Текст книги "Максвелл"

Был и еще один экзамен, подтверждающий трайпос, – математическое исследование на премию Смита. Как правило, премию Смита получал «старший спорщик», и эта премия служила как бы доказательством беспристрастности и объективности экзаменаторов трайпоса.

Впереди было еще много работы...

ТРАЙПОС

Итак, приближался новый, 1854 год, а вместе с ним и трайпос.

Но экзамен ожидает Джеймса через несколько дней! А пока – новогодний чай с друзьями, задушевные беседы на самые отвлеченные, никак не относящиеся к трайпосу темы. Мистер Лоусон, вспоминая этот день через тридцать лет, расскажет о том, как поражал тогда Джеймс всех присутствующих своими глубокими знаниями и самой необычной информацией во всех вопросах, которых касалась дружеская новогодняя беседа...

Когда Джеймс вошел в полутемный и холодный Сенат-хаус для решения первой задачи, он чувствовал в голове звонкую пустоту – ему казалось, что он не сможет распутать сейчас и школьного примера. Механически получил задание, оно оказалось нетрудным – но это тогда уже, когда жерновами загудела голова, возникли в ней тысячи путей и вариантов, они отбраковывались и отбрасывались молниеносно работающей мыслью, и наконец, остался один-единственный ход, блестяще и быстро приводящий к цели. Ясность мысли была сверхъестественной, рука не успевала за ней, путалась и петляла среди леса символов, в котором так бесстрашно продиралась мысль...

Коллега Байнес, видевший, как он выходил после экзамена, поразился происшедшей в Джеймсе перемене: он шел, пошатываясь, держась за мраморные колонны Сенат-хауса. Должно было пройти немало времени, чтобы кончилось головокружение и Джеймс полностью пришел в себя. Чтобы не беспокоить тетку, обо всем этом в письме к ней – ни слова.

«Мисс Кей

Трин. Колл. 13 января 1854

...Снег здесь почти сошел, и похоже, что снова похолодает. Я никогда не пропускаю длинной и утомительной прогулки по слякоти. А когда ты хорошо промерзнешь на заснеженных улицах, а потом отряхнешься, обсушишься и сядешь перед пылающим камином с хлебом, маслом и «пропами», ты можешь есть и работать как зверь...»

Экзамены наконец окончились, были зачитаны списки. Джеймс уступил звание «старшего спорщика» своему старому сопернику Раусу из Питерхауса и стал «вторым спорщиком» из-за недостаточной внятности его математического изложения – черты, к сожалению, теперь уже неистребимой. И через много лет книги и статьи Максвелла будут оставлять большой простор для пожеланий их улучшения в том, что касается стиля и удобства понимания и чтения.

Эдвард Джон Раус был в этом отношении сильнее. Выходец из Канады, из Квебека, всего на несколько месяцев старше Джеймса, он долго учился в университетском колледже в Лондоне, сначала в школе при нем, потом в нем самом под руководством прекрасного математика – педагога Августиниуса де Моргана. Он был принят в Лондонский университет и в 1849 году был там уже бакалавром искусств, а в 1853 году получил там же золотую медаль по математике и натуральной философии в экзаменах на звание магистра.

Затем он поступил в Питерхаус в Кембридже, где в тот же семестр, несколько запоздав, появился Максвелл. Уже в первые дни стало ясно, что между ними возникнет соперничество. Оно продолжалось и на семинарах Гопкинса – общего тьютора. Естественно, что соревнование с уже готовым даже не бакалавром, а магистром искусств было для соискателя Джеймса нелегким делом, а Джеймс вовсе не был лишен честолюбия.

