На заседании сэр Давид Брюстер говорил о тройном спектре. Он был убежден в том, что спектр составлен из трех цветов — красного, синего и желтого, а все промежуточные цвета суть порождение их сочетаний, например, зеленый есть смесь синего и желтого.
Джеймс сидел как на иголках. Его так и подмывало встать и показать всем свой цветовой волчок, с помощью которого можно было легко опровергнуть тезисы Брюстера. Однако вечером того же дня Брюстер ожидался у Рамзая, и Максвелл мог продемонстрировать цветовой волчок и там, чтобы не выглядеть слишком развязным на заседании.
Дальше Брюстер перешел к критике других теорий цветов и наиболее подробно остановился на взглядах Вевелла. Он выразил Вевеллу свое глубокое сочувствие по поводу его болезни и прямо на заседании порекомендовал обратиться к профессору Вертману в Женеве, крупнейшему в мире специалисту, который один только может помочь бедному мистеру Вевеллу, страдающему, очевидно, цветовой слепотой.
Грохоча пюпитрами, багровый Вевелл вылетел из зала, чтобы избежать публичной ссоры, и Джеймсу после этого осталось только ждать конца заседания и вечера, чтобы в спокойной обстановке изложить свои взгляды по теории цветов и доказать их с помощью цветового волчка.
После Брюстера дерзнул выступить лишь осторожнейший и дипломатичнейший Стокс, который сделал несколько вежливых замечаний по теории Брюстера, довольно безобидных; но распалившийся Брюстер решил, что Стокс подвергает сомнению точность его экспериментов. Он так и заявил репортерам газет.
Вечером Джеймс с цветовым волчком был у Рамзаев, однако Брюстер не явился, неизвестно по каким причинам. С Томсоном также встретиться не удалось, и только буквально накануне отъезда Джеймс получил от него приятное письмо.
По пути из Глазго в Кембридж, на станции в Холбруке, возле Дерби, Джеймс пишет отцу письмо, где после описания заседания делает приписку:
«Я привожу в порядок свою электрическую математику, и мне уже ясны некоторые вещи, которые прежде были довольно туманными; но мне не хватает времени на это, поскольку сейчас я много читаю по теплу и жидкостям, чтобы не наврать в моих лекциях... Получил длинное письмо от Томсона о цветах и электричестве. Он начинает верить в мою теорию относительно того, что все цвета можно свести к трем стандартным, и он очень рад, что я буду браконьерствовать в его электрических заповедниках...»
Великая вещь — дружба, особенно научная дружба!
Вильям Томсон, будущий лорд Кельвин, разрешает своему молодому собрату по науке и другу Джеймсу Клерку Максвеллу поохотиться в его заповедных угодьях и благородно сообщает ему не известные еще никому места, где водится наиболее крупная дичь. Более того, в некоторых случаях дичь уже взята на мушку...
«Электрический браконьер» возвращается в Кембридж, чтобы сдать экзамены на право стать досточтимым «феллоу» колледжа — членом совета колледжа. Экзамены сур вы, но Максвелл легко выдерживает их и становится одним из трех математиков-бакалавров, которые стали членами колледжа, будучи бакалаврами всего лишь второго года.
С сентября 1855 года Максвелл — член совета колледжа, «феллоу». Это большая честь — теперь он обедает за высоким столом в Тринити-холле, переместившись с более низкого стипендиатского стола. Но и новые обязанности: он берет на себя обет безбрачия! Монастырские законы Кембриджа суровы, хотя в двадцать четыре года обет безбрачия не кажется чем-то сильно обременяющим.
Новый «феллоу» сразу назначен читать труднейшие главы курсов гидростатики и оптики наиболее способным студентам третьего года — отнюдь не легкое занятие. Приходится отказаться, «чтобы не наврать в лекциях», от частных учеников. А нужно еще готовить к экзаменам по арифметике, алгебре и т.п. «пассменов», готовить им вопросники и просматривать их сочинения.
