VIVOS VOCO: Б.М. Болотовский, "Оливер Хевисайд"

Отношение к работам Хевисайда медленно менялось. Если раньше это отношение у большинства специалистов было близко к точке зрения У. Приса, который громогласно утверждал, что все, сделанное Хевисайдом, - чепуха, то после выступления лорда Кельвина к результатам Хевисайда стали относиться внимательнее. Понять Хевисайда было трудно, но было походке на то, что он все же был прав. Такому повороту к оценке Хевисайда способствовали и высказывания других ученых.

В 1890 г. была опубликована работа Генриха Герца "Об основных уравнениях электромагнитной теории для покоящихся тел". В этой статье Герц высоко оценил роль Хевисайда в развитии электромагнитной теории:

"Уже указанная незавершенность формы уравнений Максвелла затрудняет применение теории Максвелла к конкретным случаям. Имея в виду такого рода приложения, я некоторое время назад пришел к необходимости пересмотреть формулы Максвелла и отделить их существенное содержание от той частной формы, в которой им впервые было суждено появиться. Результаты, к которым я пришел, изложены в настоящей статье. Мистер Оливер Хевисайд работал в том же направлении еще с 1885 г. Он убрал из уравнений Максвелла те же символы, что и я, и та простейшая форма, которую при этом приняли уравнения, по существу совпадает с той, к какой пришел и я. В этом отношении, следовательно, приоритет принадлежит мистеру Хевисайду".

Свидетельством изменяющегося отношения явилось предложение, сделанное Хевисайду издательством "Макмиллан". Издательство предложило выпустить в виде сборника ранее опубликованные работы Хевисайда по электричеству. Хевисайд принял это предложение и занялся подготовкой сборника к печати. Было несколько причин, побудивших Хевисайда взяться за подготовку сборника своих статей. Одна из них, которую он считал главной, заключалась в том, что к нему и в редакции тех журналов, где были помещены его работы, приходило множество писем с просьбой прислать оттиски вышедших из печати статей. Хевисайд все имевшиеся у него оттиски уже разослал, но поток писем не прекращался. Интерес к его работам все возрастал. Издание сборника, куда должны были войти все его опубликованные работы, могло бы удовлетворить этот интерес.

Не последнюю роль играли также надежды Хевисайда на то, что доход, полученный от издания, поправит его материальное положение, которое никогда не было хорошим.

В 1892 г. сборник вышел из печати. Он состоял из двух объемистых томов и назывался "Electrical papers" ("Работы по электричеству") [1, 2]. Этот двухтомник содержал практически все работы Хевисайда, опубликованные до 1891 г. Некоторые из работ, включенных в двухтомник, Хевисайд снабдил необходимыми, по его мнению, исправлениями или дополнениями. В частности, была включена поправка, вызванная замечанием доктора Сила. Хевисайд добавил сноску ("Electrical papers", т. 2, с. 514), где признал допущенную им неточность и заметил, что на внешней поверхности движущегося проводящего тела должен быть перпендикулярен к поверхности не вектор Е электрического поля, а вектор F = Е + [u, В], где В - магнитное поле, а u - скорость тела.

В этой сноске Хевисайд также отмечает, что проводящая поверхность, которая дает такое же поле, что и движущийся точечный заряд, представляет собой эллипсоид вращения, ось симметрии которого параллельна направлению движения. Эллипсоид сплюснут вдоль направления движения, и если его оси, перпендикулярные скорости движения, принять равным единице, то величина оси вдоль скорости равна (1 - u²/v²)^1/2. Доктор Сил в одной из своих более поздних работ называл этот эллипсоид "эллипсоидом Хевисайда".

Из теории относительности следует, что если тело в состоянии покоя имеет форму шара, то при движении со скоростью и тело имеет форму эллипсоида как раз с таким соотношением осей, какое нашел Хевисайд. Не забудьте, что это было сделано за 12 лет до появления теории относительности. Хевисайд рассмотрел, как преобразуется эквипотенциальная поверхность при движении источника, как форма эквипотенциальной поверхности зависит от скорости заряда. Для этой задачи он получил такой же результат, какой дает теория относительности, сформулированная значительно позднее. Удивительного тут ничего нет. Точные формулы электродинамики полностью согласуются с формулами теории относительности. Но электродинамика возникла лет на тридцать раньше, чем специальная теория относительности. Поэтому многие точные формулы электродинамики предвосхищали результаты специальной теории относительности, хотя теория относительности имеет всеобщий характер и выходит за рамки только электромагнитных явлений. Вспомним здесь, что Хевисайд вычислил, как зависит от скорости заряда энергия его поля, и получил при высоких скоростях заряда ту же зависимость от скорости, что и в теории относительности. но на 16 лет раньше.

