Возможно Вам будет небезынтересно ознакомиться с мнениями выдающихся физиков прошлого по этому (и не только) вопросу, представленными в лучшей на сегодня книге по истории физики электричества:
Вот пара таких мнений, представленных в этой книге:
"Результаты, основанные на наблюдениях, никогда не могут быть найдены с уверенностью, которую математическая истина утверждает по праву закона. Поэтому я считаю важным, чтобы результаты отображались вместе с информацией, которая обеспечивает критерии для их оценки".
Из письма Бесселя Гауссу. [8 июля 1816 г.] - см. стр 44 этой книги
"В фундаментальных экспериментах недостаточно указать цель, описать инструменты, с помощью которых она достигнута и просто добавить заверение, что получен ожидаемый результат. Наоборот, необходимо ввести точные детали эксперимента и сказать, как часто каждый эксперимент повторялся, какие модификации были сделаны, какое влияние они оказали на результат, чтобы вкратце сообщить в виде отчета все данные, которые способствуют нашему суждению о степени достоверности результатов."
Вебер, 1846 г –см. стр 57 этой книги
Ниже - некоторые рецензии на эту книгу
* * *
Европейский физический журнал, том 22, номер 5
Ричард Кизинг
В настоящее время практически без вопросов принято, что уравнения в чрезвычайно элегантной операторной форме, которые управляют электромагнитными полями в вакууме, являются уравнениями Джеймса Клерка Максвелла .
Эти уравнения настолько знакомы современному изучающему физику, что они кажутся почти вечными по своей природе. Все современные тексты на эту тему (по крайней мере, те, которые были опубликованы за последние пятьдесят лет) цитируют их, их структура почти предполагается самоочевидной, и теперь они обладают статусом, подобным законам классической термодинамики. Возникает вопрос о том, каким образом они достигли своего нынешнего возвышенного положения и пути, которым мы прошли путь от множества экспериментальных наблюдений Фарадея и его современников до нынешнего утонченного состояния абстрактного понимания.
Кто были главными героями и насколько хорошо они трудились для наших текущих знаний? Детальный анализ и понимание восьмидесяти или около того лет усилий, которые велись от «Ампера до Эйнштейна», были сложной задачей, которую поставил перед собой профессор Оливье Дарригол. Я должен признать, что мне очень трудно отдать должное в кратком обзоре этой монументальной научной работы, и за мои ошибки или упущения я прошу прощения с самого начала.
Монография Дарригола - это очень подробный и математический отчет об историческом развитии электромагнетизма, который, к счастью для читателя, был переписан из оригинального загадочного математического выражения в современную векторную запись, так что не нужно бороться с громоздкими обозначениями Максвелла или почти непроницаемой записью Хевисайда, чтобы следовать деталям физических аргументов. Само по себе это великий акт щедрости для читателя, без которого это историческое развитие было бы чрезвычайно трудно понять. Вместо того, чтобы наносить удар за ударом из-за этого превосходного текста, я хотел бы выбрать несколько областей, которые особенно впечатлили меня.
Первая связана с работой Гаусса по магнетизму. Гаусс был особенно обеспокоен тем, что детальные артефакты конкретных экспериментов не должны влиять на наблюдаемую физику. С этой целью он ввел идею сокращения измерений до абсолютных единиц расстояния, силы и весомой массы (силы полюсов) посредством закона силы обратного квадрата. И чтобы гарантировать, что его измерения не зависели от принятых экспериментальных процедур, он имел привычку использовать несколько разных методов для измерения одной и той же физической величины. Гаусс был исключительно одаренным математиком и практическим экспериментатором, и он заложил некоторые очень важные основы.
Моя вторая область - несравненный Максвелл. Он прибыл, когда Фарадей, по сути, завершил работу своей жизни. Затем Максвелл проявил свою огромную математическую способность синтезировать полную систему наблюдений за всеми несопоставимыми эффектами электромагнетизма посредством процесса механического моделирования систем сил и моментов.
