня... Нет, положи меня пониже, я очень ослаб, мне удобно лежать низко...

После он дышал глубоко и медленно.

Он умер в спокойствии и мире, и Кетрин поймала его последний благодарный взгляд...