Приключения великих уравнений - Владимир Карцев

Старшим из аркюэльского созвездия был Лаплас — старше остальных более чем на 20 лет. Обычно ему приписывают крестьянское происхождение. Однако он получил хорошее образование. Для выпускников бенедиктинской школы, которую окончил Лаплас, уготовано было два пути — церковь и армия. Семья настаивала на церковной карьере, но великолепные успехи Пьера Симона Лапласа в литературе и математике решили проблему — поначалу Пьер Симон занялся искусствами. Позже, однако, он отправился в Париж с рекомендательным письмом к знаменитому математику д'Аламберу, который способствовал его назначению профессором математики в военной школе. Там-то Лаплас впервые и встретился с молодым Наполеоном. Подружившись с ним, а затем женившись на внучке знаменитого французского математика Фурье, Лаплас в дополнение к своему большому математическому таланту приобрел и влияние административное, столь способствовавшее французским успехам в изучении электричества.

Современники писали о нем: «Лаплас был рожден довести все до совершенства, все исчерпать, решить все, что решению поддается. Он бы завершил и небесную механику, если бы наука эта имела конец». Некоторые называли его Ньютоном своего времени. Лаплас умер ровно через 100 лет после Ньютона — 5 марта 1827 года, явившись на склоне лет свидетелем расцвета французских, да и не только французских, исследований.

Другому члену этого славного созвездия — Жану Батисту Био, старшему из остальных, суждена была грустная доля пережить всех своих соратников. Его жизнь была наполнена разнообразной и блестящей деятельностью. Начал он с артиллериста, затем попал в Политехническую школу, откуда вышел первоклассным математиком. Потом — профессор в Центральной школе, чем только не занимавшийся: он обследовал недавно упавшие метеориты, запускал с Гей-Люссаком воздушные шары, мерил вместе с Араго дугу меридиана на Балеарских островах, помогал Ньепсу — одному из изобретателей фотографии; кстати, на одной из самых первых в мире фотографий запечатлен Био.

Савар был моложе Био на 17 лет. В историю он вошел как один из создателей «закона Био — Савара — Лапласа» — математической зависимости, связывающей величину магнитного поля, создаваемого током, с величиной этого тока.

Следующий член общества — Доминик Франсуа Жан Араго был на пять лет старше Савара. Он отличался от прочих членов прежде всего своим огненным темпераментом — уже его фамилия выдает испанское происхождение. Отец его владел плантациями винограда и оливковых деревьев. Учился Араго в Париже и Политехнической школе — там, где как раз сооружались по приказу Наполеона гигантские вольтовы столбы. Покровительство Лапласа дало Араго возможность при его блестящих способностях стать секретарем Парижской обсерватории, где он познакомился с Био. В книге «История моей юности» Араго со вкусом описывал приключения в Северной Африке, свою работу во Франции, свои поразительные успехи в науке. Он стал членом Академии наук 23 лет. Его книги до сих пор не потеряли в большой мере своей ценности. Его наблюдения над грозами на суше и в море легли в основу книги «Гром и молния», из которой мы приводили большое число интересных до сего времени выдержек.

И наконец, последний из созвездия, формально не входивший в «Общество», — Ампер. Последний, разумеется, лишь по порядку, но не по той роли, которую его труды сыграли в истории науки, может быть, стоит даже сказать — человеческой цивилизации.

«Этот докучливый умник Ампер»

Известие о его смерти не было воспринято современниками слишком драматически…

А сейчас есть город Ампер, железнодорожная станция Ампер, научно-исследовательский центр имени Ампера, музей Ампера, «Общество друзей Ампера». Наконец, в международной системе единиц среди четырех главных — метра, килограмма, секунды, ампера — лишь одна единица названа в честь ученого.

Только специалисты знают сейчас имя его сына литератора Жан-Жака Ампера, а когда-то отец был совсем мало известен, зато имя сына знал чуть не каждый. Долгое время никто не взялся бы оспаривать слова знаменитого некогда Шатобриана, покровителя Жан-Жака: «Поэт с несколькими стихами уже не умирает для потомства… Ученый же, едва известный в продолжение жизни, уже совершенно забыт на другой день смерти своей…»

Мировая слава Ампера началась с того памятного немногим заседания Международного конгресса электриков в 1893 году, когда термин «ампер» был официально введен в нашу речь в качестве одной из основных единиц электротехники — единицы силы электрического тока.