Дарригол дает подробный отчет о том, как Максвелл использовал сложные механические аналоги (зубчатые колеса и шестерни, ролики без трения и т. д.), чтобы создать и преобразовать массу эффектов в единую математическую структуру. Без этих механических аналогов Максвеллу не удалось бы построить свою систему математических уравнений, однако, когда синтез был завершен, механическая структура могла бы отпасть и оставить математические структуры полностью безмодельными. Таким образом, набор из четырех уравнений Максвелла был повышен до статуса, которым обладают отношения классической термодинамики. Дарригол старается изо всех сил, чтобы указать, что Максвелл не имел четкого понимания того, что, например, электрический ток на самом деле, и стоит еще раз процитировать Максвелла на эту тему:
«Крайне маловероятно, что, когда мы поймем истинную природу электролиза, мы будем придерживаться любого сформировать теорию молекулярных зарядов, и тогда мы получим надежную основу для формирования истинной теории электрических токов и таким образом становятся независимыми от этих предварительных теорий.
После великой работы Максвелла по синтезу субъект остался с электромагнитными волнами, распространяющимися в эфире, и теорией, которая представляет разные наблюдения одного и того же явления в рамочно-зависимых формах. Например, теория силы на катушке, движущейся в магнитном поле, зависела от того, была ли катушка или источник поля в движении (по отношению к наблюдателю).
У Максвелла также была трудная проблема отсутствия влияния движения эфира на скорость электромагнитного излучения, которое, как предполагалось, было его поддерживающей средой.
Эти проблемы были решены в несколько специальных случаях, и к концу прошлого столетия они могли быть решены разумно количественно, особенно благодаря дальновидной работе Лоренца. Дарригол подробно описывает, как работы Пуанкаре, Лоренца и многих других предвещали события, сделанные Эйнштейном. Тем не менее, история игнорирует их собственный вклад, несколько несправедливо вознаграждая Эйнштейна за его хотя и важный вклад в каркасно-инвариантный формализм электромагнетизма.
В заключение я должен признать, что был несколько ошеломлен глубиной и широтой проведенного Дарриголом исследования. Тем не менее, для тех, кто интересуется вопросами электромагнетизма, я бы порекомендовал, чтобы эта книга заняла очень высокое место в их списке чтения.
Кому адресована эта довольно монументальная работа? Кажется, что для того, чтобы извлечь пользу из изучения этого текста, нужно иметь четкое понимание электромагнитной теории, это значительно помогло бы познакомиться со специальной теорией относительности, а также познакомиться с тензорным исчислением, хотя это не является существенным. Эти требования, по-видимому, несколько уменьшают читательскую аудиторию; тем не менее, здесь есть уроки для любого, кто добивается прогресса в изучении физики. Хорошие умы, которые участвовали в благородной битве за систематизацию и понимание электромагнитной теории, являются одними из величайших научных мыслителей в нашей истории, и хотя они жили до двигателя внутреннего сгорания, их подход к решению проблем сегодня преподает нам уроки.
В этот момент я не могу удержаться от упоминания цитаты, которую Дарригол цитирует из Гаусса (с. 51):
«Nil actum reputans si quid superesset agendum» (Ничего не было сделано, если что-то еще предстоит сделать).
Гаусс жил в эпоху, когда философия «публиковать или погибать» не была предпосылкой академической жизни и поэтому могла завершить свою работу, прежде чем броситься в печать.
История очень хорошо оценила персонажей, которых изучает Дарригол: однако остается только задуматься над тем, насколько хорошо история будет судить наши нынешние поколения
* * *
Оливер Дарригол. Электродинамика от Ампера до Эйнштейна. хх + 532 стр., илл., приложения., библ., указатель. Оксфорд / Нью-Йорк: издательство Оксфордского университета, 2000. $ 130.
Обзор: Л. Пирс Уильямс
История возникновения и развития науки об электромагнетизме только сейчас серьезно изучается историками науки. Монографический отчет богат, но общие отчеты, которые технически и научно обоснованы, довольно редки. Действительно, единственная публикация, упоминаемая в превосходной и обширной библиографии Оливье Дарригола, в которой предпринимается любая попытка разобраться со взрывом в этой области, произошедшим в XIX веке, - это старая, но все еще ценная двухтомная работа, опубликованная Эдмундом Уиттекером как «История Теории эфира и электричества (Лондон, 1910; немного пересмотрен в 1951).
Книга Дарригола заполняет эту пустоту. Однако читатель должен быть предупрежден о том, что его описание является довольно техническим, и требует использования всех ресурсов математического анализа, помимо исчисления и простых дифференциальных уравнений. Это работа не для случайного чтения.
