Экспериментальное обнаружение электромагнитных волн Генрихом Герцем
льзя
представить так же ясно и наглядно, как волновую природу
электродинамического распространения». Двенадцать лет спустя в своей
вступительной лекции в Лейпциге Больцман сказал, что этот эксперимент
«нанес почтенной теории электрического флюида такой удар, от которого она
уже не смогла оправиться». Чтобы неопровержимо доказать единую сущность
световых и электрических волн. Герц последовательно повторил все основные
оптические опыты: отражение, преломление и поляризацию – с электрическими
волнами. После первых неудач он достиг цели при помощи случайно
обнаруженных им коротких волн. С двумя большими параболическими зеркалами –
цилиндрами из цинковой жести, – используя пучки электрических лучей, он мог
вызывать эффект прожекторов, подобный оптическому. При помощи вылитой из
твердой смолы изолирующей призмы 1,5 м высотой и 6 ц весом он добился
отклонения электрического волнового пучка, соответствующего преломлению
световых лучей в стеклянной призме. Наконец, он смог убедиться и в
поляризации электрических волн при помощи проволочной сетки. Благодаря этим
оптическим опытам с электрическими волнами стало ясно, что невидимые
электрические волны, которые распространяются по проводам и в свободном
пространстве со скоростью света, ведут себя так же, как световые волны. Они
различаются только по длине волн, правда, в данном случае, очень
значительно: длины электрических волн в миллион раз больше, чем световых.
Таким образом, единая сущность света и электричества, которую Фарадей
предполагал уже в 1845 году, а Максвелл теоретически обосновал в 1862 году,
была подтверждена экспериментально. Оптика могла быть теперь включена в
электродинамику так же, как акустика давно уже вошла в механику.
Одновременно была доказана несостоятельность учения об электрических силах
дальнодействия. Герц, со свойственной ему осторожной манерой выражаться,
сформулировал этот важный вывод так: «Освященное наукой, но неохотно
принимаемое разумом господство непосредственно действующих на расстоянии
сил в области электричества кажется разбитым навсегда простыми и
убедительными опытами». В классической статье «О лучах электрической силы»,
одной из своих самых значительных работ, Герц сообщил о своих экспериментах
с вогнутым зеркалом. И эту рукопись он также послал сначала Гельмгольцу,
который с радостью следил за множащимися научными успехами своего бывшего
ученика, докторанта и ассистента. «Несомненно большим достижением, – писал
Гельмгольц, размышляя о прошлом, – является приведение убедительных
доказательств того, что свет – эта столь важная и таинственная сила природы
– ближайшим образом родствен другой, столь же таинственной и, вероятно,
имеющей еще большее применение силе – электричеству. Для теоретической
науки, возможно, еще важнее то, что теперь стало понятным, как силы, о
которых существовало представление, что они непосредственно действуют на
расстоянии, распространяются путем воздействия одного слоя промежуточной
среды на ближайший». Над техническим применением результатов своих
гениальных опытов с искрами сам Герц не думал. Беспроволочное
телеграфирование на большие расстояния могло развиться лишь после создания
для него дальнейших предпосылок. Здесь несомненны заслуги русского физика
Попова, немца Брауна и итальянца Маркони. Расцвет радиотехники основывается
прежде всего на многостороннем применении электронных трубок, открытых
Либеном. Он в свою очередь сделал возможным повторение опытов Герца с
гораздо большей точностью. Показателем упрочения научной репутации молодого
исследователя среди специалистов служит то, что многие университеты
проявили интерес к нему как к преподавателю. В Гисене ему предложили стать
преемником Рентгена, который принял приглашение в Вюрцбург. Герц не мог на
это решиться. Потом перед ним открылась возможность стать в Берлинском
университете преемником Кирхгофа, умершего в 1887 году. В отзыве, который
Гельмгольц составил для факультета и министерства, значится, что Герц
своими опытами разрешил вопрос, «основываются ли электромагнитные эффекты
на дальнодействии или передаются путем изменений в заполняющей пространство
среде и для своего распространения нуждаются, подобно свету, во времени».
Гельмгольц считал, что решение этой проблемы следует рассматривать как
«достижение чрезвычайной научной важности», осуществление которого ранее
«казалось почти невозможным из-за безнадежных экспериментальных
трудностей». Герц добился успеха «лишь благодаря в высшей степени редкому
соединению глубокой научной проницательности и практической сноровки».