Раус был сильнее в систематике, в изложении, в том, что так ценилось экзаменаторами трайпоса, и поэтому закономерно стал «старшим спорщиком». Максвелл был оригинальней в идеях, но невнятней в рассуждениях – он стал «вторым спорщиком». Такое соотношение их способностей и качеств подтвердила и жизнь: систематичный Раус сам стал тьютором и подготовил сотни людей к математическому трайпосу. Среди его учеников такие звезды, как лорд Рэлей, Джон Гопкинсон, Дональд Мак Алистер, Джозеф Лармор – все «старшие спорщики», а также знаменитый Дж.Дж.Томсон – «второй спорщик». Из 990 «спорщиков», окончивших Кембриджский университет в период с 1862 по 1888 год, 480 были учениками Рауса. Он читал лекции по математике вплоть до 1904 года (умер он в 1907 году). Он выпустил много книг по математике и динамике, очень систематических и четких учебников, то есть совершил то, что Джеймсу было бы абсолютно недоступно. Даже газета «Таймc» в своей редакционной статье почтила впоследствии смерть Рауса. Что же касается его научных достижений – увы! – они были хоть и значительными, но несравненно слабее Максвелловых. Раус был прирожденным учителем, точно так же как Джеймс Клерк Максвелл был прирожденным ученым.

Разочарование Джеймса и его несколько поникшее настроение были сглажены результатом следующего испытания – экзаменационного письменного математического исследования – на премию Смита.

Премия Смита тоже, как и все в Кембридже, имела свою историю и значение. Доктор Смит, Мастер Тринити с 1742 года, предшественник нынешнего Вильяма Вевелла, был весьма богат и завещал университету проценты с основного капитала в 3500 фунтов в акциях южных морей. Проценты с капитала должны были использоваться таким образом. Сначала должен был быть устроен для попечителей один раз в год «щедрый обед в знак благодарности за их хлопоты с выполнением обязанностей опекунов», а оставшиеся после обеда деньги (их оставалось уже не так много) делились на две равные части: половина шла на увеличение зарплаты преподавателей, другая – на оплату двух призов, которые должны были ежегодно присуждаться тем молодым бакалаврам искусств, которые, будучи проэкзаменованы попечителями, продемонстрируют перед ними «наибольшие способности в математике и физике». Кроме того, патриот Тринити, Смит, оговорил, что «при прочих равных условиях следует предпочесть кандидата от Тринити-колледжа».

Иногда случалось так, что «старший» или «второй спорщик» оказывался неспособным получить премию Смита, и эта разница между мнением экзаменаторов трайпоса и экзаменаторов, оценивающих исследования на премию Смита, очень беспокоила отцов университета, хотя, разумеется, в этом не было ничего странного – исследование на премию Смита было более творческим, требовало большей творческой отдачи, здесь не годились готовые рецепты.

Для исследования на приз Смита была выбрана сложная тема. Ее предложил сам Стокс. Необходимо было доказать теорему, касающуюся преобразования поверхностного интеграла в интеграл по контуру. Джеймс выполнил работу с блеском. Он как бы предчувствовал важность этой теоремы, которая потом будет названа теоремой Стокса, для своей главной жизненной задачи – формулировки уравнений электромагнитного поля.

Раус тоже решил задачу, но, видимо, менее красиво, поскольку мнения разделились: первым призом следовало бы наградить Максвелла, но это не понравилось бы отцам университета, поскольку якобы свидетельствовало бы о неравноценности требований двух экзаменационных комиссий. Принято было соломоново решение: провозгласить Рауса и Максвелла «равными» призерами премии Смита.

Получило еще одно подтверждение подмечаемое всеми сходство судеб Вильяма Томсона и Джеймса Клерка Максвелла. Оба они воспитывались без матерей; оба рано обнаружили необыкновенные способности в математике и физике; теперь добавилось еще одно – Джеймс, как некогда Томсон, стал «вторым спорщиком» и лауреатом премии Смита!

ЖИЗНЬ КЕМБРИДЖСКОГО БАКАЛАВРА

Вот прошел и трайпос. Пора школярского рабства, годы ученичества миновали, настала пора расслабления, отдыха, раздумий.

Чем заниматься, чему посвятить свою жизнь и талант? Некоторое время набравший головокружительный темп, вошедший в сумасшедший ритм подготовки к экзамену Джеймс не может остановиться, решительно отсечь то, что ему не свойственно, поспешить к электромагнитным теориям, сделавшим его талант отточенным, превратившим его в гениальность. Он продолжает кембриджскую рутину, лишь постепенно замедляя ход, оглядываясь, осматриваясь, разбираясь в клубке запутанных научных и жизненных проблем, выбирая те из них, которые ему суждены.