Еще одно добавление, сделанное Хевисайдом при перепечатке ранее опубликованных работ в "Electrical papers", касается поля равномерно движущегося заряда. если скорость заряда превышает скорость света в той среде, где движется заряд. Мы уже упоминали о его работах, где он качественно рассмотрел особенности электромагнитного поля, порожденного сверхсветовым зарядом. Теперь же, помещая эти работы в сборник, Хевисайд сделал к одной из них примечание, в котором указал на явный вид поля сверхсветового заряда в среде. Это уже были не слова, определяющие качественные особенности поля, а точные формулы, по которым можно было вычислить поле сверхсветового заряда в любой точке пространства. Вывод этих формул Хевисайд не дал из-за недостатка места. Он отметил только, что они получены с помощью операционного метода в 1890 г. Он заключил примечание словами: "Подходя к концу этой книги, я сожалею, что здесь нет места для математического исследования, которое нельзя изложить в нескольких словах. Мы оставим это на будущее" [42]. Позднее он опубликовал вывод точной формулы, определяющей электромагнитное поле заряда, движущегося в среде со скоростью, превышающей скорость света в этой среде.

В книгу "Electrical papers" была включена также короткая статья [30], ранее не опубликованная. Это была та самая статья, которую ранее отвергли редакции четырех журналов. Хевисайд в этой статье возражал против взглядов Приса о том, что индуктивность передающей линии "на практике" не влияет на качество передачи сигнала. Об этой статье мы уже упоминали ранее.

Хевисайд включил также в книгу еще одну ранее не опубликованную статью. Это приложения к статье, написанной совместно с братом, Артуром Уэстом Хевисайдом, "Телефонная связь по схеме мостика". Сама эта статья в книгу "Electrical papers" не попала, потому что ее содержание перекрывается содержанием некоторых других помещенных в книгу статей. Но приложения, написанные Оливером, в которых был проведен теоретический анализ вопросов, важных для практической телефонии, автор включил в книгу в виде статьи под заглавием "О телефонных и телеграфных цепях". В помещенном тексте, написанном за пять лет до издания книги, рассматривается расчет параметров линии связи, выбор параметров приемной и передающей аппаратуры для того, чтобы обеспечить наилучшее прохождение и прием сигнала, и некоторые другие вопросы. Напомним, что вся эта статья (а не только приложение к ней, включенное в книгу "Работы по электричеству") была представлена весной 1887 г. в Общество телеграфных инженеров и электриков и была тогда отклонена.

А между тем разработанная Артуром Хевисайдом связь по схеме мостика дала Оливеру наводящие соображения, которые привели к созданию полной теории проводной связи и позволили осуществить дальнюю проводную связь без искажений. Хевисайд впоследствии вспоминал, как это произошло. Когда стала развиваться телефонная связь, возникла такая проблема. В некоторых случаях требовалось включать в одну цепь много телефонных аппаратов (например, в тех случаях, когда телефонная линия связывала членов одной большой семьи, или когда надо было обеспечить связь между подразделениями одной фирмы, тесно связанными между собой). Обычно в этом случае все телефонные аппараты включали в линию последовательно, один за другим. Почему так делали? Потому что не знали ничего лучшего. По такой же схеме располагались до этого и абоненты телеграфа, и эта схема считалась очевидной не только в Англии, но и повсюду. Но когда эта схема стала применяться и в телефонной связи, довольно быстро выяснилось, что промежуточные телефоны отрицательно влияют на качество связи и применение последовательного включения накладывает довольно сильные ограничения на допустимое число телефонных аппаратов в линии, а также на длину линии.

Артур Хевисайд в то время был главным инженером в почтовом ведомстве города Ньюкасла. Он с энтузиазмом встретил появление телефона и был одним из первых, осуществивших телефонную связь в Англии. В своих опытах он обнаружил, что не было никакой необходимости располагать аппараты в линии последовательно, как это было давно и повсеместно принято. Гораздо лучшие результаты получились в том случае, когда телефонные аппараты не включались последовательно в линию, а располагались вдоль линии, как шунты или как мостики. Если рассматривать двухпроводную линию, то эта линия соединяла всех абонентов, а телефонные аппараты подключались к линии параллельно, так что ток шел через аппарат от одного провода линии к другому. Таким же образом проводится параллельное включение осветительных ламп. Теперь схема, предложенная Артуром Хевисайдом, кажется простой и очевидной. Но в то время предложение располагать аппараты в линии по схеме мостика не было понято и серьезно не рассматривалось. Однако схема мостика говорила сама за себя. Улучшение связи при использовании этой схемы было настолько разительным, что сначала эта схема была принята в Ньюкасле, а затем повсюду.

Артур Хевисайд рассказал об этой схеме Оливеру и попросил его объяснить теоретически, почему связь по схеме мостика оказывается более эффективной. Хевисайд пишет, что его объяснение учитывало два обстоятельства. Прежде всего, в схеме мостика из линии связи полностью удалялись промежуточные телефонные аппараты с большим сосредоточенным сопротивлением. Это явно была главная причина, объясняющая увеличение дальности связи, а также то, что по схеме мостика можно было обслужить гораздо больше абонентов. Можно сказать, что в схеме мостика абоненты не включались в линию, а подключались к ней.

