Приключение великих уравнений - Владимир Карцев

Но прежде стоит поговорить о Гельмгольце, поскольку вся короткая научная жизнь Герца прошла под его покровительством, а научные взгляды Герца сформировались в громадной степени под влиянием взглядов самого Гельмгольца.

Герц проявлял в детстве очень большие способности. За что бы он ни брался, все у него получалось хорошо. Говорят, что когда Герц стал знаменитостью, его наставник по токарному делу с сожалением заметил: "Жаль. Из него мог бы получиться отличный токарь".

С портрета глядит на нас волевое, властное лицо, кончики густых седых усов опущены книзу. Безукоризненный костюм. Пронзительный, несколько тяжеловатый взгляд. Герц обращался к нему не иначе, как "Ваше превосходительство".

К моменту первого знакомства с Герцем ему было пятьдесят шесть лет. Он был признанным главой немецкой физики. Еще за тридцать лет до этой встречи молодой врач Гельмгольц, ничего не зная о забытых работах Ломоносова, о работах его современников Майера и Джоуля, обосновал закон сохранения и превращения энергии. Он занимался в свое время и физиологией чувств - зрения и слуха.

Но последнее время Гельмгольца занимает электричество, особенно теория англичанина Максвелла. Он первым среди европейских ("континентальных") ученых обратил на нее внимание и сразу оценил ее сильные стороны, ее многогранность и универсальность.

И тут проявилось во всей полноте трагическое противоречие научного мировоззрения Гельмгольца: с одной стороны, роль промежуточной среды, подчеркивавшаяся Максвеллом, была ему очевидна, с другой - признать саму промежуточную среду, "ничто", в качестве физической реальности Гельмгольц не мог. Не мог прежде всего потому, что он был последователем знаменитого немецкого философа-идеалиста, агностика И. Канта, отрицавшего возможность познания мира. Отсюда приверженность Гельмгольца к идеям дальнодействия, где в основу без объяснения берутся таинственные непознаваемые свойства материи. Его не смущал, например, факт, что в соответствии с теорией одного из столпов дальнодействия - Вебера, электричеством нельзя зарядить тело, имеющее конечный объем. Это противоречит и здравому смыслу и опыту. Примеров таких неувязок в теориях дальнодействия можно было найти десяток.

Опирающиеся только на факты глубоко реалистические в своей основе взгляды Фарадея, обработанные математически Максвеллом, были ему чужды. И в то же время научная добросовестность Гельмгольца не позволяла ему идти против истины: "В настоящее время Фарадеево воззрение является единственным, согласным со всеми экспериментальными данными и не противоречащими ни в каком из своих выводов основным законам динамики".

Для того чтобы примирить свои философские взгляды с бесспорными научными фактами, Гельмгольц должен был пойти на компромисс: он разработал свою собственную электродинамическую теорию, в которой пытался сочетать несочетаемое - взгляды Максвелла на роль промежуточной среды и теории немецких приверженцев дальнодействия - В. Вебера и Ф. Неймана. За эту двойственность взглядов Гельмгольца неоднократно критиковали, в то же время признавая его большие научные достижения, Ф. Энгельс и В. И. Ленин.

Двадцатилетний Герц, с несформировавшимися еще взглядами, естественно, попал под влияние великого Гельмгольца и в течение всей свой жизни тщетно пытался разделять научные взгляды последнего.

"Тщетно" - потому что чем больше экспериментов ставил Герц для проверки теории Гельмгольца, тем радикальней он опровергал ее. Теория Гельмгольца подтверждалась лишь в тех своих частностях, где были использованы идеи Максвелла.

Один раз Герцу "повезло": результат одного из экспериментов можно было истолковать скорее в пользу Гельмгольца, чем в пользу Максвелла (скорость электромагнитной волны в проводе оказалась не 300 тысяч километров в секунду, а 220), но не тут-то было. На заседании Французской академии знаменитый математик Анри Пуанкаре (брат печально известного премьер-министра Франции Раймона Пуанкаре, "Пуанкаре-война", так много сил потратившего на разжигание первой мировой войны и организацию интервенции против Советской России) резко опроверг выводы Герца, язвительно указав на то, что Герц при расчете скорости волны в проводе неверно рассчитал его емкость. Кроме того, как выяснилось впоследствии, правильные результаты были искажены в опыте Герца стоявшей в комнате железной печкой. Таким образом, в единственном заставляющем усомниться в правильности теории эксперименте Герц допустил ошибки и впоследствии сам признал это.