Он решительно избрал Кембридж, решил остаться в нем, стать «феллоу» – досточтимым членом колледжа, но эта честь должна быть заслужена еще одними экзаменами, в скором будущем предстоящими молодому бакалавру.

Жизнь в Кембридже включает в себя сейчас для него занятия с учениками, прием экзаменов в Челтенхем-колледже, но главное – занятие тем, от чего оторвали его кембриджские годы, растравили его аппетит, разожгла волчью ненасыть к собственным исследованиям, – любимой оптикой. Он стремится усовершенствовать микроскоп и для этого изучает по книгам технологию производства микроскопов, перечитывает «Теорию видения» Беркли, достает из дальних ящиков некогда подаренный ему Д.Р.Хеем набор удивительных цветных бумаг и с их помощью пытается смешивать различные цвета в различных пропорциях. (Не было ли это следствием памятного спора с Давидом Брюстером на конгрессе Британской ассоциации в 1850 году в Эдинбурге?)

В общем мирно и незаметно протекала жизнь Джеймса Клерка Максвелла после трайпоса. Почти два года оставалось до предстоящих осенью 1855 года экзаменов на право стать членом совета колледжа – «феллоу».

«Джеймс Клерк Максвелл – мисс Кей

Трин. Колл. Канун троицы 1854

Я живу здесь просто роскошно, имея только двух учеников и имея возможность все остальное время дня отдать чтению... Здесь жаркая погода, и я только что пришел со встречи коллег, строящих в складчину купальню; мы решили, что наше сообщество должно иметь характер «Клуба любителей плавания», а не то что «плати деньги и получай ключ».

Соловей выбрал себе местечко как раз под моим окном и работает без устали каждую ночь. Сейчас он просто неистовствует. А ночью совы приходят на помощь, тихо подпевая ему на свой манер...»

Тянуло домой, в Гленлейр. И вот Джеймс решается на довольно рискованное предприятие. До Карлейля добраться просто. Но между Карлейлем и городком Далбетти, недалеко от которого находится Гленлейр, дорога плохая, дилижанс идет вокруг, делает большую петлю, и Джеймс решает спрямить дорогу – пройти от Карлейля до Галлоуэя пешком. А это более пятидесяти миль!

...Невеселая это была встреча с отцом – отец надрывно кашлял, плохо выглядел, полнота его выглядела болезненной, волосы поседели.

Отец по-прежнему жил делами сына – узнав, что издатель Макмиллан из Кембриджа (отпрыск знаменитого рода Кавендишей) предложил Джеймсу написать книгу по оптике, отец заботится о том, чтобы сына не торопили, убеждает многократно просмотреть рукопись перед изданием, ибо в противном случае грозит «потеря доброго имени в науке».

Джеймс придерживается скорее другого мнения – для него важнее, чтобы правильными были исходные предпосылки и результат, он склонен допускать небольшие погрешности в процессе доказательств – физическая достоверность результатов для него важнее математической строгости. Эта черта сохранится в нем и позже – уже в «Трактате», труде всей жизни Максвелла, он никогда не встанет в тупик перед лишним членом в уравнении, если он препятствует получить изящное выражение с ясным физическим смыслом, и просто не замечает его. Недаром многие математики, куда более низкого класса, чем Клерк Максвелл, всплескивали руками от ужаса при лицезрении вольностей, допускаемых им в своих работах.

Отец интересуется, как идут дела с «платометром» – изобретенным Джеймсом прибором для измерения площадей, на постройку которого Философское общество выделило громадную, по его мнению, сумму – 10 фунтов. Отец предупреждает, что новая вещь, еще не испробованная в производстве, всегда стоит дороже, он вполне житейски интересуется, кому будет принадлежать прибор после постройки – Джеймсу, механику или обществу?

