T.Redzhe "Etyudy o Vselennoi", Mir/NiT<< 4.1. Galileo Galilei | Oglavlenie | 4.3. Al'bert Einshtein >>
4.2. Dzheims Klark Maksvell
V 1879 g. skonchalsya shotlandec Dzh.K. Maksvell, sozdatel' elektromagnitnoi teorii sveta i odin iz osnovatelei sovremennoi fiziki i tehniki. Fiziki schitayut Maksvella odnim iz "velikih", samobytnym myslitelem, vnesshim fundamental'nyi vklad vo vse oblasti fiziki.
Maksvell ne pol'zovalsya osoboi izvestnost'yu pri zhizni; ego uravneniya byli napisany yazykom, neponyatnym dlya sovremennikov. V chastnosti, Faradei, buduchi geniem eksperimenta, no nesvedushim v matematike, nikogda ne pridaval znacheniya rabotam Maksvella. V chem zhe sostoit vklad Maksvella v nauku? V svoe vremya N'yuton byl ubezhden v tom, chto svet sostoit iz mel'chaishih chastichek, skorost' peremesheniya kotoryh prakticheski beskonechna. Ego sovremennik Gyuigens, naprotiv, byl storonnikom volnovogo mehanizma rasprostraneniya sveta, podobnogo processu rasprostraneniya zvuka v vozduhe ili v lyuboi material'noi srede. Neprerekaemyi avtoritet N'yutona ne dopustil priznaniya gipotezy Gyuigensa.
V 1700 g. Yung, Frenel' i nekotorye drugie uchenye pristupili k issledovaniyu opticheskih yavlenii, neponyatnyh s tochki zreniya predstavlenii N'yutona. Eti yavleniya pryamo ukazyvali na volnovuyu prirodu sveta. Kak ni paradoksal'no, no sredi etih yavlenii byli i kol'ca N'yutona, horosho izvestnye fotografam i voznikayushie, kogda diapozitiv pomeshaetsya mezhdu steklyannymi plastinami. Yarkaya okraska nekotoryh nasekomyh takzhe voznikaet v rezul'tate slozhnyh processov interferencii svetovyh voln, proishodyashih v tonkih sloyah zhidkih kristallov, raspolozhennyh na poverhnosti tela nasekomyh.
Mozhno skazat', chto v 19 v. volnovaya priroda sveta byla okonchatel'no ustanovlena. Seriya statei, opublikovannyh Maksvellom v seredine stoletiya, oznamenovala soboi nachalo bol'shoi i slozhnoi raboty po sozdaniyu matematicheskoi teorii elektromagnitnyh yavlenii. Po mneniyu Maksvella, dolzhna byla sushestvovat' beskonechno uprugaya i legkaya sreda, nazyvaemaya efirom, v kotoroi svet rasprostranyaetsya podobno tomu, kak zvuk rasprostranyaetsya v vozduhe. V svoih zaklyuchitel'nyh raschetah Maksvell razvil mehanisticheskuyu model', soglasno kotoroi elektricheskoe i magnitnoe polya predstavlyayut soboi mestnoe narushenie sostoyaniya efira.
V nastoyashee vremya efir uzhe vyshel iz mody (hotya i ne sovsem), i ego slishkom "material'nyi" obraz prakticheski zabyt. Vmesto nego ostalis' uravneniya elektromagnitnogo polya, ob'yasnyayushie i predskazyvayushie porazitel'noe mnozhestvo raznoobraznyh yavlenii, sredi kotoryh dostoinoe mesto zanimaet rasprostranenie sveta, opisyvaemoe s udivitel'noi tochnost'yu. Spustya neskol'ko desyatiletii posle smerti Maksvella Gerc eksperimental'no dokazal sushestvovanie radiovoln, otlichayushihsya ot, sveta tol'ko dlinoi volny (dliny svetovyh voln men'she odnoi tysyachnoi millimetra, v to vremya kak radiovolny imeyut dliny ot odnogo millimetra i vyshe). Nakonec, Rentgen otkryl luchi, nazvannye ego imenem i imeyushie chrezvychaino maluyu dlinu volny, sravnimuyu s razmerami atomov. Mozhno idti i dal'she k eshe men'shim dlinam voln, vspomnit', naprimer, o 
-luchah, ispuskaemyh yadrami.
Esli by ne bylo uravnenii Maksvella, to teoriya otnositel'nosti uvidela by svet znachitel'no pozzhe. Einshtein preklonyalsya pered Maksvellom i schital otkrytie elektromagnitnoi prirody sveta odnim iz naibolee vydayushihsya sobytii sovremennoi fiziki.