Было бы хорошо в самом начале точно указать, что именно сделал Дарригол. Эта история почти полностью основана на опубликованных источниках.
Глава 1 - «Основы» - посвящена ранним открытиям Ампера и Фарадея;
Глава 2 «Немецкая точность» переносит сцену в Германию. Эта глава включает в себя основы математической феноменологии Неймана (обработка, разделенная на разделы по различным аспектам используемых математических методов и подходов) и обсуждения гауссовского духа, абсолютного измерения; Maassbestimmungen Вебера (также разделенный на подразделы), критика, направленная против Ампера, электродинамометра, органа и души, идея Фехнера, закон Вебера, новая фундаментальная константа, сравнение Кирхгофа с Вебером, таинственное е, абсолютное сопротивление, движение электричества и выводы - все это на протяжение тридцати четырех страниц.
Глава 3 посвящена британским полям, Фарадею и Томасу Томсону;
Глава 4 о Максвелле;
Глава 5 о британских максвеллианцах;
Глава 6 о незамкнутых токах (Клаузиус, Гельмгольц, Герц, немецкие максвеллианцы);
Глава 7 о проводимости в электролитах и газах;
Глава 8 о электронных теориях (Лоренц, Лармор, Вайхерт);
Глава 9 о старых принципах и новом мировоззрении (Пуанкаре, Эйнштейн).
Текст заканчивается на странице 394.
Приложение 1 посвящено математическому анализу сил Ампера; есть и другие приложения.
Превосходная библиография начинается со страниц 443 до 484 (первичные источники) и со страниц 485
до 514 (вторичные источники).
Работа заканчивается отличным указателем.
Я детализирую содержание, потому что хотел бы подчеркнуть, что это и новаторская работа, которая закладывает прочную основу для всех дальнейших исследований в этой фундаментальной области, и одна из самых качественных.
Моя единственная критика направлена на издательство Оксфордского университета. Книга полна множеством ошибок, которые, я уверен, являются ошибками печати. Например, Whewell появляется на странице 94; «Возникло» должно быть «возбуждено» на стр. 95; и так далее. Если есть второе издание, оно должно быть тщательно вычитано!
Я хотел бы закончить с предложением. Дарригол четко прочитал все соответствующие работы по его теме, опубликованные основоположниками. То, что он упустил, и что, по моему мнению, должно быть по возможности включено в любой отчет об открытии и изобретении - это некоторая ссылка на запись в рукописи. Я твердо убежден в том, что история науки не должна ограничиваться публичными публикациями. Идеям Ампера по электродинамике можно следовать только в обширной рукописной записи, хранящейся в Архивах Парижской академии наук. Я уверен, что все предметы Дарригола оставили важные рукописи, и они заслуживают серьезного сообщения и внимания.
Л. Пирс Уильямс
* * *
Рецензии на книги / Исследования по истории и философии современной физики 33 (2002) стр. 371.
Оливер Дарригол, Электродинамика от Ампера до Эйнштейна
Сфера впечатляющего трактата О. Дарригола вызывает удивление и восхищение. Дарригол уже утвердил свои полномочия и опыт в этой области с помощью серии очень значительных статей, опубликованных за последнее десятилетие. Однако написание истории отдельной науки, особенно темы в научной дисциплине, вряд ли в настоящее время является популярной практикой среди историков науки.
Амбициозное предприятие Дарригола следует модели, установленной до сих пор ценной «Историей теорий эфира и электричества» Э. Т. Уиттекера (ее первый том был впервые опубликован в 1910 году), а не местными исследованиями, которые предпочитают современные историки науки.
Достижения Дарригола совпадают с достижениями Уиттекера почти столетней давности, и это происходит в совершенно современной идиоме. Из-за своей сложности анализа и детализации изложения этот трактат, несомненно, станет стандартным ресурсом для историков науки в будущем столетии.
Дарригол предлагает богато текстурированное повествование, кропотливое в его внимании к деталям и убедительное в концептуальной направленности, работа, которая обратит внимание историков и философов физики.
