การค้นพบของเขาถูกโต้แย้งอย่างดุเดือดในช่วงชีวิตของเขา
อิเล็กโทรไดนามิกส์จากแอมแปร์ถึงไอน์สไตน์ 20รับ100 Olivier Darrigol สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด: 2000 532 หน้า 75 ปอนด์, 130 ดอลลาร์
Maxwell (ซ้าย) และ Kelvin: Kelvin ต่อต้านแนวคิดของ Maxwell จนจบ เครดิต: MARY EVANS PICTURE LIBRARY
ในบรรดามรดกที่สืบทอดมายาวนานของวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่สิบเก้า สมการอิเล็กโทรไดนามิกของเจมส์ เคลิร์ก แมกซ์เวลล์ถือเป็นสถานที่พิเศษในหัวใจของนักฟิสิกส์มาช้านาน หนึ่งในนักฟิสิกส์ที่พูดตรงไปตรงมามากกว่าในปัจจุบันคือ Steven Weinberg ได้แย้งว่าสมการนี้ประกอบขึ้นจากข้อเท็จจริงที่ไม่เกิดขึ้นจริง โดยที่ฟิสิกส์ร่วมสมัยนั้นไม่สามารถจินตนาการได้ แต่น้อยกว่าเมื่อหนึ่งศตวรรษก่อน อนาคตอื่นๆ ที่ไม่ใช่ของแมกซ์เวลเลียนยังคงถูกจินตนาการ ไม่เพียงแต่โดยกวีและนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงเคลวินและเฮล์มโฮลทซ์ซึ่งเอฟเฟกต์ไฟฟ้าไดนามิกที่ทราบทั้งหมดเป็นผลมาจากแรง ซึ่งแตกต่างจากทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์
ในหนังสือเล่มล่าสุดของเขา Olivier Darrigol แสดงให้เห็นว่าในช่วงหัวเลี้ยวหัวต่อที่สำคัญในศตวรรษที่สิบเก้านักฟิสิกส์ชั้นนำดังกล่าวมีมุมมองที่เข้ากันไม่ได้ในแนวความคิดเกี่ยวกับธรรมชาติของไฟฟ้าและแม่เหล็กและโดยการขยายทิศทางของฟิสิกส์ในอนาคต เมื่อเวลาผ่านไป นักฟิสิกส์เริ่มสงสัยในมุมมองของแม็กซ์เวลล์จึงยอมรับทฤษฎีภาคสนาม ตามตัวอย่างที่กำหนดโดยเฮล์มโฮลทซ์ ซึ่งยอมรับความเหนือกว่าของแมกซ์เวลล์เหนือบัญชีของเขาเองในช่วงกลางทศวรรษ 1870 ในทางกลับกัน เคลวินไม่เคยยอมแพ้ แม้แต่หลังจากการสาธิตอันชาญฉลาดของ Hertz เกี่ยวกับการแพร่กระจายคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในอากาศ
ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา การค้นคว้าทางประวัติศาสตร์เกี่ยวกับต้นกำเนิด การค้นพบ และการยอมรับทฤษฎีของแมกซ์เวลล์ได้เปลี่ยนภาพลักษณ์ของเราเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ในยุควิกตอเรียที่เลวร้าย ด้วยแบบจำลองกลไกที่แปลกประหลาดซึ่งสร้างขึ้นเพื่อตอบสนองสิ่งที่เคลวินเรียกว่า “ความเหมาะสมของอีเทอร์ ดิพโซมาเนีย” ของการผจญภัยทางปัญญาเดิมพันสูง ไล่ตามโดยนักฟิสิกส์ในศูนย์วิทยาศาสตร์ทั่วยุโรป
หนังสือของดาร์ริโกลเป็นหนังสือเล่มแรก
