Сам демон в комнате высокой сегодня посетил меня

[egovoru]

Амазон предлагает чуть ли не десяток биографий Джеймса Кларка Максвелла, из которых я выбрала ту, где демон присутствует прямо в заглавии. Она и написана частично от лица демона – автор, физик по образованию, поручил тому разъяснение ключевых физических концепций в интерлюдиях и примечаниях, дабы не нарушать плавное течение своего рассказа. (Кстати, оказывается, «Кларк» – это не второе имя, а первая фамилия, но «Кларком Максвеллом» Максвелла все же никто не называет).

Строго говоря, максвелловский демон – вовсе не максвелловский, то есть, это не Максвелл предложил назвать демоном гипотетическое существо из своего мысленного эксперимента, а его друг Уильям Томсон, впоследствии лорд Кельвин. Но Максвелл действительно придумал своего демона именно для того, чтобы продемонстрировать статистический, а не абсолютный, характер второго закона термодинамики. Ответ на мой вопрос из поста о Махе и Больцмане – откуда демон берет энергию для манипуляций дверью? – таков: ниоткуда, потому что демон ухитряется проделывать это, не совершая никакой работы (то есть, дверь не имеет массы и движется без трения).

Демон Максвелла в процессе своей деятельности. Сначала я подумала было, что он облачен в индийское дхоти, но потом поняла,
что это, конечно же, килт – ведь Максвелл был шотландцем!
Иллюстрация из статьи Darling и Hulburt (1955)

Мне трудно понять смысл демонстрации нарушения закона, предположительно действующего в реальном физическом мире, путем привлечения гипотетического существа, в реальном физическом мире заведомо невозможного. Но, судя по его неиссякающей популярности, мысленный эксперимент Максвелла оказался необычайно плодотворным.

Максвелл вообще не стеснялся использовать нереальные сущности в своих рассуждениях. Вот, например, какую механическую модель эфира он придумал (при помощи которой он и вывел потом свои знаменитые уравнения). Не то, что он считал, что эфир и в самом деле состоит из таких шестигранных «вертушек» (обычно «vortices» в трудах Маквелла переводят как «вихри», но этот перевод кажется мне неудачным), приводимых в движение шариками «частичек электричества». Важно было только то, что эта модель позволяла делать правильные количественные предсказания поведения эфира – в том числе, получить значение скорости света, очень близкое к экспериментальному. В существование эфира Максвелл верил до конца жизни, а вот Фарадей допускал, что, может, никакого эфира и нету – автор книжки приводит подтверждающую это цитату из лекции последнего.

Механическая модель эфира из нью-йоркского издания трудов Максвелла (1965), воспроизводящего кембриджское издание 1890 года
(фото Zwikki via Wiki Commons)

Наблюдения за коллегами привели меня к заключению, что успех в науке – да и вообще в жизни? – определяется, может быть, не столько интеллектуальной мощью человека, сколько его характером. Максвелл, похоже, обладал завидным душевным здоровьем, позволявшим ему, в частности, конструктивно воспринимать критику. И вообще: «Максвелл был не просто великим ученым, а выдающимся человеком, с которым, видимо, было приятно дружить» :)

Автор книжки, Брайан Клегг, живописует портрет своего героя почти без всякого фона, то есть, не рассказывает нам о социальном устройстве викторианского общества. Но мне все равно бросилось в глаза, как много тогда делалось для народного образования. В частности, в обязанности Максвелла как профессора в Королевском колледже Лондона в 1860-е годы входили еженедельные вечерние лекции для рабочих, желавших получить дополнительное образование. Еще одна интересная деталь: жалованье профессора позволило Максвеллу нанять человека для преподавания студентам, дабы освободить себе время для научной работы – и такая практика тогда была в норме вещей.

