3.12. Создание электромагнитной картины мира

Механистические взгляды на материальный мир господ­ствовали в естествознании не только XVII и XVIII вв., но и почти всего XIX в. В целом природа понималась как гиган­тская механическая система, функционирующая по законам классической механики. Считалось, что в силу неумолимой необходимости, действующей в природе, судьба даже отдель­ной материальной частицы заранее предрешена на все време­на. Ученые-естествоиспытатели видели в классической ме­ханике прочную и окончательную основу естествознания.

Многие естествоиспытатели вслед за Ньютоном стара­лись объяснить исходя из начал механики самые различные явления природы. 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.

М еханистическая 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 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 (1831–879). Его основной работой, заключавшей в себе математическую теорию электромагнитного поля, явился «Трактат об электричестве и магнетизме», изданный в 1873 г. Введение Фар адеем 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 г. Герц продемонстрировал «беспроволочное рас­пространение» электромагнитных волн. Он смог также до­казать принципиальную тождественность полученных им электромагнитных переменных полей и световых волн.

С тех пор механистические представления о мире были существенно поколеблены. Ведь любые попытки распрост­ранить механические принципы на электрические и магнит­ные явления оказались несостоятельными. Механисти­ческая картина мира начала сходить с исторической сцены, уступая место новой физической реальности.