Глава 9
Столкновения
Истинная логика нашего мира – правильный подсчет вероятностей.
Джеймс Клерк Максвелл
В феврале средняя температура воды в Северном море в районе Абердина на северо-восточном побережье Шотландии составляет 6 °C. Температура воды у британских берегов в это время года вообще не слишком высока, но Северное море, куда практически не доходят теплые воды Гольфстрима, остается особенно холодным. Абердин находится на 57-м градусе северной широты, а это значит, что даже в полдень зимой солнце едва поднимается на десять градусов над горизонтом и остается на небе всего на восемь часов. Температура воздуха над водой колеблется в районе нуля.
В феврале 1857 года, в то самое время, когда Рудольф Клаузиус искал физическое объяснение тому, почему тела кажутся теплыми или холодными, двадцатипятилетний Джеймс Клерк Максвелл, недавно назначенный на должность профессора натурфилософии в Маришаль-колледж в Абердине, гулял у подножия черных утесов, стоящих вдоль побережья к югу от города. Остановившись, он снял часть одежды и погрузился в холодные воды, чтобы осуществить “второе купание в сезоне”. Взбодренный, он перешел к “гимнастическим упражнениям”.
Джеймс Клерк Максвелл был на 15 лет моложе всех остальных преподавателей престижного Маришаль-колледжа, который к 1850-м годам занял роскошное гранитное здание, по сей день остающееся доминантой Абердина. Чтобы стать профессором, Максвелл должен был получить одобрение лорда-адвоката и министра внутренних дел Великобритании. Проблем не возникло, поскольку талант Максвелла к физике и математике был давно очевиден. Максвелл родился в 1831 году в семье достаточно состоятельных землевладельцев, среди предков которых были деятели шотландского Просвещения XVIII века. Он написал свою первую научную работу, трактат об овалах и эллипсах Декарта, когда ему было всего четырнадцать лет. Ее приняло Эдинбургское королевское общество, однако в силу возраста Максвелл не получил возможности посетить заседание, на котором ее обсуждали ведущие ученые Шотландии. Впрочем, он счел бы такое мероприятие обременительным, ведь он рос одиноким и стеснительным ребенком, поскольку его мать умерла от рака брюшины, когда ему было восемь, и первыми его учителями стали частные преподаватели, которые занимались с ним в отцовском имении Гленлэр на юго-западе Шотландии. Друживший с ним в детстве Льюис Кэмпбелл вспоминал, что Максвелл был близорук и, несмотря на искренность и дружелюбие, обладал не слишком развитыми коммуникативными навыками. “В обычной беседе он давал непрямые и малопонятные ответы, часто неохотно, – вспоминал Кэмпбелл. – <…> За столом он нередко казался отсутствующим и был поглощен наблюдением за преломлением света в чашах для ополаскивания рук”.
И все же, когда он пришел преподавать в Абердин, получив образование в университетах Эдинбурга и Кембриджа, все знакомые с ним математики и физики уже разглядели за внешней неловкостью уникальный ум, в котором способность к абстрактной математике сочеталась с любовью к проведению домашних экспериментов. Максвелл в равной степени непринужденно писал о топологической геометрии и изготавливал цветные диски, которые затем вращал, чтобы продемонстрировать, что, сливаясь друг с другом, красный, синий и зеленый цвета в сочетании дают белый.
Вопрос о том, что такое теплота и почему она перемещается из горячей зоны в холодную, не интересовал Максвелла до приезда в Абердин. Он привлек его внимание из практических педагогических соображений. Теплота изучалась в рамках курса натурфилософии в Маришаль-колледже, и, стремясь преподавать предмет как можно лучше, Максвелл разработал серию экспериментов, которые можно было провести вместе со студентами. В ходе одного из них определялось количество теплоты, необходимое для плавления или кипения различных веществ. Эксперимент оказался успешным.