Отец требует заботы, и в зимние каникулы Джеймс снова едет к нему, на этот раз уже в Эдинбург, да там и остается надолго – отца нельзя покидать в тяжелом положении.

Отец поправлялся медленно, но, видя положение Джеймса, заставил его поехать назад в Кембридж, уверив, что все в порядке, и в Галлоуэй он уже сможет вернуться сам, без него. В Кембридже царило весеннее настроение, подъем. Многие друзья Джеймса, самые способные и смелые, принялись за сочинение собственных книг. Раус принялся за книгу о Ньютоне, Питер Тэт, ставший «первым спорщиком» 1852 года и первым призером Смита, был уже в Дублине и тоже подумывал о собственной книжке. Да и сам Джеймс с осени потихоньку принялся за предложенную Макмилланом «Оптику», одновременно работая над теорией цветов и усовершенствованием офтальмоскопа.

ДРУЗЬЯ

«Работа – хорошая вещь, и книги – тоже, но лучше всего – друзья!» – часто заявлял Джеймс и находил себе все новых и новых друзей. Требование было одно – высокая интеллектуальная активность. Хорт, Лашингтон, Померой, Сесил Монро – вот ближайшее окружение Максвелла в период 1855-1856 годов. Мы не можем составить их точных портретов – большинство из них не оставило глубокого следа в истории. Мы можем судить о них по одному из писем Джеймса к отцу, посвященному молодым кембриджцам, сдававшим в то время экзамены для зачисления на работу в Восточно-Индийскую компанию:

«Трин. Колл. Суббота 21 апреля 1855

Целая куча людей сдает экзамены в В.И.К.[29]29
  Восточно-Индийская компания. С 1854 года должности в ней замещались по конкурсу. Будущие правители Индии должны были иметь идеальное зрение, сильный характер, обладать хладнокровием, незаурядным умом, памятью, наблюдательностью, способностью к языкам. Служба в компании приносила власть, деньги, почет, большую пенсию.


[Закрыть] – Померой, В, С, Д (высшее двойное отличие за много лет), Е («старший спорщик») и т.п. – мне кажется, что состязание будет довольно активным; очевидно, однако, что все эти люди будут совершенно различными судьями, и т.д., хотя все они могут прекрасно сдать экзамены.

Померой – это гениальный гигант, благородный и сильный, но склонный к поспешности при осуждении кого-либо за его поведение, хотя ярость его нарастает медленно. В – умен и способен определить любую нелепость, кроме своих собственных; однако возбудим и крайне невыдержан по отношению к людям, которых он не знает. С – имеет сильные чувства и привязанности. Он во всех случаях действует с большой долей доброжелательности, но ему не хватает храбрости, он скрывает свои добродетели, всегда пытаясь перенять манеры тех, с кем он рядом. Д – это настоящий человек дела, успешно использующий каждую минуту своего времени наиболее успешным образом. По-моему, он честный человек. Так мне верится. Е – это что-то неизвестное, но я могу вполне представить, как обстоятельства вынуждают его играть в Индии роль... [вице-короля]. Я надеюсь, однако, что обстоятельства будут иными, и тогда он может стать безобидным математиком или судьей научных споров и приобрести высокую репутацию».

Мы не знаем, кто это – В, С, Д, Е, но можем попытаться решить это уравнение. Д – обладатель высшего двойного отличия за несколько лет – это, видимо, Питер Гутри Тэт. Его характеристика, данная Джеймсом, подтверждается и в роскошно изданном труде, посвященном Тэту, прожившему долгую и плодотворную жизнь. Не терявший ни минуты времени даром, предельно сосредоточенный на науке, Тэт был в свое время одним из наиболее известных физиков. Правда, его уже тогда считали производной от Томсона, обозначая первого Т, а второго Т' (второй производной обозначали Тиндаля – Т''). Ему всегда немного не хватало философской культуры, глубины – и ему много доставалось за это впоследствии от действительно крупных философов. Е – это «старший спорщик» 1854 года Раус. Его характеристика поразительно точна. Обстоятельства сложились так, что он действительно стал «безобидным математиком» – преподавателем в Кембридже, выпестовавшим большое количество «спорщиков».

