Началось утро, разберемся с Кирхгофом, да поедем в город (часть 2)
Акт первый: Мир цепей и узлов (Кирхгоф, 1845)
Когда Густав Кирхгоф сформулировал свои знаменитые правила для электрических цепей, мир был относительно прост. Он мыслился в терминах «жидкостей» или «зарядов», текущих по проводам. Первое правило (закон токов) — это священный закон сохранения заряда для узла. Второе (закон напряжений) — это закон сохранения энергии для замкнутого контура, возведённый в абсолют. В этой картине всё учтено: источники ЭДС, резисторы, падения напряжения. Баланс мощностей — железный аргумент. Энергия, отданная источником, в точности равна теплу на сопротивлениях и работе внешних сил. Это был замкнутый, логически непротиворечивый мир теории цепей — идеальная инженерная парадигма.
Акт второй: Вторжение поля (Максвелл, 1861-1873)
Но в этот уютный мир проводов и токов вторгся Джеймс Клерк Максвелл со своей революционной идеей — полем. Энергия, утверждал он, локализована не в зарядах и токах, а в пространстве вокруг них, в самом электромагнитном поле. Его уравнения описывали динамику этого поля. Индукция — уже не просто «наведение ЭДС» в соседнем проводе, а фундаментальное свойство изменяющегося магнитного поля, порождающего вихревое электрическое поле (∇ × E = −∂B/∂t). Генрих Герц, подтвердивший существование электромагнитных волн, стал апостолом этой новой религии — религии поля. Однако для многих инженеров и даже физиков уравнения Максвелла оставались громоздкой математической абстракцией. Парадигма Кирхгофа была слишком удобной, чтобы от неё отказаться.
Акт третий: Неудачное перемирие (Лоренц, 1892-1904)
Хендрик Лоренц попытался стать миротворцем. В его электронной теории мир состоял из двух субстанций: неподвижного эфира, в котором «жили» поля Максвелла, и дискретных частиц-электронов, движущихся в этом эфире. Он вывел знаменитую силу Лоренца F = q(E + v × B), которая должна была стать тем самым мостом между миром частиц (механика Ньютона) и миром полей (уравнения Максвелла). Казалось, компромисс найден: поле действует на заряд, заряд движет телом.