Второе обстоятельство, объяснявшее преимущества связи по системе мостика, было в данном случае не столь важным, но именно оно и навело Хевисайда на мысль о том, что возможна проводная связь без искажений [43].

Схема связи по системе мостика представляет собой линию, к которой параллельно подключен ряд телефонных аппаратов. Каждый аппарат - это как бы мостик, по которому из линии уходит ток. При последовательном включении телефонных аппаратов ток, протекающий через один из аппаратов, пройдет также и через каждый из остальных. При включении же по схеме мостика ток, прошедший через один из телефонных аппаратов, уже потерян для всех остальных. Таким образом, для каждого телефонного аппарата все остальные можно рассматривать как утечку тока, нарушение изоляции линии. Но, с другой стороны, опыты Артура Хевисайда убедительно показывали, что при осуществлении телефонной связи по схеме мостика не только значительно возрастала дальность, но и улучшалась слышимость и, кроме того, лучше передавалась артикуляция, т.е. уменьшалось искажение.

Хевисайд, обдумывая эти особенности связи по системе мостика, пришел к выводу, что качество связи может улучшаться именно благодаря наличию утечки, т.е. наличию многих мостиков в линии связи. Если эти мостики убрать, то связь по оставшимся телефонным аппаратам может даже ухудшиться. Артур Хевисайд, выслушав :)ти соображения Оливера, сказал ему, что в определенных случаях дело именно так и обстояло, хотя он сомневается, что так было во всех случаях. Для работы по схеме мостика утечка была не главным эффектом. По после этого Оливер Хевисайд задумался о том, какова роль утечки в проводной линии связи. Он и раньше интересовался тем, к каким последствиям приводит нарушение изоляции телеграфного кабеля. В одной из его первых работ (она помещена в начале первого тома "Работ по электричеству", это работа "Теория повреждений в кабелях", опубликованная в журнале "Philosophical Magazine" за июль и август 1879 г.) рассматривалось, к чему приводит возникающая в телеграфном кабеле утечка. В качестве причины утечки рассматривались только повреждения изоляции или закорочение кабеля на землю. Но и тогда Хевисайд думал об искусственно созданной утечке. Он писал:

"Когда в силу естественных причин в кабеле развивается дефект, или местное нарушение изоляции, он стремится стать хуже - явление, которое, как можно наблюдать, не ограничивается только дефектами кабеля. Под действием тока дефект увеличивается в размере, а сопротивление его уменьшается, и если не удалить его вовремя, то связь полностью прекращается. Поэтому директора и администрация телеграфных компаний, имеющих подводные кабели, относятся неодобрительно к дефектам линии, и специальные охотники за повреждениями внимательно следят за обнаружением дефектов и последующим их устранением. Но искусственный дефект, т.е. соединение между проводником и оболочкой кабеля, сделанный в виде катушки из тонкого провода, не будет иметь нежелательных свойств естественного дефекта. Если его сделать как следует, он будет иметь постоянное сопротивление или сопротивление, зависящее только от температуры, не будет иметь электродвижущей силы поляризации, не будет ухудшаться и значительно повысит скорость работы. Наилучшим местом для единичного дефекта является середина линии, и, по-видимому, сопротивление, составляющее 1/32 часть от сопротивления линии, не было бы слишком малым для него" [44].

Хевисайд был уже внутренне подготовлен к тому, что наличие утечки не всегда является вредным фактором. Поэтому он включил утечку в рассмотрение, когда создавал теорию связи по проводам.

По-видимому, к моменту издания сборника "Работы по электричеству" надежды Хевисайда поправить с помощью этой книги свое материальное положение в значительной степени рассеялись. В предисловии к книге он писал:

"Что касается вопроса «окупится ли это?», мало что можно сказать. Потому что, как ни абсурдно это может показаться, я со всей серьезностью заявляю, что меня одушевляют главным образом филантропические мотивы. Я желаю делать добро моим ближним, даже cui bonos" [т.е. даже тем, кто из этого извлекает выгоду. - Б.Б.].

Зная остроумие Хевисайда, можно заключить, что это был камень в огород издателя, хотя жизнь показала, что эти слова Хевисайда, к сожалению, оказались справедливыми и в более широком смысле.

У книги "Electrical papers" была трудная судьба, как, впрочем, и у ее автора. Уже значительно позже, в декабре 1917 г., в письме к Ж. Бетено Хевисайд писал:

"Наибольшая часть моего напряженного труда содержится в «Electrical papers». Но оказалось, что эта книга была мною опубликована слишком рано. Я думаю, что разошлись приблизительно 350 экземпляров, а 400 экземпляров, еще не переплетенные, были проданы издателями как макулатура" [14].