ที่ใช้อธิบายงานนี้ในวงกว้าง และเป็นประวัติศาสตร์ที่ครอบคลุมเล่มแรกเกี่ยวกับอิเล็กโทรไดนามิกตั้งแต่ ET Whittaker’s A History of the Theories of Æther and Electricity (1910) ครอบคลุมช่วงเวลาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2363 ถึง พ.ศ. 2448 และเป็นภาคต่อตามลำดับเวลาของไฟฟ้าของ John Heilbron ในศตวรรษที่สิบเจ็ดและสิบแปด (1979) พัฒนาการที่สำคัญและจุดเปลี่ยนที่กล่าวถึง ได้แก่ กฎของแอมแปร์ แนวคิดเรื่องประจุและกระแสของฟาราเดย์ การเกิดขึ้นของวิธีการเชิงปริมาณใหม่ในเยอรมนี สมการของแมกซ์เวลล์ การทดลองของเฮิรตซ์ และการถือกำเนิดของอิเล็กตรอน
แต่ละหัวข้อเหล่านี้ได้รับการกล่าวถึงในเอกสารประกอบ แต่เพื่อให้เครดิตของ Darrigol ไม่เพียงแต่จะนำงานวิจัยนี้มารวมกันในการเล่าเรื่องที่มีประสิทธิภาพเท่านั้น แต่ยังต้องเติมเต็มในช่องว่างด้วย ตัวอย่างเช่น Darrigol กล่าวถึงการสืบสวนของ Helmholtz เกี่ยวกับRLและRLCวงจรที่ใช้ในการจำลองการหดตัวของกล้ามเนื้อ เนื่องจากเป็นแนวทางในการเปลี่ยนจากสรีรวิทยาเป็นฟิสิกส์อย่างมีประสิทธิภาพ การวิเคราะห์ของผู้เขียนเกี่ยวกับทฤษฎีอิเล็กโทรไดนามิกของเฮล์มโฮลทซ์ซึ่งได้รับแจ้งจากต้นฉบับที่เพิ่งค้นพบในกรุงเบอร์ลินนั้นมีความน่าสนใจเป็นพิเศษ มันแสดงให้เห็นว่า Helmholtz หลังจากตีความทฤษฎีของ Maxwell ใหม่ในแง่ของการกระทำทางไฟฟ้าในระยะไกลและสุญญากาศแบบโพลาไรซ์ที่ไร้ขีดจำกัด ทำให้เขาเชื่อมั่นว่าทฤษฎีหลังนี้เป็นทางเลือกเดียวสำหรับการวิจัยในอนาคต นี่เป็นเพียงตัวอย่างเดียวในหมู่นักไฟฟ้าไดนามิกหลายคนที่ตัดสินใจเลือก “ถูกต้อง” ด้วยเหตุผลที่ “ผิด”
ภาพรวมอย่างกว้างๆ ของ Darrigol เกี่ยวกับแนวคิดชั้นนำในยุคนั้นและความสัมพันธ์ระหว่างกันนั้นให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับการเกิดขึ้นและวิวัฒนาการของประเพณีการวิจัยเชิงทฤษฎีและเชิงทดลอง ในเวลาเดียวกัน มันเผยให้เห็นการตีความสมการของแมกซ์เวลล์ที่แตกต่างกันอย่างน่าทึ่งโดยนักฟิสิกส์ในอังกฤษและในทวีป ที่น่าสังเกตมากที่สุดคือ แนวคิดของแมกซ์เวลเลียนเรื่องการกระจัดไฟฟ้าและกระแสนั้นถูกเข้าใจผิดโดยนักฟิสิกส์ภาคพื้นทวีป ซึ่งรวมถึงเฮิรตซ์ ซึ่งหลังจากล้มเหลวในการทำความเข้าใจศักยภาพของแมกซ์เวลล์และของไหลตามสมมุติฐาน ได้ข้อสรุปที่มีชื่อเสียงว่าทฤษฎีของแมกซ์เวลล์คือระบบสมการของแมกซ์เวลล์ ที่บรรจุอยู่ในบทสรุปนี้เป็นมุมมองเชิงทฤษฎีใหม่ โดยพิจารณาจากความเป็นจริงทางกายภาพซึ่งจำลองได้ดีที่สุดด้วยสมการเชิงอนุพันธ์ และยกตัวอย่างโดยทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของเฮิรทซ์