Вскоре после того, как Максвелл занял должность в Абердине, он начал ухаживать за дочерью своего начальника. Ректор Маришаль-колледжа, священник шотландской церкви Дэниел Дьюар, был такого высокого мнения о молодом преподавателе, что несколько раз приглашал его в гости, а затем предложил ему присоединиться к своей семье на отдыхе на юго-западе Шотландии. Во время этих визитов Максвелл сблизился с дочерью Дьюара Кэтрин Мэри, которая в свои 32 года была на шесть лет его старше. Их отношения укрепились на почве религиозности: в сохранившихся письмах Джеймса к Кэтрин, написанных в период ухаживаний, ведутся долгие дискуссии о Библии и цитируется Писание. К февралю 1858 года их взаимные чувства стали достаточно сильны, и молодые люди обручились. Сообщая новость в письме к тетке, Максвелл отмечает: “Могу сказать, что мы совершенно необходимы друг другу и понимаем друг друга лучше, чем большинство знакомых мне пар”.
Фраза “совершенно необходимы друг другу” звучит несколько странно, и неудивительно, что супруги были вместе скорее из чувства долга, чем из привязанности. Выдвигались предположения, что первой любовью Максвелла была его кузина Лиззи Кэй, но их союзу помешал страх кровосмешения. К несчастью, немногие из родных и близких Максвелла приняли Кэтрин. Его кузина Джемайма Блэкберн написала о ней: “Эта дама не была ни красива, ни крепка здоровьем, ни покладиста, но была сильно в него влюблена. Поговаривали, что к союзу их подтолкнула ее сестра, которая рассказала ему, как сильно она его любит, и он проявил свое мягкосердечие, женившись на ней из благодарности. Потом ее рассудок пошатнулся, однако он всегда был к ней очень добр и мирился со всем. Она была ревнива и заставила его отдалиться от друзей”. Позже, когда супруги жили в Кембридже, в городе ходили слухи, что Кэтрин не нравится, когда муж бывает в обществе. Якобы случалось, что Кэтрин говорила: “Джеймс, пора домой, а то тебе становится слишком весело”.
Но достоверных свидетельств о браке Максвелла немного. В 1929 году пожар в родовом гнезде Максвеллов в Гленлэре на юго-западе Шотландии уничтожил большую часть семейных бумаг, среди которых могли быть и письма, показывающие их брак в ином свете. В 1858 году, вскоре после того, как Джеймс сделал предложение Кэтрин, он написал стихотворение о своей любви к ней. В нем было такое четверостишие:
Пойдешь ли ты со мной
Бродить по вешним водам,
Чтоб утешением мне стать
В мире огромном?
Они многие годы поддерживали друг друга, выхаживали друг друга после болезней, которые едва не стоили им жизни, и время от времени вместе занимались наукой. В итоге получилось так, что Кэтрин внесла важнейший вклад в науку о теплоте.
* * *
В феврале 1859 года Максвелл познакомился со статьями Клаузиуса по кинетической теории теплоты. Сначала он решил, что Клаузиус ошибается. Ему показалось, что он сумеет опровергнуть его выводы посредством скрупулезного математического анализа.
Для этого Максвелл обратился к законам случая, или – формальнее – к теории вероятности и статистике.
Это был радикальный шаг для середины XIX века. В то время физики считали, что их задача состоит в том, чтобы открывать законы природы, позволяющие делать предсказания с абсолютной уверенностью. Они должны были понимать, что наверняка произойдет, а не что может произойти. Прекрасный пример таких законов – ньютоновы законы движения и теория гравитации, которые в совокупности позволяли с высокой точностью рассчитывать орбиты планет, траектории полета пушечных ядер и объяснять другие простые формы движения. И все же Максвелл предполагал, что для проверки кинетической теории теплоты необходимо связать законы Ньютона с математикой случайностей, которая, как считалось, пребывала за рамками фундаментальной физики.
В этом Максвелл вдохновлялся работой астрономов. Они не считали, что поведение небесных тел определяется законами вероятности, но признавали, что неспособность людей делать точные наблюдения осложняет им жизнь. Если астроном измерял положение планеты по мере ее движения, то итоговые данные не соответствовали истинному пути планеты. Как бы ни старались ученые, каждое измерение имело небольшую погрешность. Было сложно установить истинную траекторию планеты на основе несовершенных измерений. К началу XIX века астрономы решили эту проблему, адаптировав методы, разработанные для оценки шансов при игре в кости. Когда Максвеллу было 18 лет, он прочитал посвященную этому статью астронома Джона Гершеля, сына первооткрывателя Урана. Максвелл счел описанные методы весьма полезными. “Истинная логика нашего мира – правильный подсчет вероятностей, – писал он другу. – Это область математики, которая полезна в играх, бросании костей и заключении пари, а потому считается в высшей степени безнравственной, но она и есть единственная «математика практичных людей»”.