Об этом же пишет и доктор Б. Беренд, член Американского института инженеров-электриков, состоявший с Хевисайдом в переписке. В год смерти Хевисайда Беренд поместил в журнале "Electrical World" статью, проникнутую любовью к Хевисайду и обидой на отношение к нему. Беренд, в частности, писал:

"Он оскорблял власть имущих своим благородством и откровенностью. Он вызывал раздражение своих издателей своей сатирой и иронией. Его книги не находили сбыта. Его издатели сообщили ему, что помещение для хранения стоит дорого н что бесполезные тома должны быть превращены в макулатуру. Они были уничтожены уже целое поколение назад. Эти два редких тома, которые Макмилланы уничтожили, теперь продаются, если их вообще можно достать, по 50 долларов за том. Автор этой статьи [Беренд говорит здесь о себе. - Б.Б.] по капризу судьбы владеет экземпляром, принадлежавшим сэру Уильяму Ирису - сэру Уильяму, которого великий покойник вышучивал за его невежество в великой теории телефона. Оливер Хевисайд не признавал дутых авторитетов, он не мог молчать. У него не было житейской мудрости, он не был «практичным» - выражение, которое он любил и часто использовал в письмах к автору этих строк" [45].

То, что пишет Беренд о судьбе книги "Electrical papers", согласуется с тем, что пишет Бетепо. Но Беренд сообщает удивительную подробность. Оказывается, Прис, который во всеуслышание заявлял, что работы Хевисайда не стоят внимания, все-таки купил двухтомник. Это, мне кажется, о многом говорит. Может быть, уверенность Приса в бесполезности работ Хевисайда к моменту выхода книги поколебалась и он захотел прочитать статьи Хевисайда более внимательно. Это, впрочем, мало вероятно, если судить по дальнейшим событиям.

Беренд упоминает также, что Хевисайд любил и часто использовал в своих письмах слово "практичный". Действительно, Хевисайд часто употреблял слово "практичный", "практик", по большей части в ироническом контексте. Это объяснялось тем, что многие его критики явно недооценивали теорию, не понимали ее и считали, что и понимать не надо, потому что они - практические работники, практики. Пренебрежительное отношение к теории вызывалось у "практиков" не тем, что теория была неверна. Они этого не могли утверждать, потому что ничего в теории не смыслили. Пренебрежительное отношение "практиков" к теории объяснялось тем, что они были "практики", а теория была теорией, т.е., по их мнению, ничего общего не имела с практикой. Такое отношение к научной теории со стороны практиков проявлялось не только в науке об электричестве и не только во времена Хевисайда.

Хевисайд же считал, что ничего нет более ценного для практики, чем хорошая теория. И он был прав, а "практики" - неправы.

Таким образом, слова "практик", "практичный" в употреблении Хевисайда часто означали "воинствующий невежда". Например, в предисловии к первому тому своей книги "Электромагнитная теория" он пишет:

"Думаю, что первая глава окажется легкой для чтения и, вероятно, сможет принести пользуя тем, которые привыкли изображать себя практичными, выставляя напоказ свое непонимание истинной роли научных и математических методов исследования".

Но вернемся к судьбе книги "Работы по электричеству".

Сам Хевисайд, конечно, переживал, что большая часть тиража погибла. Уже значительно позднее, через семь лет, в 1899 г., он написал об этом во втором томе своей книги "Электромагнитная теория". В седьмой главе этого тома рассматриваются профили волн, идущих по линии. Хевисайд приводит несколько характерных графиков и замечает, что число приведенных графиков недостаточно и что какой-нибудь студент, обладающий терпением и трудолюбием, свойственными человечеству на ранней стадии развития, может этим заинтересоваться, провести подробные вычисления, составить таблицы и построить по нескольку кривых для каждого случая.

"Это дело, конечно, требует любви, - пишет он далее, - с одной стороны, если делать это тщательно, можно набрать материал на целую книгу; но, с другой стороны, это может не окупиться. И самые почтенные издатели не будут хранить книгу на складе, если она не окупается, пусть даже всеми признано, что это - ценный труд, сыгравший, может быть, немалую роль в создании других трудов, которые лучше продаются. Складские помещения слишком дороги" [46].

А еще позднее, в 1912 г. вышел в свет третий том книги Хевисайда "Электромагнитная теория". В ней Хевисайд снова возвращается к этой столь тяжелой для него истории. По ходу дела он дает ссылку на свою книгу "Работы по электричеству", обозначая книгу кратко: Еl.Pa. И тут же поясняет:

"Для сведения неискушенных я должен объяснить, что Еl.Pa. - это моя книга «Electrical papers». Эту книгу сейчас можно дешево купить, потому что остаток тиража был продан как бумага, по нескольку пенсов за том, из-за недостатка складских помещений. Так что ищите на четырехпенсовых прилавках. Поначалу меня до некоторой степени огорчила такая судьба моей книги, стоившей мне большого и напряженного труда, но позднее это послужило мне и другим как повод для многих шуток".

И далее Хевисайд отмечает, что первым человеком, который с юмором отнесся к действиям "этих лишенных юмора издателей", был Джордж Фрэнсис Фицджеральд.

