 |
 |
 |
 |
1 Я гользуюсь случаем выразить свою признательность сэру В. Томсону и профессору Тэту Tait] за многие ценные указания, сделанные во время подготовки к печати этого труда.
Имеется несколько трактатов, в которых электрические и магнитные явления описаны популярно. Однако это не то, что нужно для тех, кто сталкивается лицом к лицу с подлежащими измерению величинами и чей ум не удовлетворяется экспериментами в лекционном зале.
Имеется также значительное число математических работ, весьма важных для науки об электричестве, но они запрятаны в объемистых трудах ученых обществ, не образуют связанной системы, очень неравноценны по •своему значению и по большей части доступны для понимания только профессиональным математикам.
Поэтому я полагал, что будет полезным трактат, который имел бы своей главной целью методический охват всего предмета и который указал бы, как каждая часть этого предмета делается доступной проверке путем действительных измерений.
Общее построение этого трактата значительно отличается от построения нескольких прекрасных работ по электричеству, опубликованных большей частью в Германии, и может показаться, что в нем лишь в ограниченной степени отдается дань работам ряда знаменитых электриков и математиков. Одной из причин этого является то, что, прежде чемя начал изучать электричество, я решил не читать математических трудов по этому предмету до тех пор, пока я досконально не прочту фарадеевских Экспериментальных исследований по электричеству [Experimental Researches in Electricity]. Я был уверен, что следует предполагать наличие разницы между фарадеевским путем к пониманию явлений и путем математиков, в силу чего ни он, ни они не были удовлетворены языком друг друга. Я был также убежден в том, что это расхождение не вытекает из того, что одна из сторон не права. Впервые меня убедил в этом сэр Виллиам Tomcohi, чьи советы и помощь в равной мере, как и опубликованные работы, дали мне большую часть того, что я изучил по данному вопросу.
В процессе изучения работ Фарадея я понял, что его метод понимания явлений был также и математическим, хотя он и не был выражен в условной форме математических символов. Я также нашел, что его метод может быть выражен в обычных математических формах изложения и, таким образом, его можно сравнить с теми формами изложения, которые даются профессиональными математиками.
Например, Фарадей своим мысленным взором видел линии силы, проходящие через все пространство там, где математики видели центры силы, притягивающиеся на расстоянии. Фарадей видел среду там, где они не видели ничего, кроме расстояния. Фарадей искал источник явлений в реальных процессах, происходящих в среде, они же были удовлетворены тем, что нашли его в действующей на расстоянии силе, приложенной к электрическим флюидам.
Когда я облек то, что я считал фарадеевскими идеями, в математическую форму, я нашел, что результаты обоих методов вообще совпадают, так что ими объясняются одни и те же явления и обоими методами выводятся одни и те же законы. Но фарадеевские методы походили на те методы, в которых мы начинаем с общего и приходим к частностям посредством анализа, тогда как обычные математические методы были основаны на принципе начинать с частностей и строить целое путем синтеза.
Я нашел также, что некоторые из наиболее плодотворных методов иссле.
дования, открытых математиками, могут быть выражены в терминах пред ставлений, заимствованных у Фарадея, много лучше, чем в их первоначальной форме.
Например, вся теория потенциала, рассматриваемого как величина, которая удорлетворяет определенному диференциальному уравнению в частных npoi вводных, в основном Относится кметоду, названному мною методом Фарадея. Согласно другому методу, потенциал, если он вообще вводится в рассмотрение, должен пониматься как результат суммирования электрических зарядов частиц, каждый из которых поделен на его расстояние От данной точки. Отсюда многие из математических открытий Лапласа [Laplace], Пуассона, Грина [Qreen] и Гаусса находят свое настоящее место в этом трактате и соответствующее свое выражение на языке концепций, взятых, главным образом, у Фарадея.
Большой прогресс был достигнут в учении об электричестве, главным образом в Германии, благодаря лицам, культивирующим теорию действия на расстоянии. Важные электрические измерения В. Вебера интерпретируются им в соответствии с этой теорией, а электромагнитные воззрения, которые начал создавать Гаусс и которые были развиты затем Вебером, Рима-ном, И. и С. Нейманами, Лоренцем [Lorenz] и другими, основаны на теории действия на расстоянии, действия, зависящего, однако, либо непосредственно от относительной скорости частиц, либо от постепенного распространения чего-то-потенциала или силы-от одной частицы к другой. Большой успех, которого достигли эти выдающиеся люди в приложении математики к электрическим явлениям, придает, естественно, дополнительный вес их теоретическим построениям, так что те, кто, изучая электричество, обращается к ним как к величайшим авторитетам в математической теории электричества, возможно усваивают вместе с их математическими методами также и их физические гипотезы.