Кто В я С – мы сказать не можем. Возможно, это Хорт и Лашингтон, может быть – Эльпинстон или кто-нибудь еще. Да и важно ли это? Важно, как Максвелл относился к ним – с неизменной симпатией, но и с полным сознанием недостатков своих друзей.

Могучий ум и доброжелательность Максвелла привлекали к нему сердца многих коллег по колледжу и университету. Эти четыре кембриджских года, несмотря на внешнюю непродуктивность, никак не прошли даром – завершились уже исследования по теории цветов и цветовому зрению, нашли правильное русло мысли об электрической теории. И еще главное, завоеванное в эти годы, – это большое число друзей, уважающих, любящих и понимающих его, особенно среди студентов-гуманитариев. Как отмечал один из исследователей впоследствии, «его предложения реформ в позднейшие годы всегда получали поддержку у тех, кто знал и любил его, и не имел нужды вникать в детали его аргументов».

В октябре 1855 года его избрали в Рэй-клуб. Еще одна возможность завести друзей, отточить свой ум, поспорить, поучиться у других!

«Джеймс Клерк Максвелл – отцу

1 ноября 1855

...Мне кажется, я писал тебе уже о Рэй-клубе. Я был избран ассоциативным членом в прошлую среду. В прошлую субботу у нас было обсуждение эссе Помероя о положении британской нации в Индии мы искали в древней и новой истории примеры таких отношений между двумя нациями, но не нашли... Одно ясно: если мы не проявим о них заботу, или пустим на волю волн, или дальше будем выжимать из них деньги, тогда мы должны обратиться к Испании и американцам для примера негодного управления и последующей разрухи...»

В ноябре 1855 года заболел один из близких друзей Джеймса – Померой. Отец его воевал в то время под Севастополем. В Кембридж приехала мать, и Джеймс вместе с ней, забросив электрические теории, бессменно дежурил у постели любимого друга, великана Помероя, страдающего разлитием желчи, убирал за ним, через каждые два-три часа давал ему еду и предписанный портвейн (доктор Пагет, лечивший Помероя, предупредил, что больной может поправиться только при самом внимательном уходе).

Ноябрь выдался сырой и холодный. Джеймс для сохранения боевой умственной формы систематически посещал вновь открытый в Кембридже гимнастический зал. Сезон был нездоровый, и Померою опять стало хуже. Джеймс с грустью видел, как его друг-великан в эту погоду чувствует себя все слабее.

А вскоре в номере «Таймc» Померой-младший нашел имя своего отца Помероя-старшего под короткой рубрикой «Потери под Севастополем». Этого уже Джеймс скрыть не мог...

Сырая осень 1855 года была печальной в недолгой жизни друга Джеймса Клерка Максвелла Помероя. Бесцельность смерти отца пробила, быть может, первую брешь в ура-патриотическом сознании уверенного в себе и Англии кембриджского выпускника, юриста, великана и красавца Помероя.

...И еще одно лицо вошло в эти годы в круг друзей Джеймса, в круг друзей, может быть, не столь близких, но весьма сильно влияющих. В конце ноября приехал в Кембридж властитель умов Морис, приехал инспектировать систему образования для рабочих. В один из вечеров, когда разгоряченная толпа студентов и бакалавров окружила мэтра на квартире у мистера Гудвина, Джеймс, как один из активных участников движения рабочих колледжей, смог лично познакомиться с Морисом. Старый кембриджец, основатель клуба «Апостолов», Морис рассказывал об истории возникновения старых колледжей Кембриджа, о том, как они боролись за возможность работать и учиться без ухода от мира, о старом «апостоле» – поэте Теннисоне. Джеймс слушал, раскрыв рот, но что-то странное происходило с ним: бог, сойдя с небес, оказался поучающим всех и вся мэтром: многое из того, о чем он рассказывал, было всем известно, Джеймсу во всяком случае.