В общих чертах, рассказ Дарригола следует повествовательной последовательности, впервые установленной Уиттекером. От Ампера во Франции сцена переходит к творчеству Франца Неймана, Вебера и Кирхгофа в Германии; затем в Великобританию с введением Фарадеем концепции «поля» и ее ранней интерпретацией Уильямом Томсоном; на основополагающий вклад Максвелла, установление концептуального ядра предмета; а затем к работе Максвеллов и Гельмгольца и Герца в Германии; переходя к электролизу и катодным лучам; затем к обзору электронных теорий Лоренца и Лармора; и, наконец, к Пуанкаре, Эйнштейну и их современникам. Но сравнение с Уиттекером здесь заканчивается; поскольку Дарригол развивает свои аргументы в соответствии с принципами, которые были установлены более поздней наукой, стремясь поднять вопросы контекста и намерения и избегая представительных перспектив. Таким образом, представление Максвелла здесь нюанс, и оценка оригинальности Эйнштейна является полностью историческим по тону. Это синтезная работа, в которой Дарригол щедро и дотошно ссылается на весь текст. Эта область истории науки не была систематически исследована усилиями историков физики в течение последних нескольких десятилетий. Но в масштабах и деталях своей аргументации, Дарригол основательно и внушительно опирается на локальные современные исследования по истории физики 19-го века.
Основное внимание уделяется основным теоретическим и экспериментальным инновациям, с некоторой краткой ссылкой на технологические взаимодействия. Подчеркивается связь между экспериментальной и теоретической практикой. Следование длинной структуре повествования подчеркивает некоторые важные общие темы, которые легко упускаются из виду в локальных исследованиях, ограниченных в хронологическом отношении. Сила связи и взаимодействия между различными способами представления в электродинамике образует нить, протягивающуюся через книгу. В более широком смысле, взаимодействие между британским полем и континентальными действиями в теориях о расстоянии становится более четким; и контраст между математической физикой Томсона и Максвелла выигрывает от изучения в более широком контексте. Механический редукционизм и построение моделей были главными проблемами научных исследований в этой области, и Дарригол подчеркивает, каким образом сторонники механического мировоззрения корректируют свою практику в ответ на меняющиеся потребности теории. Философские аргументы практикующих здесь справедливо рассматриваются как изменчивые и имеющие тесную связь с их меняющимися теоретическими целями. Философы науки, заинтересованные в использовании тем в физике 19-го века, должны принять работу Дарригола к сведению.
В книга дан ряд математических приложений, в которых используются современные методы и обозначения для разъяснения некоторых технических вопросов. Существуют значительные библиографии первичных и вторичных источников, ресурсы, которые будут иметь большое значение для ученых, работающих в этой области.
Я заметил некоторые ошибки и несоответствия в библиографиях, а также несоответствия в использовании системы сокращенных ссылок; но я не думаю, что эти неизбежные ошибки будут препятствовать готовому использованию этой книги. Скорее следует похвалить позитивные достоинства библиографической тщательности Дарригола.
Написание произведения такого хронологического и концептуального масштаба поднимает проблемы разборчивости и коммуникации. Автор стремится добиться ясности и последовательности изложения, но элементы повествования требуют правильного признания своей индивидуальности. Использование последовательного математического формализма и обозначений порождает легкость изложения и понимания, но также может искажать смысл, принося единство там, где есть разнообразие. Дарригол стремится следовать оригинальным стилям демонстрации в источниках; и он в полной мере осознает проблему, которая в наибольшей степени проявляется при использовании векторных обозначений. Это почти стандартно в исторических работах Максвелла и его современников, и, вероятно, невозможно написать книгу такого хронологического и концептуального масштаба по этому предмету без использования векторов. Следуя указаниям П. Г. Тейта, Максвелл ввел векторы в язык математической физики в своем «Трактате об электричестве и магнетизме» (1873), на значительном этапе траектории изложения своей теории поля.
Для Максвелла векторы (или, скорее, кватернионы) имели специфическое геометрическое значение; впервые использованные в Трактате, они были там интегрированы в его математическую идиому интегральных теорем и топологических понятий. Использование векторов для описания более ранней работы Максвелла, в которой он впервые создал элементы своей теории электромагнитного поля, действительно имеет неблагоприятные концептуальные последствия, размывая значение их введения в Трактате. Хотя Дарригол стремится смягчить заблуждения, возникающие из-за использования Максвеллом векторов, он признаёт, что векторная запись является лишь «в значительной степени» аббревиатурой декартовой системы координат. Когда проблема такого рода широко освещается во всей истории электродинамики в 19 веке, концептуальные искажения неизбежны. Эта проблема кажется эндемичной для работы такого широкого хронологического масштаба в истории физики, где нюансы концептуальных основ и натурфилософии, как правило, погружаются в рамки нарративного и технического анализа. Но главное достижение замечательного вклада Дарригола - это то, что действительно важно в работе непреходящей ценности.