Много раз на протяжении своей книжки Клегг повторяет, что Максвелл был первым, кто начал превращать физику в то, чем она является сегодня: в деятельность по созданию математических моделей, позволяющих предсказывать поведение физической реальности. У меня сразу же возник вопрос: а как же Ньютон? Клегг неохотно признает, что Ньютон – конечно, да, но все же он был математиком, а не физиком, и в подтверждение сравнивает домашние библиотеки Ньютона и Максвелла (у первого было только 100 книг по физике из более двух тысяч в его владении, а у второго – половина всех имевшихся; но едва ли это сравнение корректно в силу анахронизма). Как бы то ни было, другие викторианские физики математику знали настолько плохо, что некий американец, уже после смерти Максвелла приехавший в Кембридж в надежде подучиться электромагнетизму у его коллег, ничего не добился, пока не отправился в Берлин к Гельмгольцу.

В заключение похвалю литературный стиль биографа – его язык не только ясен, но и благозвучен, что не часто встречается у авторов научно-популярной литературы. Он написал еще много книг – некоторые переведены на русский, но, кажется, не биография Максвелла. А может, вы уже прочли какие-то из них?

Comments

[greygreengo.livejournal.com]

Есть в Англии викторианской
Налет учености своей
Все мысли следуют за ней
По-видимому не напрасно.
Тут где-то Дарвин процветал
И в путевых своих заметках
На корабле из кругосветки
Он эволюцию всем дал.
Научный путь суров и строг
Своим он следует законам
И Фарадей за Гамильтоном
Приходят в мир — всему свой срок.

Но Дж. К. Максвел всех хитрей
Он навыдумывал чертей.

[abolin.livejournal.com]

>>успех... определяется не столько интеллектуальной мощью человека, сколько его характером

Похоже на предположение, что "успех" животного может определятся одним признаком, причём — безотносительно от условий среды обитания

[alex-new-york.livejournal.com]

«Мне трудно понять смысл демонстрации нарушения закона, предположительно действующего в реальном физическом мире, путем привлечения гипотетического существа, в реальном физическом мире заведомо невозможного.»

Почему невозможного? Нет ничего принципиально невозможного в том, чтобы сконструировать устройство, детектирующее присутствие летящей к крошечной дверце молекулы газа с той или другой стороны дверцы, и открывающего эту дверцу избирательно, понемногу собирая все молекулы по одну сторону дверцы

Тонкость тут не в невозможности этого устройства, а в том, что оно заведомо не может быть гамильтоновой системой, а может быть лишь диссипативной — и за сбор молекул по одну сторону дверцы придется платить производством энтропии уже самим устройством

[alaev.livejournal.com]

Так-то можно попробовать представить себе мембрану, которая быстрые молекулы будет отталкивать, а медленные пропускать. Или наоборот.

[egovoru.livejournal.com]

Не очень понятно, как такую мембрану можно сконструировать? Как она будет измерять скорость молекул?

[alaev.livejournal.com]

Иногда "измеряют" сами физические свойства вещества. Если об воду ударяется предмет с высокой скоростью, происходит удар почти как о твёрдую поверхность. А если медленно погружать туда пальцы, ничего похожего на удар вы не почувствуете.

То же самое касается воздуха. Ходя по комнате, вы его не замечаете. А самолёт его очень даже замечает.

[egovoru.livejournal.com]

Ну да, потому и невозможной, что к такому устройству придется подводить энергию извне!

[alex-new-york.livejournal.com]

Да. Целенаправленное поведение — живого ли существа, машины ли — заведомо не гамильтоново. Наблюдение, измерение, анализ, принятие решения и его реализация, — всё это требует энергозатрат и производства тепла. Поэтому в замкнутой системе без протока энергии и тепловых градиентов целенаправленное поведение быстро заканчивается установлением теплового равновесия. Жизнь на поверхности Земли не смогла бы зародиться и развиваться если бы не находилась на границе раскаленного солнца и земных недр по одну сторону и космического холода по другую сторону

[egovoru.livejournal.com]

Примечательно, что тогдашних физиков невозможность демона Максвелла нисколько не смутила. Они прекрасно понимали его невозможность, но все равно сочли такой мысленный эксперимент убедительным!

