Исследования в области электромагнитного поля и начало крушения механистической картины мира

В предисловии к своему знаменитому труду «Матема­тические начала натуральной философии» И. Ньютон вы­сказал следующую установку на будущее: «.Было бы же-

лателъно вывести из начал механики и остальные явле­ния природы...»²³.

Многие естествоиспытатели вслед за Ньютоном стара­лись объяснить исходя из начал механики самые различ­ные природные явления. При этом они неправомерно эк­страполировали законы, установленные лишь для механи­ческой сферы явлений, на все процессы окружающего мира. В торжестве законов Ньютона, считавшихся всеобщими и универсальными, черпали веру в успех ученые, работавшие в астрономии, физике, химии.

Длительное время теории, объяснявшие закономернос­ти соединения химических элементов, опирались на идею тяготения между атомами. Уже упоминавшийся выше французский математик и астроном Пьер Симон Лаплас был убежден, что к закону всемирного тяготения сводят­ся все явления, известные ученым. Исходя из этого он ра­ботал над созданием, — в дополнение к механике небесной, созданной Ньютоном, — новой, молекулярной механики, которая, по его мнению, была призвана объяснить химиче­ские реакции, капиллярные явления, феномен кристалли­зации, а также то, почему вещество может быть твердым, жидким или газообразным. Лаплас видел причины всего этого во взаимном притяжении между молекулами, кото­рое, считал он, есть только «видоизменение всемирного тя­готения».

Как очередное подтверждение ньютоновского подхода к вопросу об устройстве мира было первоначально восприня­то физиками открытие, которое сделал французский воен­ный инженер, впоследствии член Парижской Академии наук Шарль Огюст Кулон (1736-1806). Оказалось, что положительный и отрицательный электрические заряды притягиваются друг к другу прямо пропорционально вели­чине зарядов и обратно пропорционально квадрату рассто­яния между ними. Создавалось впечатление о новой демон­страции права закона всемирного тяготения служить сво­его рода образцом, универсальным ответом на любые задачи. Лишь впоследствии стало ясно: впервые появил­ся в науке один из законов электромагнетизма. После Ку­лона открылась возможность построения математической теории электрических и магнитных явлений.

Механистическая картина мира знала только один вид материи — вещество, состоящее из частиц, имеющих мас­су. В XIX веке к числу свойств частиц стали прибавлять электрический заряд. И хотя масса, как считалось, была у всех частиц, а заряд — только у некоторых, обладание элект­рическим зарядом было признано таким же фундамен­тальным, важнейшим их свойством, как и масса.

Английский химик и физик Майкл Фарадей (1791-1867) ввел в науку понятие электромагнитного поля. Ему удалось показать опытным путем, что между магнетизмом и электричеством существует прямая динамическая связь. Тем самым он впервые объединил электричество и магне­тизм, признал их одной и той же силой природы. В резуль­тате в естествознании начало утверждаться понимание того, что кроме вещества, в природе существует еще и поле.

Математическую разработку идей Фарадея предпринял выдающийся английский ученый Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879). Его основной работой, заключавшей в себе математическую теорию электромагнитного поля, явился «Трактат об электричестве и магнетизме», изданный в 1873 году. Введение Фарадеем понятия электромагнитного поля и математическое определение его законов, данное в уравнениях Максвелла, явились самыми крупными собы­тиями в физике со времен Галилея и Ньютона.

Но потребовались новые результаты, чтобы теория Максвелла стала достоянием физики. Решающую роль в победе максвелловской теории сыграл немецкий физик Ген­рих Рудольф Герц (1857-1894). Именно ему по поручению Гельмгольца (Герц был его любимым учеником) довелось проверить экспериментально теоретические выводы Макс­велла. В 1886 году Герц продемонстрировал «беспроволоч­ное распространение» электромагнитных волн. Он смог также доказать принципиальную тождественность полу­ченных им электромагнитных переменных полей и свето­вых волн.

Работы в области электромагнетизма положили нача­ло крушению механистической картины мира.

С тех пор механистические представления о мире были существенно поколеблены. Ведь любые попытки распрост­ранить механические принципы на электрические и маг нитные явления оказались несостоятельными. Поэтому естествознание вынуждено было в конце концов отказать­ся от признания особой, универсальной роли механики. Механистическая картина мира начала сходить с истори­ческой сцены, уступая место новому пониманию физичес­кой реальности.