Экспериментальное исследование, с помощью которого Ампер установил законы механического действия между электрическими токами, является одним из наиболее блестящих достижений в науке.

Всё вместе, и теория, и эксперимент, полностью созревшие и оснащённые, как будто выскочили из головы «Ньютона электричества». Совершенные по форме и неуязвимые по точности, эти результаты были сведены в одну формулу, из которой можно вывести все явления и которая должна навсегда остаться фундаментальной формулой электродинамики.

Метод Ампера, однако, хотя и представлен в индуктивной форме, не позволяет проследить процесс образования идей, характеризующий этот метод. Мы с трудом можем поверить в то, что Ампер на самом деле открыл закон действия лишь с помощью экспериментов, им описанных. Мы вынуждены заподозрить (впрочем, он и сам признается в этом ¹), что он открыл свой закон каким-то способом, оставшимся для нас нераскрытым, и что построив впоследствии безупречное доказательство, он удалил все следы лесов, с помощью которых возвёл его.

¹ Théorie des phénomênes Élecirodynamiques, p. 9.

Фарадей же, наоборот, демонстрирует нам неудачные свои эксперименты наряду с удачными и незрелые свои идеи наряду с развитыми; поэтому читатель, каким бы он ни был менее способным по сравнению с Фарадеем в отношении индуктивного мышления, испытывает скорее симпатию, нежели чувство восхищения, и искушение поверить, что при удачном стечении обстоятельств он и сам стал бы первооткрывателем. Поэтому каждому изучающему следовало бы прочитать труды Ампера в качестве великолепного образца научного стиля изложения открытия, но ему следовало бы изучить и Фарадея тоже для культивирования научного духа на основе тех действий и противодействий, которые будут происходить между фактами, открываемыми ему Фарадеем, и идеями, зарождающимися в его собственном мозгу.

Возможно, большую пользу науке принесло то, что Фарадей, хотя и глубоко осознавший фундаментальные свойства пространства, времени и силы, не был профессиональным (professed) математиком. У него не возникало искушения входить во многие интересные исследования в области чистой математики, которые подсказали бы ему его открытия, если бы они были представлены в математической форме, и он не чувствовал потребности втискивать свои результаты в приемлемые - по математическим нормам того времени - формы, т.е. выражать их в виде, доступном для нападок со стороны математиков. Благодаря этому он был оставлен в покое и мог делать работу, ему присущую,- находить соответствие между своими идеями и своими фактами, прибегая к языку естественному, а не профессиональному.

Главным образом в надежде положить эти идеи в основу математической теории взялся я за настоящий трактат.

529. Мы привыкли считать, что мир состоит из отдельных частей; поэтому обычно математики начинают с рассмотрения отдельной частицы, постигают её связь с другой частицей и так далее. Обычно такой подход считается наиболее естественным.

Однако для того, чтобы вообразить какую-то частицу, требуется прибегнуть к некоторому процессу абстрагирования, ибо все наши восприятия относятся к телам протяжённым, и идея целого, существующая в нашем сознании на данный момент, возможно, столь же первична, как и представление о любой вещи, обладающей индивидуальными свойствами. Поэтому может существовать математический метод, где, отправляясь от целого, мы переходим к его частям вместо того, чтобы идти от частей к целому. Например, Евклид в своей первой книге представляет себе линию как след, прочерчиваемый точкой, поверхность - как место, заметаемое линией, а объём - как область, производимую поверхностью. Но он также определяет поверхность как границу объёма, линию - как край поверхности и точку - как конец линии.

Аналогичным способом мы можем представить себе и потенциал материальной системы как функцию, найденную с помощью определённой процедуры интегрирования, где учитываются массы тел, помещённых в поле, или же мы можем предположить, что эти массы сами по себе лишены иного математического смысла, кроме того, что они равны объёмному интегралу от 1/(4π)⋅∇²Ψ, где Ψ - потенциал.

Изучая электричество, мы можем пользоваться формулами, содержащими такие величины, как расстояния между определёнными телами, или такие, как электризация или токи в этих телах, но мы можем также пользоваться формулами, содержащими совсем другие величины, каждая из которых непрерывна во всём пространстве.

Математические операции, применяемые в первом методе,- это интегрирование вдоль линий, по поверхностям и по ограниченным объёмам пространства, а во втором методе - это дифференциальные уравнения в частных производных и интегрирование по всему пространству.

Метод Фарадея, по-видимому, органически связан со вторым подходом. Фарадей никогда не рассматривает тела, между которыми не существует ничего, кроме расстояния, и которые действуют друг на друга лишь в соответствии с некоторой функцией этого расстояния. Он представляет себе всё пространство как некое поле силы, силовые линии которого в общем случае оказываются криволинейными, а линии, обусловленные каким-то определённым телом,- исходящими из него во все стороны в направлениях, изменяющихся под влиянием присутствия других тел. Фарадей даже говорит ² о принадлежащих телу силовых линиях в известном смысле как о частях самого этого тела, так что при его действии на удалённые тела нельзя сказать, что оно действует там, где его нет. Однако не это составляет главную, определяющую идею, связанную с Фарадеем. Я думаю, он, скорее всего, хотел сказать, что поле пространства заполнено силовыми линиями, расположение которых зависит от расположения тел в этом поле, а электрическое и механическое воздействие на каждое тело определяется силовыми линиями, в это тело упирающимися.

²Exp. Res., vol. II, p. 293; vol III, p. 447.

ЯВЛЕНИЯ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИНДУКЦИИ³

³ Прочтите у Фарадея Experimental Researches, Series I and II.

530.

1. Индукция путём изменения первичного тока

Пусть имеются два проводящих контура - первичный и вторичный. Первичный контур соединён с вольтовой батареей, и ток в нём можно создавать, поддерживать, прекращать или менять на обратный. Во вторичный контур включается гальванометр, регистрирующий любые токи, которые могут сформироваться в контуре. Этот гальванометр помещается на таком удалении от всех частей первичного контура, что первичный ток не оказывает никакого прямого влияния на его показания.

Пусть какая-то часть первичного контура состоит из прямого провода, какая-то часть вторичного контура тоже состоит из прямого провода, расположенного рядом с первым, параллельно ему; остальные же части контуров находятся на значительном расстоянии друг от друга.

Установлено, что в момент посылки тока через прямой провод первичного контура гальванометр вторичного контура регистрирует во вторичном прямом проводе ток противоположного направления. Он называется индуцированным током. Если первичный ток поддерживается постоянным, индуцированный ток быстро исчезает и первичный ток, по-видимому, не производит никакого эффекта на вторичный контур. Если затем прервать первичный ток, то наблюдается появление вторичного тока в том же направлении, в котором протекал первичный ток. Каждое изменение первичного тока производит электродвижущую силу во вторичном контуре. При увеличении первичного тока электродвижущая сила направлена противоположно току, а при уменьшении - в том же самом направлении, что и ток. Когда же первичный ток постоянен, электродвижущая сила отсутствует.

Если сблизить провода, эти эффекты индукции увеличиваются. Они также возрастают при образовании из проводов двух кольцевых витков или спиральных катушек, близко расположенных друг к другу. А при помещении внутрь этих витков (катушек) железного стержня или пучка железных проволок отмеченные выше эффекты возрастают ещё сильнее.