สำหรับ Darrigol เอกภาพทางประวัติศาสตร์ของอิเล็กโทรไดนามิกเกิดขึ้นจากแนวความคิดและเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นตั้งแต่ Ampère ไปจนถึง Einstein ซึ่งเป็นจุดเชื่อมโยงที่เขาอดทนรอสำหรับผู้อ่าน น่าแปลกที่มีเพียงสองในเก้าบทเท่านั้นที่มีคณิตศาสตร์มากมาย บทหนึ่งอยู่ในทฤษฎีของแมกซ์เวลล์ อีกบทหนึ่งเกี่ยวกับทฤษฎีอิเล็กตรอน ใครก็ตามที่อ้างถึงข้อความต้นฉบับในพื้นที่เหล่านี้ต้องเผชิญกับคำศัพท์และสัญลักษณ์ที่สับสน ควบคู่ไปกับคณิตศาสตร์ที่แปลกประหลาด นักฟิสิกส์ในศตวรรษที่สิบเก้า Darrigol ตั้งข้อสังเกต มักจะงุนงงพอๆ กัน แต่เพื่อลดความรู้สึกไม่สบายของผู้อ่าน เขาจึงกำหนดหน่วยมาตรฐานและสัญกรณ์ ในขณะที่สังเกตถึงความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้น ถึงแม้ว่าผู้อ่านจะใช้สัญกรณ์ที่คุ้นเคย แบบฝึกหัดจำนวนมากก็ยังเหลือให้ผู้อ่าน แต่ครั้งหนึ่ง ไม่มีการประนีประนอมกับข้อเท็จจริงหรือประเด็นสำคัญ
ประเด็นหนึ่งที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ในประวัติศาสตร์ของ Darrigol เกี่ยวข้องกับทฤษฎีและการทดลองที่เกี่ยวพันกันอย่างใกล้ชิดในอิเล็กโทรไดนามิกส์ของศตวรรษที่ 19 ซึ่งแตกต่างจากข้อเท็จจริงที่ว่านักทฤษฎีชั้นนำทุกคนมีความกระตือรือร้นในห้องปฏิบัติการ จากการสังเกตว่านักไฟฟ้าพลศาสตร์แต่ละคนประสานกิจกรรมทางทฤษฎีและการทดลองอย่างไร ดาร์ริโกลนำเสนอหลักฐานว่ามีการใช้หลักการระเบียบวิธีแบบเดียวกันนี้กับทั้งทฤษฎีและการทดลอง ด้วยวิธีนี้ Darrigol อธิบายความสอดคล้องที่ลึกซึ้งระหว่างการปฏิบัติเชิงทฤษฎีและเชิงทดลองของ Ampère, Faraday, F. Neumann, W. Weber, Kelvin, Maxwell, Helmholtz และ Hertz
ทัวร์แบบมีไกด์ของ Darrigol เกี่ยวกับ “ยอดเขาอันสูงส่งของประวัติศาสตร์อิเล็กโทรไดนามิกส์” จะดึงดูดนักประวัติศาสตร์และนักปรัชญาวิทยาศาสตร์ เช่นเดียวกับนักฟิสิกส์ นักคณิตศาสตร์ และวิศวกรที่สนใจในต้นกำเนิดและวิวัฒนาการของทฤษฎีภาคสนาม ไม่ว่าใครจะรู้สึกอย่างไรเกี่ยวกับโอกาสสำหรับความสำเร็จของทางเลือกอื่นที่ไม่ใช่ของแมกซ์เวลเมื่อศตวรรษก่อน การวิเคราะห์อย่างมีข้อมูลของดาร์ริโกลเกี่ยวกับวิวัฒนาการของทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าและการทดลองแสดงให้เห็นถึงวิธีการที่ละเอียดอ่อนซึ่งสมการของแมกซ์เวลล์มากำหนดวิสัยทัศน์แห่งอนาคตได้อย่างมีประสิทธิภาพ 20รับ100