Влияние Мориса было сильным, но не абсолютным. Джеймс увидел его слабые стороны: «Морис – это человек, которому я не хотел бы возражать или обвинять в предумышленном искажении фактов; однако в некоторых отношениях он впадает, как мне кажется, в большую ошибку, например переоценивая веру в бога среди обычных респектабельных христиан».

Это была пора иногда жестоких, но всегда полезных разочарований...

ЛЕКЦИИ, ЧТЕНИЕ И «ПРОПЫ» В КЕМБРИДЖЕ

Отец, беспокоящийся о сыне, о его чересчур широком круге интересов, бьет тревогу:

«Гленлейр, 21 мая 1855

Сделал ли ты все, чтобы обуздать ручей, чтобы он тек спокойно, а не бил в берега?»

И действительно, как разобраться во множестве интересного? Как отделить то, что необходимо делать, и то, что может подождать?

«Джеймс Клерк Максвелл – отцу

Трин. Колл. 25 октября 1855 – 12 ноября 1855

Я отказался взять учеников в этом семестре, так как хочется иметь время для чтения и кое-какой своей математики. Кроме того, должен еще тратить время на людей, посещающих лекции...

В плохую погоду иду в спортзал, только что открытый для всех видов спорта – прыжков, гимнастики и т.п. Посредством ежедневных несложных упражнений рук можно приобрести хорошее дыхание и спать много лучше, чем в том случае, если не предпринимать ничего, кроме прогулок по ровным дорогам...»

«1 ноября 1855

Я уже в течение двух недель читаю лекции, и класс как будто бы продвигается вперед. Они встают и задают вопросы, что является добрым признаком...»

«Льюису Кемпбеллу, эскв.

Трин. Колл. 17 октября 1855

Думаю, что мне придется в этом семестре потрудиться. Лекции по гидростатике и оптике, бумаги для пассменов[30]30
  Студентов, готовящихся к экзаменам.


[Закрыть]... Кроме того, мне, возможно, придется читать лекции для рабочих, и в результате у меня будет весьма скудное свободное время. И все же я надеюсь использовать его на разные проблемы, которые будут занимать меня, так что мне в этом семестре не стоит иметь учеников. Я... прочел Карлейля по французской революции и много английской литературы, включая Чосера, сэра Тристрама, Ф.Бэкона, Попа, Беркли, Гольдсмита, Купера, письма Бернса, «Субботнюю ночь» Исаака Тайлора, Карлейля, Раскина, Кингсли, Мориса, сочетая все это с «Английским прошлым и настоящим» Тренча. От всего этого я получаю удовольствие и информацию, но ни слабейшего проблеска, касающегося теории слов.

И все же я должен вскоре установить, то ли слова формируют мысль, то ли мысль рождает слово. Не стоят ли эти теории одна другой?..»

Джеймс был уж устроен так, что ни одна проблема, казавшаяся ему интересной, не могла пройти мимо его внимания неизученной. Однажды Джеймс заинтересовался такой проблемой – как коты умудряются, падая даже с небольшой высоты, всегда приземляться на все четыре лапы?

Проблема получила шуточное название «котоверчение» с явным намеком на «столоверчение» и исследовалась в основном экспериментально – яростно сопротивляющиеся коты сбрасывались на землю: нужно было определить минимальную высоту, падая с которой кот встает на четыре лапы. Это занятие Джеймса (кстати, совместно с профессором Стоксом) стало известным в Кембридже, вошло в его фольклор как одна из странностей великого человека и в конце концов деформировалось до такой степени, что Максвеллу пришлось через много лет разъяснять, что в его исследовании ничего живодерского не было.

«Джеймс Клерк Максвелл – жене

Трин. Колл. 3 января 1870

В Тринити существует предание, что, когда я был там, я открыл способ кидать кошек таким образом, чтобы они не приземлялись на лапы, и что я, бывало, выкидывал их из окон. Я должен был пояснить, что истинной целью исследования было определить, насколько быстро кошка может повернуться в воздухе, и что истинным методом было позволить кошке падать на стол или кровать с высоты примерно двух дюймов; надо сказать, что даже в этом случае кошка приземлялась на лапы».