Чтобы лучше всего объяснить подсчет вероятностей, нужно вернуться к истокам идеи, лежащим в сфере азартных игр. Представьте простую игру, в которой вы выигрываете пари, если верно угадываете, какой стороной упадет монетка. Допустим, монетка без подвоха – орел и решка выпадают с равной вероятностью, – а значит, у вас равные шансы угадать, какой стороной она упадет, либо ошибиться в своей догадке. Что, если подбросить монетку сто раз? Вам сложно будет угадать результат каждого броска, но интуитивно вы поймете, что шанс выбросить сто решек или сто орлов крайне мал. Шанс выбросить пятьдесят решек и пятьдесят орлов, напротив, значительно выше. Если точно, шансы таковы:
Шанс выбросить ровно 50 решек и 50 орлов: примерно 1 к 12.
Шанс выбросить о решек и 100 орлов: примерно 1 к 1 миллиону триллионов триллионов.
Мало кто из нас готов поставить на такое. Неудивительно, что идеальное соотношение 50/50 – самый вероятный результат, а шансы выбросить неравное соотношение орлов и решек резко сокращаются по мере увеличения неравенства.
Если построить график вероятности выпадения всех возможных комбинаций при ста подбрасываниях монетки, получится плавная математическая кривая, по форме напоминающая сечение старого церковного колокола. (Такие графики часто называют колоколообразными кривыми.) Верхушка колокола находится посередине горизонтальной оси графика. Это показывает, что равное соотношение 50 орлов и 50 решек наиболее вероятно. При движении влево и вправо от этой точки кривая уходит вниз. Это говорит, что чем более неравным оказывается соотношение орлов и решек, тем меньше становится его вероятность. Левый конец графика соответствует ситуации, в которой выпали одни орлы. Правый – ситуации, когда выпали одни решки. В этих крайних точках кривая очень близка к нулю.
Пик кривой – это среднее количество решек (50), выбрасываемое в нескольких сериях по сто бросков. Ключевая характеристика таких кривых – одинаковая вероятность отклонения в большую и меньшую сторону от среднего значения. Таким образом, вероятность выбросить 55 решек равна вероятности выбросить 45 решек. Колоколообразные кривые также предполагают, что каждая единица данных должна быть независима от всех остальных. Ни одно отдельное подбрасывание монетки и ни одна серия подбрасываний не влияют ни на одно другое.
Колоколообразные кривые встречаются при представлении многих научных данных, которые часто соответствуют указанным критериям. Примером может служить распределение роста взрослых людей одного пола – их рост представляется на графике в форме колоколообразной кривой. Другой пример – показатели их кровяного давления. Вы также можете попросить меткого стрелка сто раз выстрелить в яблочко мишени. Затем посчитайте количество пулевых отверстий, скажем, в радиусе одного дюйма от яблочка, количество отверстий в радиусе от одного до двух дюймов, от двух до трех дюймов и так далее. Постройте кривую на основе этих данных, и она окажется колоколообразной. (Чем выше меткость стрелка, тем у́же колокол кривой.) В обратную сторону это тоже работает. Если распределение пулевых отверстий формирует характерную колоколообразную кривую, то положение яблочка можно вычислить, посмотрев на ее пик. Подобным образом астрономы выясняют, где на самом деле находится звезда, ориентируясь на серию неточных результатов определения ее положения.
В конце 1850-х годов, сидя в гранитном кабинете с высоким потолком в Маришаль-колледже, Максвелл применил принцип, лежащий в основе колоколообразной кривой, к идеям Клаузиуса. В результате появилась область науки, называемая статистической механикой. Сначала Максвелл повторил утверждение Клаузиуса, что температура газа пропорциональна средней скорости его частиц, но затем пошел в новом направлении. Он отметил, что одни частицы движутся быстрее, а другие медленнее среднего, и все они оказывают влияние на поведение газа.