То, что для Хевисайда было источником тяжелых переживаний, для издательской фирмы Макмиллан было, по-видимому, незначительным коммерческим просчетом. Но из приведенных высказываний Хевисайда видно, что книга все же не погибла. Проданный издателями тираж попал к букинистам. Те оказались прозорливее, чем издатели, и сохраняли книгу по меньшей мере в течение двадцати лет ("Работы по электричеству" вышли в 1892 г., а упоминание Хевисайда о том, что их еще можно купить, относится к 1912 г.). Бетено сообщает [14], что значительная часть тиража была перепродана торговцами редактору журнала "Electrician", который купленные книги переплел и переправил на продажу в Америку. Фамилию редактора Бетено не приводит. Вполне можно допустить, что этот редактор получил больше дохода от книги Хевисайда, чем сам Хевисайд.

Таким образом, слова Хевисайда о том, что его одушевляют главным образом филантропические мотивы, печальным образом оправдались в случае с его книгой "Electrical papers".

Когда читаешь книгу "Работы по электричеству", поражаешься двум ее особенностям. Первая особенность - это богатство идей и результатов. Эта книга не только отражала многообразие достижений автора, но и определила дальнейшее развитие многих областей электродинамики и, в частности, проводной связи. Это теперь олцепризнано.

Пересказать содержание книг "Работы по электричеству" невозможно, их надо читать. Эти два тома среднего формата общим объемом 1150" [45]. страниц убористого шрифта представляет собой свод знаний по теории Максвелла. Хевисайд в этой книге рассматривает проблемы большой общности и наряду с этим очень много места уделяет вопросам, имеющим прикладное, практическое, инженерное значение, показывает, как общие законы проявляются в конкретных электрических цепях с конкретными соотношениями параметров. Целый ряд тонких вопросов, имеющих большое практическое значение, разобран в книге с большим искусством.

Мы уже упоминали о том, что в годы работы телеграфистом Хевисайд определял пропускную способность англо-датской телеграфной линии и что пропускная способность этой линии оказалась различной при передаче в противоположных направлениях. В первом томе сборника "Работы по электричеству" есть статья Хевисайда, где он объясняет это явление [47]. Смысл объяснения заключается в том, что линия связи оказывается неоднородной. Например, в случае англо-датского кабеля линия состояла из наземной линии с английской стороны сопротивлением 240 Ом, затем шел подводный кабель сопротивлением 2500 Ом и емкостью 120 мкФ, а затем - наземная линия с датской стороны сопротивлением 1250 Ом. Емкость наземных линий была мала н не учитывалась. Контур дополнялся на одном конце батареей с сопротивлением 150 Ом, а на другом - приемным аппаратом с сопротивлением 750 Ом. При изменении направления передачи батарея заменялась приемным аппаратом, а на другом конце линии вместо приемного аппарата включалась батарея. Такая замена приводит к тому, что прием и передача осуществляются фактически по двум разным линиям, с разным чередованием сопротивлений по длине линии. Он рассчитал время устаповления сигнала в этих двух линиях и получил согласие с опытом.

Мы упоминаем об этой работе не потому, что она более важна, чем другие, помещенные в сборник "Работы по электричеству". Расчеты в этой работе проводились в рамках теории Кельвина, без учета индуктивности и утечки. Следовательно, результаты справедливы лишь для "медленной" телеграфии. Позднее Хевисайд создал теорию, свободную от этого ограничения. Но эта статья, хотя она и не является важной в принципиальном отношении, подчеркивает внимание и интерес Хевисайда к конкретным инженерным вопросам. По-видимому, этот интерес, эта неистребимая "техническая жилка" и были причиной того, что Хевисайд получил массовое признание раньше всего среди инженеров.

Но книга "Работы по электричеству" интересна еще и тем, что она отражает неповторимую личность своего автора. В ней часто попадаются интереснейшие и остроумные замечания, связанные с предметом изложения, а иногда и не связанные. Вот пример. В статье "Энергия электрических токов" вводные замечания посвящены тому, каким путем строится физическая теория:

"Все дороги, как было сказано, ведут в Рим, точно так же можно сказать, что любая истина содержательна, и какой бы мы ни избрали для работы косвенный метод, мы получим одни и те же результаты в процессе работы или в конце, если мы действуем правильно и не предаемся необоснованным предположениям. Из группы экспериментальных фактов мы можем предугадать некоторое соотношение и, обобщая наблюдаемые частные случаи, сделать это соотношение законом, пока что эмпирическим законом, т.е. таким, который не может быть выведен из ранее известных законов, хотя, может быть, в дальнейшем это удастся сделать. Таким законом является закон тяготения. Хотя уже прошло много времени после его открытия, он не имеет объяснения на основе более понятных законов" [48].

Упоминание закона тяготения в книге, которая называется "Работы по электричеству", - это не случайность. Хевисайд в течение всей своей научной жизни интересовался теорией тяготения, а в последние годы даже пытался получить законы тяготения из максвелловской электродинамики. Об этом еще будет сказано.

