Ринат Нугаев - Максвелловская научная революция

Как тут не вспомнить ироничный отзыв Кирхгоффа: «Максвелл, конечно гений, но все его вычисления надо перепроверять».

Любопытно сравнить максвелловское отношение к философии с отношением другого, особенно близко подошедшего к созданию новой электродинамики физика – Германа Гельмгольца (мировоззрение которого также было весьма близко к кантианству). Последний писал, например, в 1869 г. одному из своих знакомых:«я нахожу, что слишком обильные занятия философией меня несколько деморализуют, в результате чего мои мысли становятся вялыми и расплывчатыми» (цит. по: Darrigol 2001, p. 220).

Представляется, что все эти аргументы заставляют внимательнее отнестись к замечаниям такого современника Максвелла и знатока его творчества как Людвиг Больцман. И в лекциях по максвелловской теории, и особенно в примечаниях к статьям Максвелла по электродинамике, переведенным Больцманом на немецкий язык, последний справедливо указывал, что многие произведения Максвелла, но особенно его ранние статьи по электродинамике « не были достаточно поняты». Возможно, это объясняется тем, что эти работы, «написанные по хорошо обдуманному заранее плану» показывают, что их автор « был столь же крупным творцом в теории познания, как и в области теоретической физики» (Больцман, 1952, С. 90).

С этой точки зрения, больцмановское замечание справедливо даже по отношению к такому знатоку максвелловского творчества, как Генрих Герц. Для последнего характерно, например, следующее замечание: «Но ни в коем случае непосредственное доказательство этих уравнений [Максвелла] не может быть выведено из опыта. Представляется особенно логичным, поэтому, рассматривать их независимо от способа, которым они сначала были получены, рассматривать их как гипотетические предположения, и сделать их вероятность зависящей от очень большого законов природы, которые они охватывают. Если мы примем эту точку зрения, мы можем расстаться с числом вспомогательных идей, которые делают понимание максвелловской теории более трудным, частично потому, что они бессмысленны» (Hertz [1889], 1893, p. 138).

В своих работах (1891—1893) Больцман соглашался с Герцем в том, что максвелловские понятия заряда и тока « непоправимо туманны ». Но по отношению к электродинамике Ампера-Вебера он был более суров: «Несомненно полезно сохранить теорию Вебера как образец предупреждения на все времена о том, что мы всегда должны сохранять определенную интеллектуальную гибкость » (цит. по: Buchwald, 1994, p. 261).

Больцман постоянно подчеркивал необходимость плюрализма подходов, как математических, «феноменологических», так и физических, «картинных». С последовательно проводимой в данной работе точки зрения, гибкая«плюралистическая» методология Максвелла, выросшая из стремления найти разумный баланс, эпистемологический компромисс между крайностями кантианского априоризма и шотландского « реализма здравого смысла» (common sense realism), явилась не только вполне самостоятельной, но и необходимой компонентой его творчества. Без нее максвелловский синтез оптики и теории электромагнетизма никогда бы не состоялся.

С нашей точки зрения, эпистемологическая позиция Максвелла достаточно ясно обозначена не столько в его собственно физико-математических работах, сколько в двух основных работах общего характера – в упоминавшемся выше эссе « Существуют ли реальные аналогии в Природе? » и особенно в очерке « Гельмгольц », в котором он специально рассматривает методологические проблемы синтеза двух различных зрелых (mature) теорий Т 1и Т 2. Этот очерк и коммуникации с Гельмгольцем занимали важное место в творчестве Максвелла. Неслучайно сам Гельмгольц сыграл весьма значимую роль в дальнейшей разработке и самой методологии исследования электромагнитных явлений, и в развитии теории Максвелла. Именно его ученик Герц внес решающий вклад и в развитие максвелловской теории, и в ее экспериментальное подтверждение.

Эпистемология Максвелла, контуры которой «просвечивают» через его философские работы, может быть вкратце охарактеризована следующим образом. Научное познание есть совокупность различных теоретических и экспериментальных традиций, разнообразных исследовательских «практик», каждая из которых эволюционирует относительно независимо от других. Несмотря на то, что подобный плюрализм является необходимой (и предварительной!) составляющей процесса познания, подлинный прогресс в его развитии может быть достигнут лишь тогда, когда различным традициям удается прийти во взаимодействие, состоящее прежде всего в том, что эти традиции не только вызывают значительные изменения друг в друге, но иногда даже способны объединиться, породив более общую традицию, содержащую взаимодействовавшие в качестве своих значительно преобразованных компонент.

Именно взаимодействие исследовательских традиций Аристотеля и Птолемея – «физики Земли» и «математики Неба» – привело к генезису классической механики, когда «прогресс науки состоял в освобождении от небесных механизмов, которыми поколения астрономов загромождали небеса, в смывании паутины (sweeping cobwebs off) с неба» (Maxwell, 1890, p. 315; см. также: Нугаев, 2012).

Аналогично, взаимодействие других исследовательских традиций – экспериментальной – Фарадея – и математических – Юнга-Френеля и Ампера-Вебера – привело к созданию максвелловской электродинамики за счет создания целого конгломерата гибридных объектов и прежде всего т.н. «тока смещения», сконструированного из базисных объектов всех трех встретившихся программ.

Далее, взаимодействие теоретической традиции – гибридной программы Гельмгольца – с экспериментальной привело к получению Герцем своих экспериментальных результатов, послуживших убедительным аргументом в пользу существования радиоволн. В процессе этого взаимодействия, продолжавшегося несколько лет, встретившиеся традиции постоянно корректировали друг друга. Влияние эмпирической традиции состояло в последовательном отборе наиболее простых по отношению к «фактам» теоретических объяснений, в то время как влияние теоретической состояло в отборе тех экспериментальных фактов, которые представлялись наиболее существенными, и в обозначении перспективных направлений эмпирических исследований.

Было бы странным, если бы Герц оказался первым, кто наблюдал радиоволны. И действительно, до него стоячие электромагнитные волны обнаружил Хьюз. Радиоволны в 1875-1882 гг. также наблюдались и самим Томасом Альвой Эдисоном. Но никто из них не был настолько осведомлен в теории Максвелла для того, чтобы cвязать наблюдаемые эффекты с электромагнитным излучением.