Но как их сосчитать? Поскольку в кубическом сантиметре газа содержится около 10 миллионов триллионов частиц, оценивать влияние каждой частицы нецелесообразно, поэтому Максвелл ввел законы вероятности. Вместо того чтобы рассчитывать скорость каждой частицы, он определял в заданном объеме газа процент частиц, которые могут двигаться в любом заданном диапазоне скоростей. Он предположил, что при каждой температуре есть скорость, с которой частицы газа движутся с наибольшей вероятностью. Однако есть также частицы, движущиеся быстрее и медленнее. Шанс найти частицу, которая движется с конкретной скоростью, тем ниже, чем сильнее эта скорость отличается от наиболее вероятной. Шансы снижаются аналогично тому, как снижается вероятность получить более далекое от равного число орлов и решек при подбрасывании монетки.
Чтобы понять, как это работает, подумайте о молекулах азота, на долю которых приходится 78 % окружающего вас воздуха. Они постоянно сталкиваются с вами. Анализ Максвелла говорит, что при комнатной температуре наиболее вероятная скорость, с которой молекула азота ударяется о вас, составляет около 420 м/с. Это более 1500 км/ч. Но на каждую сотню молекул, которые сталкиваются с вами примерно на этой скорости, приходится около 50 молекул, сталкивающихся с вами на значительно меньшей скорости 720 км/ч. Такое же количество молекул сталкивается с вами на стремительных 2400 км/ч. При самой холодной температуре, зарегистрированной на Земле, – около -90 °C на станции “Восток” в Антарктиде – наиболее вероятная скорость молекул снижается примерно до 1200 км/ч. Однако на каждую сотню молекул, движущихся с этой скоростью, приходится около 90 молекул, движущихся со скоростью 1450 км/ч, и около 80 молекул, движущихся со скоростью 800 км/ч.
Несколькими годами ранее Уильям Томсон предложил определение температуры в макроскопическом масштабе, представив ее как меру способности теплоты производить работу. Теперь Максвелл дал температуре определение в микроскопическом масштабе, рассмотрев ее с точки зрения движения крошечных молекул.
Максвелл опубликовал свой статистический анализ поведения газа в начале 1860 года в статье “Пояснения к динамической теории газов”. В то время, по его собственному определению, это были лишь “догадки”. Прорыв произошел благодаря наблюдению, сделанному в заключительной части работы. Максвелл обнаружил, что его статистический анализ позволяет сделать предположение о поведении реального газа, которое можно проверить экспериментальным путем. Это предположение было уникально для кинетической теории, а потому давало возможность подтвердить или опровергнуть ее.
Предсказание не имело непосредственной связи с теплотой. Оно касалось вязкости, или липкости, газа. Хотя газы не кажутся нам липкими, как мед, им все же свойственна липкость, просто меньшая. Вытяните руку, повернув ладонь параллельно полу, и медленно поводите ею по воздуху. Небольшая вязкая сила трения будет противостоять движению.
Чтобы объяснить это явление с точки зрения кинетической теории, представьте тонкую металлическую пластину, которая находится над землей и параллельна ей. Она очень медленно движется по воздуху с постоянной скоростью. Воздух между пластиной и землей состоит из триллионов крошечных шарообразных частиц, пребывающих в непрерывном движении. Контактирующие с подвижной пластиной частицы протаскиваются вместе с ней. Чем ниже и дальше от пластины вы находитесь, тем менее заметно ее присутствие. Тенденция частиц двигаться вслед за пластиной снижается. Вместо этого вы замечаете влияние земли, которая замедляет движение частиц. Частицы воздуха, состоящие в непосредственном контакте с землей, пребывают в покое.
Однако, согласно кинетической теории, частицы воздуха движутся случайным образом во всех направлениях, а не только в направлении движения пластины. Это значит, что некоторые из быстрых частиц рядом с пластиной движутся вниз. Затем они сталкиваются с более медленными частицами в нижних слоях воздуха, и их скорость слегка увеличивается. Подобным образом медленные частицы из близких к земле слоев движутся вверх и сталкиваются с расположенными выше более быстрыми частицами, скорость которых в результате уменьшается.
