Электромагнитные волны

Сначала теория Максвелла не пользовалась поддержкой большинства ведущих физиков, которые оставались сторонниками мгновенной передачи взаимодействий через пустоту.

Чтобы кардинально новая теория получила признание, она должна предсказать нечто, доселе неизвестное. Из теории Максвелла вытекала неизбежность существования электромагнитных волн — процесса распространения в пространстве взаимосвязанных и рождающих друг друга электрического и магнитного полей.

О существовании электромагнитных волн первым объявил Максвелл. А в 1938 году сотрудники библиотеки Лондонского Королевского общества нашли запечатанный конверт, датированный 1832 годом, с надписью: «Новые воззрения, подлежащие в настоящее время хранению в архивах Королевского общества». Там было послание Фарадея потомкам, в котором он сообщал о своей уверенности в существовании электромагнитных волн и сожалел, что современники не готовы разделить его взгляды.

Подобно тому, как по поверхности воды начнут распространяться волны, если в одном месте создать начальное возмущение (например, бросив камень или покачав поплавок), для возбуждения электромагнитной волны тоже необходимо создать начальное возмущение полей, чего можно добиться, перемещая заряд с ускорением. Максвелл доказал, что необходимым и достаточным условием излучения является движение заряда с ускорением, причем интенсивность излучения пропорциональна квадрату ускорения.

Из уравнений Максвелла следовало, что скорость этих волн определяется универсальными постоянными, входящими в уравнения электрического и магнитного полей, а числовое значение этой скорости совпадает со скоростью света, достаточно точно измеренной за 15 лет до появления теории Максвелла. Совпадение этих скоростей стало одной из причин, приведших Максвелла к выводу: свет — это электромагнитные волны.

Чтобы убедиться в достоверности теории электромагнитных полей Максвелла, надо было получить на опыте электромагнитные волны и надежно зарегистрировать их.

Это удалось сделать Генриху Герцу. С 1885 по 1889 годы, уже после смерти Максвелла, Герц провёл серию своих знаменитых опытов, доказавших реальность электромагнитных волн. Герц сразу стал одним из самых популярных ученых, а электромагнитное поле получило наконец признание.

Интересно, что сам Герц начинал свои опыты как противник теории Максвелла. Он намеревался опровергнуть эту теорию, но, как честный ученый, в конце концов её признал: «Маэстро Максвелл был прав — есть эти таинственные электромагнитные волны, которые мы не можем видеть невооруженным глазом. Но они там».

 

Герцу удалось не только обнаружить волны, но и измерить скорость их распространения, а также исследовать их отражение и преломление, происходящие в соответствии с законами оптики. Герц умер в неполные 37 лет от заражения крови.

Забавно, но Герц считал, что его открытия в смысле практических приложений абсолютно бесполезны. Однако менее чем через 7 лет, но уже после смерти Герца, 7 мая 1895 года, Александр Степанович Попов продемонстрировал сконструированный им радиоприемник. А еще через 6 лет Маркони провел сеанс радиосвязи через Атлантический океан, в то время как большинство ученых считали, что радиосвязь возможна только в зоне прямой видимости. Помог неизвестный тогда эффект: радиоволны достаточно низкой частоты могут отражаться от ионосферы и огибать весь земной шар. Благодаря энергии и предприимчивости Маркони за считанные годы радио вошло в жизнь людей, стало привычным. А сегодня без использования электромагнитных волн мы уже не мыслим свою жизнь.