Эти физические гипотезы, однако, совершенно чужды способу рассмотрения, который принят мною, и цель, которую я преследовал, состоит в том, чтобы дать возможность тем, кто хочет изучать электричество, увидеть, читая этот трактат, что имеется другой способ рассмотрения предмета, не менее пригодный для объяснения явлений. Этот путь, хотя он и может показаться в некоторых своих частях менее определенным, находится, как я думаю, в более верном соответствии с нашими действительными познаниями как в том, что он утверждает, так и в том, что он оставляет нерешенным.
Более того, с научной точки зрения чрезвычайно важно, что можно сравнить оба метода, поскольку оба они успешно объяснили основные электромагнитные явления, оба стремились объяснить распространение света как электромагнитное явление и действительно позволили вычислить его скорость, в то время как основные их представления о том, что имеет место в действительности, равно как и более второстепенные представления о рассматриваемых величинах, коренным образом различаются.
Поэтому я принял на себя роль скорее защитника, чем судьи, и больше стремился пояснить примерами один метод, чем дать беспристрастное описание обоих. Я не сомневаюсь в том, что метод, который я назвал немецким, также найдет своих сторонников и будет изложен с мастерством, достойным его остроумия.
Я не пытался дать исчерпывающий охват электрических явлений, опытов и аппаратов. Тот, кто пожелает прочесть все, что известно по этим вопросам, найдет большую помощь в «Трактате об электричестве» [Traite d Electricite] профессора А. де ля Рива и в некоторых немецких трактатах.
ОБ ИНДУКЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТОКОВ"
528. Открытие Эрстедом магнитного действия электрического тока привело путем прямого рассуждения к открытию намагничения электрическими токами и механического взаимодействия между ними. Однако условия возникновения магнитоэлектрической индукции не были найдены вплоть до 1831 года, когда их открыл Фарадей, долгое время старавшийся получить электрические токи посредством магнитных или электрических воздействий. Метод, которым пользовался Фарадей в своих исследованиях, состоял ВТОМ, чтобы постоянно обращаться к опыту как средству проверки правильности своих идей и постоянно развивать свои идеи дальше под
Жизнь и письма Фарадея, том I, стр. 395.
« {А Treatise on Electricity and Magnetism. Vol. II, Chapt. Ill, §§ 528, 529}.
как, например, «Гальванизм» Видемана [Wiedemanns Galvanismus], «Электричество трения» Рисса [Riess Reibungselectricitat], «Введение в электростатику» Вира [Beers Einleitung in die Electrostatic] и др.
Я ограничился почти исключительно математическим изложением предмета, но я рекомендовал бы изучающему -после по возможности экспериментального изучения подлежащих наблюдению явленир!-внимательно прочесть фарадеевские «Экспериментальные исследования по электричеству)) . Там он найдет вполне современный исторический отчет о некоторых из величайших электрических открытий и исследований, приведенных в порядок и последовательность, которые едва ли можно было бы улучшить, даже если бы результаты были известны заранее и были выражены языком человека, уделившего много внимания методам точного описания научных экспериментов и их результатов!.
Чтение оригинальных научных трудов по какому-либо предмету дает большие преимущества изучающелу этот предмет, ибо наука усваивается всегда наиболее полно в состоянии ее возникновения, а в отношении фарадеевских «Исследоеанит это сравнительно легко, так как они опубликованы отдельными изданиями и могут быть прочтены последовательно. Если чем-либо из написанного мною в этом трактате я смогу облегчить изучающему понимание фарадеевских способов мыслить и выражаться, я буду рассматривать это как выполнение одной из своих главных целей- передать другим то восхищение, которое я сам испытал, читая фарадеевские «Исследования».
Описание явлений и элементарные части теории по каждому ирецмету находятся в первых главах каждой из четырех частей, па которые разделен этот трактат. В этих главах изучающий найдет достаточный материал для первонача чьного ознакомления со все.м учением.
Остальные главы каждой части посвящены более сложным частям теории, процессам численных расчетов и инструментам и методам экспериментального исследования.
Соотношения между электромагнитными явлениями и явлениями излучения, теория молекулярных электрических токов и результаты обсуждения природы действия на расстоянии рассматриваются в последних четырех главах второго тома.
1 февраля 1873 г. Джемс Клерк Максвелл
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 [ 32 ] 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156