[serge no (from livejournal.com)]

Почему? Предполагается ведь, что функционирование демона не приводит к совершению системой механической работы. А сам он может использовать какую-нибудь внутреннюю энергию, мало ли. Ту же разницу давлений не пропускаемых молекул на дверцу, например. Выяснение того, что при этом таки не нарушается второе начало термодинамики, требует нетривиальных подсчётов.

[egovoru.livejournal.com]

Если демон использует свою внутреннюю энергию, рано или поздно она кончится, с чем кончится и его деятельность.

[Алексей Орлов (from livejournal.com)]

>> Еще одна интересная деталь: жалованье профессора позволило Максвеллу нанять человека для преподавания студентам, дабы освободить себе время для научной работы – и такая практика тогда была в норме вещей.

А вот это дело! Остается понять, отчего вдруг профессора (или это их начальство?) придумали разбазаривать личное время на чтение лекций в аудитории. И почему они продолжают это в эпоху интернета и видеозаписи.

[egovoru.livejournal.com]

Так ведь профессора и нанимают для того, чтобы он читал лекции студентам - какое у него может быть личное время?

[Алексей Орлов (from livejournal.com)]

Я не о том, для чего нанимают профессора. Я о вызывающе неэффективном использовании профессорского времени. На лекции целому потоку, обратной связи все равно нет. Лекцию можно заменить видеозаписью, снабдить транскриптом. А не работать профессору говорящим попугаем.

Тут самое время задать вопрос "кому выгодно", но под рукой нет ни одного профессора...

[alaev.livejournal.com]

Хорошие лекции часто предполагают некоторые изменения в изложении, связанные с последними открытиями, новостями науки, или с вопросами аудитории, или с какой-то новой мыслью у самого лектора и т.д. В устном варианте ничего не стоит добавить пару лишних фраз, а тщательно спланированную видеолекцию нужно перезаписывать.

Конечно, если лекция превращается в чистое зачитывание конспекта, причём повторяющееся из года в год, смысл устной формы начинает таять.

Если говорить про математику, то там очень важным является вывод формул, это отчасти механическая процедура. Примерно как накладка швов у хирурга. Живой хирург, на твоих глазах шьющий тело, даёт намного больше визуальной информации, чем фильм про хирурга (мне так кажется).

[egovoru.livejournal.com]

"Примерно как накладка швов у хирурга. Живой хирург, на твоих глазах шьющий тело, даёт намного больше визуальной информации, чем фильм про хирурга (мне так кажется)"

Вот, и мне тоже так кажется! Все-таки, как мы ни склонны к восприятию иллюзий, до конца нас не обманешь :)

[abolin.livejournal.com]

>>Остается понять, отчего

оттого, что "лекция", технически, в первую очередь — нечто вроде "индоктринации", объединение группы в общем знаковом пространстве

[ablertus.livejournal.com]

Вы будете смеяться, но Конан - это не первая фамилия, и не второе имя, а ТРЕТЬЕ имя. Полное имя писателя при крещении - Arthur Ignatius Conan. А Дойл - распространенная ирландская фамилия. И имя Конан - тоже ирландское.

Впрочем, любитель мистификаций и тут не упустил случая запутать публику:

Steven Doyle, publisher of The Baker Street Journal, wrote: "Conan was Arthur's middle name. Shortly after he graduated from high school he began using Conan as a sort of surname. But technically his last name is simply 'Doyle'."

[egovoru.livejournal.com]

Спасибо за поправку! Не помню уже, откуда я взяла, что это фамилия - кажется, из какой-то биографии, но, видимо, то ли сама что-то перепутала, то ли биограф был не в курсе. Позже исправлю это в посте тоже.

[serge no (from livejournal.com)]

Составители статьи о нём в английской версии Википедии, похоже, не в курсе до сих пор, можно их просветить. )
"His father was a man of comfortable means of the Clerk family of Penicuik, holders of the baronetcy of Clerk of Penicuik. His father's brother was the 6th baronet. He had been born "John Clerk", adding "Maxwell" to his own after he inherited (as an infant in 1793) the Middlebie estate, a Maxwell property in Dumfriesshire."