И еще одно занятие, отвлекающее от электрических теорий, но отнюдь не бесполезное, — работа над предложенной Макмилланом книгой по оптике. Он составил несколько планов и написал часть рукописи этой книги.
Большие потери времени на «Оптику» и лекции, подготовку к ним отвлекали его от главного сейчас — от электромагнитных теорий. Отцовское «Не позволяй ручью бить в берега» стояло перед ним, и, однажды заявив: «Я не намерен иметь ничего общего с оптикой!», он забрасывает начатую рукопись и снова принимается за Пуассона и систематизирование своих собственных идей относительно фарадеевских силовых линий.
После столь счастливого оборота дела с Томсоном Джеймс получил возможность обнародовать свои мысли по электродинамике.
Первый «электрический» год Джеймса заканчивался его докладом в Философском обществе Кембриджа. Он пишет отцу:
«Трин. Колл. 11 декабря 1855
Вчера вечером прочел лекцию о силовых линиях в Философском. Отложил вторую часть на следующий семестр. Я нарисовал целую кучу линий с помощью простой уловки, сделав это довольно точно без всяких вычислений...»
Он чувствует себя внутренне обязанным Томсону, первому математику, признавшему силовые линии Фарадея, показавшему, что с помощью этой «дикой» концепции могут быть получены правильные результаты, не противоречащие проверенным на опытах результатам сторонников «дальнодействия».
Однако не все нравится Джеймсу в теории Томсона — в ней силовые линии исходили из полюсов магнитов и заряженных тел, как от нагретого тела исходит тепло: Томсон построил свою электрическую модель на основе тепловых аналогий. Джеймсу электрические явления тепловых не напоминали; движение электричества напоминало ему быстрый бег ручьев, спокойное течение Кема, загадочные воронки и водовороты.
Джеймс принял другую модель — силовые линии уподоблялись течению некой несжимаемой жидкости, и эта жидкость, казалось, кровью наполняла абстрактные силовые линии и трубки, давала им реальную силу, делала их упругими, похожими на мышцы...
...Да, Максвеллу «ток» электричества и магнетизма напоминал течение реки, несущей свои воды спокойно и степенно, когда далеки берега, ревущей в стремительном потоке, когда она стеснена скалами, вихрящейся в водоворотах, втягивающих в себя желто-зеленые листья, сметенные осенним ветром с каменных мостовых Кембриджа...
Несжимаемая жидкость, и похожая и непохожая на воду, — таков в первой статье Максвелла образ электричества.
Электрогидравлическая аналогия увлекла Максвелла, быть может, и потому, что на ее непротоптанной тропе он все-таки не чувствовал себя совсем одиноким. Где-то впереди почти физически ощущал Максвелл плотную спину своего предшественника Ома.
Георг Симон Ом, видимо, первым воспользовался представлениями гидродинамики для объяснения законов электрического тока. И как в гидродинамике количество жидкости, проходящей в единицу времени через трубку, пропорционально гидравлическому напору и обратно пропорционально гидравлическому сопротивлению, так и у Ома сила тока была пропорциональна напряжению между концами проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению.
Такая аналогия была очень кстати Максвеллу. Там, в гидродинамике, была уже разработана теория трубок, в которых течет жидкость. При сужении сечения трубки скорость течения жидкости в ней увеличивалась.
Подставив вместо скорости величину электрической или магнитной силы, Максвелл пришел к своей электрогидравлической аналогии. Различие в давлениях жидкости представляло различие в электрическом давлении, или «разность потенциалов». Через эластичные стенки передавалось от трубки к трубке давление. Так моделировалась электростатическая индукция. Теперь пространство между зарядами или магнитными полюсами Максвелл заполнял гипотетической жидкостью, текущей по силовым трубкам. Некоторые трубки замкнуты сами на себя, и в них свершается постоянная циркуляция жидкости. А некоторые трубки не замкнуты, и в них «жидкость на одной стороне постоянно восполняется из неизвестного источника, а на другом — втекает в неизвестный резервуар».