П.М Харман.
* * *
Физика сегодня. Февраль 2002, стр. 53
Оливер Дарригол. Электродинамика от Ампера до Эйнштейна. Отзыв Даниэля М. Зигеля
Даниэль М. Зигель - заслуженный профессор истории науки в Университете Висконсин-Мэдисон; он писал о физике в 19 и 20 веках, особенно работы Максвелла в области электричества и магнетизма.
Можно надеяться, что историческая наука будет кумулятивной, что приведет к все более богатым, последовательным и более информативным историческим повествованиям и интерпретациям. Однако в реальном мире этот идеал редко реализуется; историки тратят много времени и усилий, споря взад и вперёд не накапливаясь. Особенно в отношении материала, освещаемого «Электродинамикой от Ампера до Эйнштейна» Оливье Дарригола, споры между историками часто генерировали больше тепла, чем света. Так обстоит дело, например, с такими вечными темами, как происхождение радикальных идей Майкла Фарадея об электромагнитном поле, появление нововведений Джеймса Клерка Максвелла в области электромагнитной теории и разработка специальной теории относительности Альберта Эйнштейна в контекст электродинамики.
В этих и других темах Дарригол сумел выйти за рамки противоречий и путаницы, составив интересный,
последовательный и убедительный рассказ. Взяв лучшее от различных ученых, которые внесли свой вклад в эту область, отказавшись от окалины с минимумом суеты и беспокойства, и добавив свои собственные существенные оригинальные исследования, а также свое собственное синтетическое видение, Дарригол создал историю электромагнитного эксперимента и теории в 19-м веке, которые представляют лучшее, что может предложить предприятие по истории физики. У счета есть глубина: это исторически и технически подробный и сложный. И у этого есть широта: это покрывает огромное количество материала, которое это устанавливает в широком контексте. Цитаты и библиографии как первичной, так и вторичной исторической литературы достаточно полны.
Книга является большой - более 500 страниц - и полезной по своему внешнему виду, поэтому нелегко подвести ее выводы. Очень кратко, в отношении трех упомянутых вечных проблем, рассказ Дарригола
поддерживает следующие позиции:
Во-первых, вопреки многим недавним работам в истории науки, поворот Фарадея к теории поля рассматривается не как результат какой-то первоначальной теоретической или философской ориентации, жестко примененной в его экспериментальной и теоретической практике, а скорее как результат взаимодействия теории и эксперимента в своей работе. Таким образом, теория поля Фарадея не была «построена» на основе фиксированных предвзятых мнений, но развивалась из его взаимодействия с миром.
Во-вторых, достижения Максвелла следует понимать не как продукт какой-то таинственной интуитивной силы, непостижимой для простых смертных, не как достижения запутанного первопроходца, который каким-то образом натолкнулся на его понимание, а скорее как достижения, являющиеся результатом исторического процесса, включающего следующие элементы: научное понимание Фарадея и Уильяма Томсона, на котором основывался Максвелл; методологические традиции университетов Эдинбурга и Кембриджа, которые Максвелл использовал в своих интересах; и целая жизнь кропотливой работы Максвелла, включающей инновационное использование как математических формализмов, так и механических моделей.
Наконец, достижение Эйнштейна в специальной теории относительности следует рассматривать не как радикальный и беспрецедентный разрыв с прошлым, а как результат развития электродинамики в конце 19 и начале 20 веков. В этих разработках участвовало сообщество мыслителей, имеющих много общего, в том числе не только более известные Х. А. Лоренц и Анри Пуанкаре, но также Макс Абрахам, Альфред Бушерер, Эмиль Кон и другие.
Общий вывод, который следует сделать из этих примеров, заключается в том, что инновации в науке возникают в результате исторического процесса, включающего как наблюдение, так и мышление, а также индивидуальный вклад и взаимодействие с сообществом. Кроме того, процесс инноваций может быть описан, проанализирован и понят; не нужно прибегать к непостижимой интуиции, случайным неуклюжим или предопределенным «конструкциям» как инструментам исторического объяснения.