Демоническая наука

[livejournal.livejournal.com]

User vlkamov referenced to your post from Демоническая наука (https://vlkamov.livejournal.com/3076704.html) saying: [...] < ---------- начало перепоста ----------- > Сам демон в комнате высокой сегодня посетил меня [...]

Демоническая наука

[livejournal.livejournal.com]

User vlkamov referenced to your post from Демоническая наука (https://vlkamov.livejournal.com/3077005.html) saying: [...] < ---------- начало перепоста ----------- > Сам демон в комнате высокой сегодня посетил меня [...]

[warlen.livejournal.com]

> Вот, например, какую механическую модель эфира он придумал

> (при помощи которой он и вывел потом свои знаменитые уравнения).

Не он один. В его время такие модели многие придумывали. Механистическое мышление трудно сдавало позиции, люди привыкли иметь дело с твердыми телами, поэтому и эфир пытались представить себе в виде пазов и шариков. Или в виде рычагов и колес. Кто-то сказал по поводу другой похожей модели: "Впечатление такое, что читаешь описание механического цеха."

> Максвелл был не просто великим ученым, а выдающимся человеком,

> с которым, видимо, было приятно дружить.

Неожиданно. Я читал его стихи. Да, он и стихи писал, правда, большая часть не переведена на русский. Так вот, стихи у него какие-то неприятные. Довольно цинично, и это не обаятельный цинизм. Во всяком случае, мне так показалось.

[egovoru.livejournal.com]

"Механистическое мышление трудно сдавало позиции, люди привыкли иметь дело с твердыми телами, поэтому и эфир пытались представить себе в виде пазов и шариков"

Автор книжки пишет, что Максвелл вообще-то не думал, что эфир состоит из таких механических частей; он просто использовал механическую модель, чтобы вывести уравнения.

Что же касается личности Максвелла, то тут мне трудно что-то сказать, потому что никакой другой его биографии или воспоминаний современников я не читала - может, это просто автор книжки показывает его таким? Но факт, что у М. были близкие друзья, с которыми он дружил всю жизнь, особенно Томсон и кто-то еще другой, не такой известный (я уже забыла его имя). В какой-то другой книжке мне попадался текст письма М. одному из них о Больцмане, так вот этот текст был, действительно, довольно пренебрежительный, но не направленный против Больцмана лично, а против всей немецкой физики как таковой, которую автор письма считал третьесортной.

[warlen.livejournal.com]

Вот что о характере Максвелла, написал его биограф:

The leading note of Maxwell's character is a grand simplicity. But in attemting to anayse it we find a complex of qualities which exist separately in smaller men. Extraordinary gentleness is combined with keen penetration, wonderful activity with a no less wonderful repose, personal humility and modesty with intellectual scorn. His deep reverse in common intercourse was commensurate with the fulness of his occasional outporting to those he loved. His tenderness for all living things was deep and instinctive; from earlies childhood he could not hurt a fly. Not less instinctive was the sense of equality amongst all human beings, which underlay the plainnessof his address. But, on the other hand, his respect for the actual order of the world and for the wisdom of the past, was at least steadfast as his faith in progress. While fearkess in speculation, he was strongly conservative in practice.

Лейтмотив характера Максвелла – величественная простота. Но, пытаясь проанализировать его, мы обнаруживаем комплекс качеств, которые по отдельности существуют у людей меньшего роста. Необычайная мягкость сочетается с острой проницательностью, замечательная активность – с не менее замечательным покоем, личное смирение и скромность – с интеллектуальным презрением. Его глубокая отстраненность в общении была соразмерна полноте его случайных экспромтов по отношению к тем, кого он любил. Его нежность ко всему живому была глубокой и инстинктивной; с раннего детства он не мог обидеть и мухи. Не менее инстинктивным было и чувство равенства всех людей, лежащее в основе простоты его обращения. Но, с другой стороны, его уважение к действительному порядку мира и к мудрости прошлого было не менее непоколебимым, чем его вера в прогресс. Будучи бесстрашным в размышлениях, он был ярым консерватором на практике.

Может быть, в стихах под псевдонимом он пытался преодолеть свои обычные мягкость и застенчивость.