Вот еще одно рассуждение: о спекуляции и объяснении в физических вопросах. Под словом "спекуляция" здесь разумеется гипотеза, предположение, выдвигаемое для объяснения какого-либо явления или круга явлений.

Хевисайд ценил не только твердо установленные факты и закономерности. Он придавал большое значение научной гипотезе, предположению, научному высказыванию, которое еще предстоит проверить и вынести о нем свое суждение. Все такого рода предположительные высказывания Хевисайд называл словом "спекуляция". В русском языке слово "спекуляция" нередко употребляется в смысле "перепродажа с целью наживы". Английское слово "speculation" имеет и такой смысл, но гораздо чаще оно означает размышление, обдумывание, предположение, умозрительные построения. Именно в таком смысле это слово и употребляет Хевисайд. Мы приведем выдержку из его работы "Энергия электрических токов". В разделе XII этой работы Хевисайд, отступая от темы исследования, размышляет о том, каким путем достигается объяснение в физических вопросах. Речь идет о творческой силе человеческого разума, о применении этой силы к объяснению непонятных явлений.

Когда исследователь встречается с неизвестным до этого явлением, он начинает искать объяснение. Прежде всего можно попытаться объяснить новое явление с помощью уже известных законов. Если этого не удается сделать, тогда необходимы какие-то новые предположения (т.е. спекуляции), выходящие за рамки известных законов. Эти предположения сопоставляются с опытом, и, если они не выдерживают такого сопоставления, нужно выдвинуть какие-то другие предположения (т.е. спекуляции) и опять подвергнуть их опытной проверке и так до тех пор, пока не будет найдено "правильное", отвечающее широкой совокупности опытов предположение. Оно и становится законом. Хевисайд рассуждает о том, чем отличается научная спекуляция от ненаучной:

"В человеческой природе заложена склонность к спекуляции: всегда будет существовать множество поводов для спекуляции, пока все не будет раскрыто, а этого не произойдет за предстоящие примерно несколько миллионов лет. Мы хотим знать причину вещей, почему происходят такие-то и такие-то вещи. Прежде всего нужно найти законы явлений. Это - работа для ученого и обычно трудная работа, требующая научной подготовки и размышления. Когда законы установлены, что требует весьма обширного знания фактов, ибо иначе законы можно и не усмотреть, - тогда мы можем выдвигать спекуляции о причинах, по которым эти законы справедливы. Или же, поскольку нередко было бы довольно утомительно ждать до тех пор, пока станут известны существенные факты, мы можем спекулировать о причинах явлений, ничего не зная об управляющих ими законах. Теперь этим может заниматься любой. Не то чтобы любой человек мог бы найти вероятные причины какого-либо явления, но любой человек может спекулировать. Чем больше у человека воображения, тем лучше для его спекулятивных способностей. Кроме того, если это человек не от науки, то ему нежелательно знать слишком много фактов, относящихся к делу, потому что факты очень трудно согласуются и сильно препятствуют свободным упражнениям в спекуляции.
...Но в руках философа (если не иметь в виду метафизиков, заслуживающих этот титул) с должным вниманием к фактам, расположенным в правильной последовательности, и особенно с должным вниманием к геометрическим и количественным соотношениям касательно пространства, времени, движения, энергии и т.д. спекуляция становится совсем не таким делом, как описано выше, и может с величайшей пользой служить для формирования гипотез, которые, хотя сами по себе и могут быть крайне невероятными, могут принести большую пользу для проверки наших представлений, не только объединяя факты, но и определяя направление исследований и тем прокладывая путь к более верной теории. Воображения нужно не меньше, чем ранее, но оно должно руководствоваться сильным разумом и пониманием.
Примерам полезных научных спекуляций нет числа. Обычно их для важности называют теориями, в результате непосвященные ценят их выше, чем они того стоят.
...Несомненно, если бы исследователь, рассуждая, например, о природе магнетизма, говорил бы «моя гипотеза» или «моя спекуляция» вместо обычных слов «моя теория», это нанесло бы заметный урон его достоинству. Ибо очень хорошо известно, что достоинство или его видимость производят сильное впечатление на всех, кроме тех, кто берет на себя труд заглянуть в глубину. Вот почему лорд-мэры носят мантию и цепь, а судьи надевают парики из конских волос" [40].

Как всегда у Хевисайда, серьезные мысли в этом отрывке перемежаются шуткой (иногда горькой), но все же видно, что Хевисайд высоко ценил конструктивную роль научной спекуляции. Если читателю не нравится слово "спекуляция", то наверное можно сказать иначе, не употребляя этого слова. Хевисайд высоко ценил творческую роль человеческого разума в деле формирования научных понятий и представлений, открытия новых физических законов, создания новых физических теорий. Приведенные слова Хевисайда очень близки, если не по форме, то по существу, к высказываниям на эту тему, которые были сделаны значительно позднее Альбертом Эйнштейном.