Odnako ne tol'ko teoriei elektromagnetizma interesovalsya Maksvell. V molodosti uchenyi ser'ezno zanimalsya nebesnoi mehanikoi; kak my uzhe govorili ranee, ispol'zuya metody, kotorye vyzyvali voshishenie Laplasa, Maksvell pokazal, chto kol'ca Saturna ne mogli byt' ni tverdymi, ni zhidkimi i chto, skoree vsego, oni dolzhny imet' strukturu, podobnuyu pene, sostoyashei iz chastichek, vrashayushihsya vokrug planety. (Etot vyvod podtverdilsya vo vremya nedavnego vizita kosmicheskogo zonda k Saturnu.)
Ocherk Maksvella na etu temu byl otmechen avtoritetnoi premiei Adamsa.
No eto eshe ne vse. Tehnika cvetnoi fotografii i cvetnogo televideniya osnovana na teorii smeshivaniya treh cvetov, razrabotannoi Maksvellom, i, hotya eta teoriya podvergalas' neizbezhnym usovershenstvovaniyam, ona i seichas sluzhit osnovoi razlichnyh tehnicheskih prilozhenii.
K privedennomu spisku sleduet dobavit' fundamental'nyi vklad Maksvella v kineticheskuyu teoriyu gazov. Okonchatel'noe dokazatel'stvo sushestvovaniya atomov bylo privedeno v znamenitoi rabote Einshteina, posvyashennoi brounovskomu dvizheniyu i opublikovannoi v 1905 g. No v seredine 19 v., nesmotrya na uspehi himii, ves'ma avtoritetnye fiziki (sredi kotoryh Mah, Ostval'd i Kel'vin) schitali gipotezu atoma fenomenologicheskoi vydumkoi, lishennoi real'nyh osnov. Takie vozrazheniya protiv atomov ne pomeshali Maksvellu poluchit' rezul'taty na samom vysokom urovne, kotorye otkryvali novye napravleniya v fizike. Soglasno ego modeli, gaz sostoit iz beskonechnogo chisla dvizhushihsya atomov ili molekul, kotorye nepreryvno stalkivayutsya mezhdu soboi. Esli v kakoi-to moment vremeni my mogli by izmerit' skorosti atomov, to obnaruzhili, chto oni gruppiruyutsya vokrug nekotorogo srednego naibolee veroyatnogo znacheniya. Zatem my uvideli by, kak atom, imeyushii slishkom bol'shuyu skorost', pri stolknoveniyah s drugimi zamedlyaetsya, podstraivayas' pod obshee dvizhenie, a nepodvizhnyi atom privoditsya v dvizhenie za schet nepreryvnyh tolchkov. Sostoyanie gaza mozhet byt' oharakterizovano posredstvom etoi srednei skorosti, a eshe luchshe s pomosh'yu srednei kineticheskoi energii (energii dvizheniya) atomov.
Maksvell byl pervym, kto ponyal, chto eta srednyaya energiya mozhet sluzhit' dlya strogogo opredeleniya temperatury gaza, buduchi proporcional'noi ei. Chem sil'nee nagrevaetsya gaz, tem bystree nachinayut dvigat'sya ego atomy. Teplota predstavlyaet soboi neuporyadochennoe, haoticheskoe dvizhenie atomov; ona ne yavlyaetsya svoistvom odnogo ili neskol'kih atomov, i, chtoby govorit' o teplote, bessmyslenno rassmatrivat' otdel'nyi goryachii atom, a nuzhno imet' ogromnoe mnozhestvo atomov (v odnom litre chislo atomov vyrazhaetsya chislom s 23 znachashimi ciframi). Nepreryvno ohlazhdaya gaz, my ogranichivaem dvizhenie atomov, poka ono ne prekrashaetsya sovsem pri absolyutnom nule temperatury.
Kineticheskaya teoriya gazov okazalas' fundamentom, na kotorom byla postroena termodinamika; ona takzhe porodila statisticheskuyu mehaniku, v kotoruyu sushestvennyi vklad vnesli Gibbs, Bol'cman i Einshtein.
V proshlom stoletii Kel'vin pol'zovalsya ochen' vysokim avtoritetom, sravnimym s avtoritetom samogo N'yutona, i, vo vsyakom sluchae, on byl gorazdo bolee izvesten, chem Maksvell. Spustya sto let oni pomenyalis' mestami: fiziki redko ssylayutsya na Kel'vina (razve tol'ko kogda rech' idet o temperature, otschityvaemoi ot absolyutnogo nulya i izmeryaemoi v gradusah Kel'vina), v to vremya kak isklyuchitel'noe polozhenie Maksvella ne vyzyvaet somneniya.
<< 4.1. Galileo Galilei | Oglavlenie | 4.3. Al'bert Einshtein >>
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
Galileo Galilei - solnechnaya sistema - kosmogoniya - astrofizika - Obshaya teoriya otnositel'nosti - elektroslaboe vzaimodeistvie - elementarnye chasticy
Publikacii so slovami: Galileo Galilei - solnechnaya sistema - kosmogoniya - astrofizika - Obshaya teoriya otnositel'nosti - elektroslaboe vzaimodeistvie - elementarnye chasticy | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