В книге Дарригола есть гораздо больше, чем примеры, рассмотренные выше. Целое поколение разделяет работы Фарадея-Томсона-Максвелла и Эйнштейна. В течение этого периода было много плодотворной работы как по континентальному подходу, подчеркивая заряды и токи как фундаментальные объекты, так и по максвелловскому подходу, подчеркивая поля. Наконец, в работе Германа фон Гельмгольца, Лоренца и других эти два подхода были объединены, в результате чего возникла классическая электромагнитная теория в том виде, в котором мы ее знаем, и на заднем плане работы Эйнштейна. Для деталей, прочитайте Даррригола; это очень богатая и сложная история, и Даррригол рассказывает это хорошо.
Как отмечает сам автор, его книга - не последнее слово по этому вопросу. Например, нюансы дихотомии «теория поля» и «действия на расстоянии» будут в дальнейшем обсуждаться. И провокационное утверждение Дарригола о том, что взгляды Эйнштейна теперь «больше не должны появляться»… единично [или] изолированно может потребовать некоторого отпуска.
Помимо этого, читатель может найти слово выбора иногда неидиоматичным, часто будет хотеть, чтобы диаграммы из первоисточников были перерисованы, и может иногда иметь проблемы с поиском леса для деревьев в этой трудоемкой работе. С другой стороны, читатель выйдет с полным пониманием, в полной и
авторитетной детали, основных событий в области электромагнитной науки от Ампера до Эйнштейна.
Некоторые прочитают книгу до конца и будут щедро вознаграждены; другие будут погружаться в книгу по мере необходимости, и они будут также щедро вознаграждены. Так или иначе, каждый физик должен быть пользователем этой книги, если и не покупателем за 130 долларов.
© 2002 Американский Институт Физики, S-0031-9228-0202-240-8
* * *
Physikalische Blatter 57 (2001) № 6, стр.82
Оливер Дарригол. Электродинамика от Ампера до Эйнштейна.
По прошествии 90 лет классика Эдмунда Уиттекера «История эфира и электричества» получает соперничество, которое требует того, чтобы утвердиться в качестве нового стандартного произведения в истории электродинамики. В новой книге Оливье Дарригола прослеживается историческое развитие лекций Ампера перед Королевской Академией Наук и электродинамика движущихся тел сотрудника патентного бюро Берна во всех соответствующих поездах. Он компетентно информирует в удобоваримой части и открывает богатую первичную и вторичную литературу. Отдельные разделы (например, по феноменологическому взгляду на школу Неймана или по пониманию эксперимента Майкельсона-Морли) можно читать независимо, так что книгу, которая также доступна через хороший указатель предметов, можно использовать в качестве справочника. Каждая из девяти глав заканчивается серией выводов, посвященных большинству общих вопросов.
Что нового в том факте, что - помимо принятой недавно вторичной литературы - книга Дарригола отличается от книги Уиттекера? По сути, существуют три новые перспективы: взаимосвязь между теоретической и экспериментальной практиками разработана и характеризуется сравнениями (Фарадей против Ампера, Вебер против Неймана и т. д.). Это также дает понять, что и теория, и эксперимент обычно руководствуются одними и теми же основными методологическими принципами работающего исследователя. Во-вторых, электродинамика выделяется как проблемная область механического восстановления, которая долгое время не выходила из строя в электродинамике, но приспосабливалась к ней снова и снова в ходе своего развития. И, наконец, исследуется связь между различными часто конкурирующими традициями (такими как полевые и дистанционные агенты), область, в которой изображение Уиттекера, несомненно, очень односторонне укрепилось на британском (в отличие от континентального) отношении.
Автору удается убедительно продемонстрировать, что общение никогда не прерывалось и взаимное оплодотворение было нормой, тогда как совершенно независимые традиции или даже несоизмеримость точек зрения не могли быть установлены. Объяснение теории электронов Х. А. Лоренцем является лучшим примером: это был синтез различных британских и немецких традиций, и не случайно, что этот синтез был успешным в коммуникаторе и космополитом в Голландии.
Если есть что-то, что можно критиковать в этой превосходной книге, то, вероятно, это только цена.
Арне Ширрмахер
