Статьи и речи - Максвелл Дж.К.
Скачать (прямая ссылка):
причем такое, что математическая форма одной дисциплины тождественна
математической форме другой. Но вместо описания групп свойств этими двумя
дисциплинами, соответствующими одна другой, говорят, что первая группа
свойств оказывается тождественной второй группе. Чтобы придать этому
определению максвелловскую терминологию, будем говорить, что динамическое
объяснение есть динамическая аналогия, взятая в буквальном смысле. Вместо
свойств материальной системы, имитирующих3 свойства, описываемые второй
дисциплиной, говорят, что первая
* См. примечания в конце статьи,- Прим. ред.
253
группа свойств образует4 вторую группу. Так, в кинетической теории газов
коллективные свойства большого числа материальных частиц образуют
наблюдаемые свойства газов, как, например, средняя кинетическая энергия
частиц образует температуру газа. Максвелл называл такую ветвь динамики,
которая описывает подобную материальную систему, физической гипотезой5.
Конечно, не все объяснения, которые приписывают тождество двум группам
свойств, описываемым двумя различными дисциплинами, являются
динамическими объяснениями, так как не все такие объяснения рассматривают
ветви динамики. Так, например, в электромагнитной теории света говорят,
что электромагнитные волны внутри известного диапазона длин волн образуют
световые волны.
Но определение динамического объяснения составляет только половину дела.
Воображение не должно обгонять природу. Если динамическое объяснение
должно быть научным, то физическая гипотеза должна удовлетворять
определенным условиям адекватности. Максвелл более или менее явно
признавал два таких условия: условие непротиворечивого представления и
то, что я назову условием независимого доказательства.
Физическая гипотеза удовлетворяет условию непротиворечивого
представления, если эта гипотеза оказывается совместной с
фундаментальными принципами динамики, включающими, например, ньютоновы
законы движения и принцип сохранения механической энергии. Новая наука не
только должна оправдывать группу физических явлений, которую она
описывает, но не должна также противоречить принципам, установленным
другими науками6. Слова "consistent representation" ("непротиворечивое
представление") являются максвелловским переводом выражения,
употребленного в 1845 г. Гауссом в письме к Вильгельму Веберу7. Гаусс
писал, что не способен образовать "konsruirbar Vorstellung" того, как
распространение электромагнитных возмущений имеет место в конечный период
времени8.
Физическая гипотеза удовлетворяет условию независимого доказательства,
если свойства материальной системы, которую она описывает, можно
исследовать независимо от той науки, которую она имеет назначением
объяснить. Заканчивая трактат "Электричество и магнетизм", ссылаясь на
более раннюю попытку построить ди-
254
намическое объяснение электромагнитной науки, Максвелл указывал, что
задача динамического объяснения всегда позволяет бесконечное число
решений. "Попытка представить работающую модель этого механизма, которую
я тогда сделал, должна быть принята не за что большее, чем она на самом
деле есть - доказательство того, что можно вообразить механизм, способный
осуществить связь, механически эквивалентную действительной связи частей
электромагнитного поля. Задача определения механизма, требуемого для
того, чтобы осуществить данный вид связи между движениями частей
некоторой системы, всегда допускает бесконечное число решений. Из этих
решений некоторые могут быть более неуклюжи, или более сложны, чем
другие, но все они должны удовлетворять условиям механизма вообще" 9.
Если нет никаких независимых признаков для того, чтобы выделить одно
объяснение среди бесчисленного множества других,, то это объяснение в
лучшем случае тривиально; оно служит только для того, чтобы доказать
возможность динамического объяснения.
Я предполагаю сначала рассмотреть применение динамического объяснения
Максвеллом в его исследованиях по электромагнетизму, а затем - роль,
которую такая программа играла в его исследованиях кинетической теории
газов.
2. В первом из трех мемуаров по электричеству и магнетизму - "О
фарадеевых линиях силы" [13], прочитанном в 1865 г., Максвелл
демонстрировал динамическую аналогию между электростатикой и движением
жидкости. Он также утверждал, что ближайшей задачей физики является
обеспечить динамическое объяснение наук об электричестве и магнетизме. Во
втором мемуаре - "О физических линиях силы" [14], опубликованном в 1861 -
1862 гг., Максвелл вывел знаменитые уравнения поля и электромагнитную
теорию света и начал проектируемое динамическое объяснение, заключавшееся
в том, что он назвал теорией молекулярных вихрей. В этой теории свойств
системы вращающихся сферических ячеек, натянутых подобно шарикам вдоль
линий магнитной силы, утверждалось, что эти шарики образуют наблюдаемые
свойства магнитного действия. Вращение ячеек заставляет их раздвигаться в
боковом направлении и сжиматься в продольном направлении, что в свою