Гельмгольц - автор используемой до сих пор магнитной системы с однородным полем - "колец Гельмгольца". Он изобрел также глазное зеркало, до сих пор применяемое в медицине. Он разделил звук на основной тон и обертон.

Советские историки А. Т. Григорьян и А. Н. Вяльцев указывают, что при изучении деятельности Герца "невольно рождается представление о каком-то особом, фатальном отношении Герца к теории Максвелла. "Герцу как бы было предопределено способствовать торжеству этой теории, а он упорно избегал, настойчиво сторонился этой миссии, не желая принимать теорию".

Попав в Берлинский университет, Герц решил сразу же начать заниматься научной работой в физической лаборатории. Однако попасть в лабораторию было не так-то просто. Туда допускались лишь те студенты, которые участвовали в работах "на премию" - руководство факультета назначало студентам премии за скорейшее выполнение предложенных профессорами научных работ. В качестве такой работы Герц выбрал решение следующей сложной проблемы: обладает ли электрический ток кинетической энергией?

Сейчас нам ясно, что поскольку электрический ток - это движение электронов, а электроны обладают массой, то электрический ток в принципе обладает кинетической энергией. Однако тогда электроны - материальные носители электрического тока, известны не были, и вопрос о кинетической энергии электрического тока был открытым. Как только Герц начал работу над первой своей самостоятельной темой, сразу же проявились заложенные в нем черты исследователя: упорство, редкое трудолюбие и столь часто помогавшая ему впоследствии способность делать сложные лабораторные установки своими руками. "Аппарат, который я сделал, работает очень хорошо; лучшего мне не надо, даже сделанный на самой главной фабрике из золота и слоновой кости не служил бы мне лучше".

Конкурсная тема объявлена была в августе и рассчитана на девять месяцев работы. Герц приступил к работе в октябре и окончил ее за три месяца.

Результат, как ожидалось, был отрицательным - с помощью очень точных методов, разработанных Герцем, не удалось заметить ни малейших признаков кинетической энергии у электрического тока. Это совпадало с точкой зрения Гельмгольца (сейчас можно подсчитать, что для обнаружения имеющегося в действительности эффекта Герцу нужно было бы повысить точность измерений во много тысяч раз). Гельмгольц столько же был удовлетворен результатом, сколько восхищен способностями молодого Герца: "Я увидел, что имел дело с учеником совершенно необычайного дарования". Впоследствии подчеркивая многосторонние дарования Герца, он называл его "баловнем богов".

Работа была удостоена премии, причем вручена она была Герцу в необыкновенно теплой обстановке с самыми лестными отзывами.

После летних каникул 1879 года встал вопрос, чем заниматься дальше. И Гельмгольц предлагает Герцу новую тему, связанную с электродинамическими свойствами поляризации диэлектриков, - тему, которая неминуемо должна была бы доказать или опровергнуть теорию Максвелла. Тема тоже была конкурсной, но значительно более сложной. Она была рассчитана на 2 - 3 года.

Герц как будто предчувствовал ту колоссальную роль, которую изучение темы должно сыграть в его жизни, - и всеми способами уклонялся от нее. Впрочем, тут была еще одна причина - студенту Герцу хотелось поскорее стать доктором (вообще, складывается впечатление, что во всех случаях, когда перед Герцем вставала дилемма: "карьера или наука", он твердо избирал первое).

Ему удается уклониться от конкурсной темы Гельм-гольца и получить другую тему, уже в качестве докторской диссертации. Эту тему Герц надеялся кончить за два-три месяца. Осталось получить разрешение министра защищать диссертацию, не окончив университета, и... написать ее.

И то и другое произошло очень быстро. Быстро пришел положительный ответ от министра и быстро продвигалась работа - чисто теоретическое исследование о вращении тел в магнитном поле. Работает Герц с большим подъемом, с наслаждением: "Работа приносит много радости", "я, почти не отрываясь, продолжаю работать над начатой темой, притом с таким успехом и таким радостным чувством, лучше которых не мог бы и пожелать себе".

То, что получилось, - небольшой математический шедевр; защита его прошла с блеском, которого тот заслуживал. Редчайший случай - Герцу присудили докторскую степень "с отличием".