В научном отношении выход книги "Electrical papers" подводил итоги большого этапа в жизни Хевисайда. Это был также большой этап в развитии электродинамики, теория электромагнитных явлений превратилась из абстрактной и неясной схемы в действенный инструмент для исследования электромагнитных явлений, стала вычислительной основой для расчета установок и приборов. Миссионерская деятельность Хевисайда сделала максвелловскую электродинамику (с теми изменениями и дополнениями, которые внес Хевисайд) основой для рассмотрения всех электромагнитных явлений. Немало ученых еще тогда, в год выхода книги, оценили это должным образом. Джордж Фрэнсис Фицджеральд поместил в журнале "Electrician" рецензию на книгу Хевисайда. Эта рецензия представляет интерес, поскольку в ней отражена точка зрения современника. Время обычно многое проясняет и, оглядываясь назад, легче дать оценку. Оценить событие "по горячим следам" гораздо сложнее. Рецензия Фицджеральда на книгу Хевисайда замечательна в том отношении, что, читая ее сейчас, через девяносто лет после того, как она написана, и зная то, чего Фицджеральд не знал, мы соглашаемся с его оценкой.

Фицджеральд пишет:

"Эти тома содержат главным образом перепечатку работ, опубликованных в журналах "Electrician" и "Philosophical Magazine", а также и других работ, выполненных между 1872 и 1892 гг. В предисловии мистер Хевисайд приносит извинения за их публикацию, извинения, в которых нет никакой необходимости. Научное, практическое и историческое значение этих работ слишком велики для того, чтобы они остались погребенными и разбросанными в научной периодике. В частности, самой большой похвалы заслуживают редакторы журнала "Electrician", сделавшие важное общественное дело, публикуя столь длинную серию статей, интересных лишь для незначительного меньшинства читателей, но имеющих столь большое принципиальное значение, потому что эти статьи были пионерскими в изучаемых вопросах.
Эти статьи имеют большую научную ценность, потому что они содержат последовательный и основательный метод рассмотрения электромагнитных задач, находясь в созвучии с теорией Максвелла и развивая ее, а также потому, что они содержат очень важные научные результаты, выведенные этим методом нз этой теории. Статьи имеют большую практическую ценность, потому что они дают обоснованную теорию телеграфа и телефона и других вопросов, таких, как индуктивные мостики. Эта практическая ценность уже привела к тому, что проф. С.П. Томпсон получил патент на увеличение индуктивности телеграфных проводов [Вот еще одно доказательство филантропической деятельности Хевисайда. - Б.Б.], она заключается также в том, что, по единодушному мнению, результаты Хевисайда могут повести к коренному улучшению в телеграфии и телефонии и даже могут сделать возможной телефонную связь через Атлантику. Статьи имеют ценность и в историческом отношении, так как они представляют собой интереснейший отчет о развитии, методах и о научных взглядах на природу выдающегося, острого и блестящего ума.
Многие жалуются на то, что Броунинг непостижим. Некоторые говорят, что он пишет чепуху. Его почитатели поклоняются ему. Недостатки Оливера Хевисайда состоят в крайней сосредоточенности мышления и в том, что он с легкостью вводит в обращение технические термины и выражения, которые крайне загадочны для читателя его книги. Настолько загадочны, что, по-видимому, мало надежды имеется на то, что он когда-нибудь обретет ясность, которая есть у некоторых писателей, и напишет книгу, легкую для чтения. В своих самых добросовестных попытках быть элементарным, он перескакивает через высокие двойные барьеры и вводит сокращенные выражения, которые являются прискорбными камнями преткновения для медленного ума среднего человека, рассуждающего о понятиях, с которыми он (средний человек) не очень хорошо знаком. С этим сочетается восхитительная свежесть пояснений и сила выражений, благодаря чему некоторые части его книги читаются с живым интересом. Например, о природе вещества он говорит:
«Даже если мы сведем все вещество к одному виду, этот вид будет требовать объяснения. И так далее, по мере все более глубокого проникновения в колодец, на дне которого лежит истина. И даже не добраться до нее. Потому что колодец бездонный».
Эти личные свойства стиля в большой степени увеличивают ценность изданной перепечатки" [50].

В приведенном отрывке из рецензии Фицджеральда на книгу Хевисайда "Работы по электричеству" содержатся не одни только похвалы. Фицджеральд встает на точку зрения среднего человека, он сетует на трудность чтения, на обилие новых терминов, введенных Хевисайдом и непонятных среднему читателю. По поводу новых терминов, вводимых Хевисайдом, другие рецензенты выражались еще гораздо более резко. Один из критиков назвал Хевисайда гениальным изобретателем новых терминов.