Приглашение в Берлин, на кафедру знаменитого Кирхгофа, который лишь
десятилетие назад был одним из его учителей, Герц считал особенно почетным.
Однако, когда министерство предложило ему выбор между Берлином и Бонном, он
выбрал меньший университет, на Рейне, в надежде, что там у него будет
больше свободного времени для исследовательской работы. Эта возможность
была предоставлена ему с тем условием, что он прежде всего должен
заниматься своими «историями с распространением». Гельмгольц, ранее сам
предлагавший кандидатуру Герца Берлинскому университету, считая его самым
достойным из всех возможных кандидатов, одобрил решение Герца. «Лично я
огорчен тем, – писал он 15 декабря 1888 года, – что Вы не хотите переехать
в Берлин, но, как я Вам уже раньше говорил, я думаю, что, безусловно, Вы в
Ваших собственных интересах действуете правильно, предпочитая в конце
концов Бонн. Тот, кто ставит перед собою научные задачи и стремится к их
разрешению, должен оставаться вдали от больших городов. В конце жизни,
когда сильнее склоняешься к тому, чтобы использовать достигнутое для
воспитания нового поколения и для государственного управления, дело обстоит
иначе». В ответе на запрос философского факультета Боннского университета
Гельмгольц отметил Герца как наиболее «талантливого и богатого
оригинальными идеями среди молодых физиков»; он «одинаково способен как к
овладению абстрактнейшими математическими теориями, так и к решению
вытекающих из них вопросов экспериментального порядка с большой ловкостью и
большой изобретательностью в том, что касается методов». Весной 1889 года
Герц прибыл в Бонн как ординарный профессор физики. Здесь он стал
преемником Рудольфа Клаузиуса, который заслужил мировое признание своими
исследованиями в области термодинамики. В распоряжение Герца был
предоставлен красиво расположенный жилой дом, которым владел его
предшественник. «То, что в доме жил один из самых знаменитых в моей науке
людей, конечно, привлекательно для меня и всех физиков, которым случается
меня посещать», – писал он своим родителям. Сан возле дома был очень удобен
как место отдыха для него и как площадка для игр двух его маленьких
дочерей. «Сегодня я все время до обеда был в саду, который сейчас весь
наполнен ароматом», – гласит запись в дневнике в мае 1892 года. За
несколько дней до этого он писал в дневнике, что устроил для детей большую
песочницу с «волшебной пещерой», которая освещалась по вечерам. Университет
Бонна стал последним местом деятельности исследователя. Поначалу ему
пришлось преодолеть множество трудностей, чуть ли не больше, чем четыре
года назад в Карлсруэ. Институт, занимавший тесные помещения, нужно было
расширить и оснастить новыми приборами. Имеющаяся аппаратура большей частью
не была готова к употреблению, так как Клаузиус в последние годы своей
преподавательской деятельности не разрешал использовать приборы, щадя их.
«Много работы с лабораторией, нет возможности идти дальше. Очень утомлен и
несчастен». Так повествует дневник в конце летнего семестра 1889 года.
Следуя приглашению, Герц выступает в сентябре 1889 года на 62-м заседании
Общества немецких естествоиспытателей и врачей в Гейдельберге с докладом
«Об отношении между светом и электричеством». Подготовка этого доклада,
предназначенного для широкой аудитории, доставила Герцу много хлопот.
Временами он был близок к тому, чтобы взять назад данное обещание. «Я так
несчастен оттого, – писал он своим родителям, – что нагрузил себя докладом
в Гейдельберге. Лечусь тяжелой, неприятной работой, затрачиваю на него
массу времени, а то, что я получаю в результате, по моему мнению (по моему
искреннему мнению), для любителя непонятно, для специалиста тривиально, мне
самому противно. К сожалению, на этот раз уклониться нельзя, необходимо
сказать что-либо». Эти сомнения не подтвердились. Доклад был принят
громкими аплодисментами. Гельмгольц выразил удовлетворение по поводу
выступления своего ученика. Даже такой своеобразный и требовательный
слушатель, как Вильгельм Оствальд, в автобиографии, написанной спустя сорок
лет, с признательностью упомянул «большую и в высшей степени выразительную
речь», в которой Герц сообщал «о доходящем до мельчайших деталей совпадении
света и исследованных им быстрых электрических колебаний». Это было
действительно мастерское изложение сложных физических взаимозависимостей в
общедоступной форме. Доклад со всей очевидностью обнаружил, что Герц не
| |  скачать работу |
Экспериментальное обнаружение электромагнитных волн Генрихом Герцем |