Бронзовый Ампер, восседающий сейчас на одной из площадей своего родного города Лиона, вряд ли похож на настоящего, живого Ампера — тот был человек из плоти и крови, он «скорее был уродлив, чем некрасив, одевался плохо и был явно неряшлив; всегда ходил «на всякий случай» с большим зонтом, был неуклюж и человок».[8]

Жизнь его с самого начала складывалась неудачно.

Отец, мировой судья в Лионе, во время революции 1789–1793 годов был казнен на гильотине, хотя, казалось, всегда действовал с лучшими намерениями. «Я сомневаюсь, чтобы… нашелся хотя бы» один гражданин, который был бы предан отечеству, как я… я всегда добросовестно относился к моим обязанностям и болел за дело…» — писал он жене перед казнью. В том же письме он описывает и неблагоприятное состояние семейных финансов:

«Самым большим моим расходом была покупка книг и геометрических приборов, без которых мой сын не мог бы обойтись».

Андре-Мари получил от несчастного отца хорошее образование, хотя не посетил ни одного класса школы.

Он увлекался математикой, 13 лет он даже представил в Лионскую академию наук свое решение задачи о квадратуре круга, задачи, как известно, принципиально неразрешимой. Он, как и его отец, увлекался литературой, сохранилось большое число стихотворений Ампера, даже писем в стихах. Увлекался о» механикой, химией, греческим языком, ботаникой, усовершенствованием конструкции воздушных змеев — это уже явно под впечатлением недавних опытов Франклина.

Время юности Ампера — время великих открытий в области электричества. Эксперименты Франклина были проведены, когда Амперу было 16, первая статья Вольта о гальваническом электричестве появилась, когда Амперу 25. В это же время по приказу Наполеона Французская академия наук объявляет конкурс с большими премиями за работы в области вольтанического электричества.

Естественно, что все эти события не могли оставить увлекающегося Ампера невозмутимым, и уже со времен франклиновых опытов Ампер то и дело возвращается к электричеству.

У двадцатисемилетнего Ампера уже намечаются в самом общем виде те идеи, благодаря которым он через много лет приобретет признание, выразив их в неожиданной и яркой форме языком новой науки — электродинамики.

Некоторые исследователи придерживаются эффектного мнения о том, что вся электродинамика Ампера была разработана в течение двух недель, непосредственно следовавших за демонстрацией в Париже опытов Эрстеда. Однако вряд ли это так. Вопросы связи электричества и магнетизма занимали Ампера еще за 20 лет до того дня, когда его посетило озарение. И все эти 20 лет его идея находилась с ним, он думал о ней, может быть, не непрерывно, но достаточно настойчиво. Может быть, такое состояние можно сравнить с хранением пороха в крюйт-камере: там взрыва не будет до тех пор, пока не возникла искра; или еще лучше — с накоплением ядерного горючего, которое взрывается, когда его количество превосходит критическую массу. Материал — мысли и эксперименты, раздумья и беседы до поры до времени спокойно накапливались у Ампера. Быть может, не хватало лишь немногого до создания «критической массы» знаний.

Откуда это известно? Из раздобытых исследователями творчества Ампера документов следует, что однажды, а именно 24 декабря 1801 года, Ампер присутствовал на докладе Вольта в Лионской академии, и не только присутствовал, но и отважился (после невероятно знаменитого тогда Вольта!) в свои 26 лет прочесть собственный мемуар — наброски системы, которая должна была бы объединить самые разрозненные отрасли физической науки в одно стройное знание. В нем электричество и магнетизм сводились к одним и тем же неправильным механическим представлениям. Бесстрастный язык академического протокола фиксирует, что Ампер после Вольта выглядел не очень-то блестяще; кроме того, шепелявость и глухой голос Ампера не способствовали эффекту его выступления.

Таким образом, Ампер интуитивно видел какие-то общие корни, связывающие или, точнее, питающие и электричество и магнетизм.

К такому же выводу можно прийти, просмотрев черновик речи (к ней он долго готовился), которой Ампер начал чтение в Лионе курса физики: «Нам, пожинающим плоды трудов гениев, не разделяя их славы, следует, я полагаю, особенно стараться свести к минимуму число принципов, объясняющих все физические явления».