Действительно, Хевисайд ввел в электродинамику много новых слов. О двух из них - "индуктивность" и "утечка" - мы уже говорили. Он ввел также слова: "distortion" - искажение (сигнала), "impedance" - импеданс, аналог сопротивления в случае переменного тока, "electret" - электрет (по аналогии с магнитом) - тело, сохраняющее постоянный электрический момент и т.д. Не все из введенных им терминов сохранились в современной электродинамике, но многие (и, в частности, те, которые мы привели здесь) сохранились, стали общеупотребительными, и без них теперь немыслим словарь электродинамики и электротехники. Но дело, в конечном счете, не в словах. Дело в том, что развитие максвелловской теории электричества потребовало создания новых понятий, которым не было места в старой теории, и одновременного отказа от старых понятий, которые уже стали бесплодными. Например, согласно старым воззрениям, электрический ток рассматривался как течение электрической жидкости вдоль проводника. Что реально скрывалось за понятием электрической жидкости, было тогда неясно. Новая теория отказалась от понятия электрической жидкости, вместе с отброшенным понятием исчезли и слова "электрическая жидкость". Точно так же и введение новых слов, новых терминов было не самоцелью, оно сопровождало введение новых понятий. Изучая прохождение сигнала по телеграфной линии, Хевисайд ввел два новых слова - "индуктивность" и "утечка". Но на самом деле он учел два важных свойства линии, которые ранее не учитывались и которые очень существенно влияли на качество связи. Новые слова отражали введение новых понятий.

Фицджеральд отнесся сдержанно к ряду нововведений Хевисайда. Так, он считал непринципиальным переход Хевисайда к новой системе единиц. Новые единицы измерения полей заряда и тока, введенные Хевисайдом, привели к некоторому упрощению уравнений Максвелла. Однако это упрощение не является принципиальным достижением. Точно так же Фицджеральд не считал принципиальным делом введение векторных обозначений и использование векторного анализа, хотя и не утверждал, что векторное исчисление хуже кватернпонного.

Основную ценность книги "Работы по электричеству" Фицджеральд видел в том, что Хевисайд внес существенный вклад в развитие максвелловской электродинамики:

"Максвелл, как и всякий другой первопроходец, который не живет для того, чтобы разрабатывать открытую им страну, не имел времени для того, чтобы разработать прямые пути доступа в эту страну или наиболее систематический способ исследования. Это было оставлено на долю Хевисайда. Трактат Максвелла загроможден следами его блестящих путей продвижения, обломками его укрепленных лагерей, следами его битв. Оливер Хевисайд убрал все эти обломки, открыл прямой путь, провел широкую дорогу и разработал значительную область страны".

Фицджеральд здесь сравнивает научные открытия с географическими, с поисками неведомых земель и с их последующим освоением. Эта аналогия очень распространена. Хевисайд, размышляя о стратегии исследования, тоже употреблял эту географическую аналогию.

Существо приведенного высказывания не вызывает сомнений. Хевисайд далеко продвинул как прояснение физических идей, на которых была построена теория Максвелла, так и развитие ее математического аппарата, и Фицджеральд это подчеркивал. Он писал:

"С того времени, как начал писать Хевисайд, состояние всей проблемы электромагнетизма изменилось благодаря его трудам. Теперь уже ни одно введение в этот вопрос не будет законченным, если в нем основные воззрения не будут близки к тем, которые высказал Хевисайд".

В своей рецензии Фицджеральд коснулся и спора между Хевисайдом и Присом:

"В согласии с предсказаниями мистера Хевисайда телефонная связь в последние годы настолько далеко шагнула за те рамки, которые еще несколько лет назад считались ее пределами, что она, как это признано, требует уточненной теории. Если свойства линии нужно определять экспериментально после того, как она проложена [a так именно и обстояло дело до появления теории Хевисайда. - Б.Б.], то нужно признать, что теория тех, кто не в состоянии предсказать поведение линии, является неполной.
По практически единодушному мнению экспертов и по успеху своих предсказаний, Хевисайд является тем авторитетом, от которого идет поправленная теория и у кого следует просить совета всем тем, кто хочет улучшить передачу сигналов по телеграфу. В этих вопросах он является наилучшим экспертом, и достойно всяческого сожаления то, что научные эксперты у нас так высоко оплачиваются за советы в судебных делах и столь редко оплачиваются за советы в практической работе. Однако телеграфный департамент показал, что он стремится улучшить средства связи путем приложения новейших научных идей. Представляется невероятным, что какие-то личные трения смогли бы остановить использование тех достижений, которые Королевское общество увенчало избранием Хевисайда в число своих членов" [50].

Весь этот последний отрывок из рецензии Фицджеральда имел целью оказать поддержку Хевисайду в его споре с Присом. Вряд ли Фицджералъд серьезно надеялся, что Прис привлечет Хевисайда в качестве консультанта к работе по усовершенствованию телефонной и телеграфной связи. Прис, конечно, этого и не сделал. Но, во всяком случае, для Хевисайда было радостью получить поддержку со стороны авторитетного ученого, научным мнением которого Хевисайд дорожил и к которому чисто по-человечески был очень расположен.