Совокупный эффект всех этих столкновений проявляется в форме силы противодействия пластины.
Математический анализ кинетической теории, произведенный Максвеллом, позволил сделать неожиданный вывод об этой силе. Он показал, что она не меняется при колебаниях давления газа. Хотя при понижении давления количество частиц воздуха между пластиной и землей уменьшается, воздух не становится менее липким.
Это происходит потому, что уменьшение количества частиц воздуха приводит к двум взаимоисключающим результатам. С одной стороны, при движении частиц вверх и вниз происходит меньше столкновений. Это уменьшает силу противодействия пластины. С другой стороны, поскольку каждая частица сталкивается с меньшим количеством других частиц, она преодолевает большее расстояние между столкновениями. Следовательно, область ее влияния становится больше. Она может замедлять частицы, которые находятся дальше от нее. В результате медленные частицы возле земли эффективнее применяют свою “замедляющую” силу. Таким образом, сопротивление, ощущаемое движущейся пластиной, остается неизменным.
При повышении давления количество частиц в удельном объеме воздуха, напротив, возрастает. Но они преодолевают гораздо меньшие расстояния между столкновениями. Само количество частиц не позволяет им замедлить движение пластины. (При таком расчете предполагается, что температура воздуха остается неизменной, а следовательно, неизменными остаются и скорости молекул, из которых он состоит.)
Предсказание о том, что давление не влияет на вязкость, обладает особенной важностью, поскольку представляет собой необходимое следствие кинетической теории. Если бы эксперименты не подтвердили его, то вся теория со всеми представлениями о теплоте и температуре оказалась бы несостоятельной. Максвелл обратился к научной литературе, чтобы проверить, удастся ли ему найти информацию о взаимосвязи вязкости и давления газа. Данных было мало, но они, казалось, шли вразрез с его предсказанием. Чуть ниже рассматриваемого математического уравнения он написал: “Единственный известный мне эксперимент на эту тему, судя по всему, этого не подтверждает”.
Может, кинетическая теория неверна, как и подозревал Максвелл? Существующие данные были слишком фрагментарны и неубедительны. В одном из писем Максвелл явно показал, что привязался к изучаемой теории: “Она мне полюбилась, и мне нужно осадить себя экспериментами”.
Он решил, что остается лишь одно – разработать и провести опыт по измерению вязкости газа при изменении его давления. Однако не успел он к нему приступить, как в дело вмешались обстоятельства.
Всего через несколько месяцев после публикации статьи Максвелл лишился работы. Хотя Абердин невелик, в городе было два университета – Маришаль и Кингс. Когда в 1860 году городские власти решили объединить их ради сокращения расходов, они постановили, что новое учебное заведение не может содержать двух профессоров натурфилософии. К несчастью для Максвелла, его коллега из Кингс-колледжа Дэвид Томсон, двухметровый гигант, властный характер которого прекрасно соответствовал его внешности, был главным идеологом слияния. Кроме того, Максвелл был моложе него. По этим причинам уволили в итоге именно Максвелла.
На этом несчастья не закончились. Осенью 1860 года во время визита в семейное имение Гленлэр на юго-западе Шотландии Максвелл заразился оспой. Целый месяц он боролся с ужасной болезнью, которая убивала троих из десяти больных. К счастью для физики, Джеймс выжил. Позже он говорил друзьям, что жизнь ему спасла Кэтрин, которая ночь за ночью проводила у его постели. В последующие годы, когда Кэтрин подолгу болела, Джеймс никогда не уклонялся от своего долга ухаживать за ней.
В октябре 1860 года Максвеллы переехали в Лондон. Джеймс получил должность профессора прикладных наук в одном из новейших университетов Великобритании, Королевском колледже Лондона, основанном в 1829 году. Они с Кэтрин поселились в блокированном доме в лондонском районе Кенсингтон недалеко от Гайд-парка.
Там Максвелл вернулся к вопросу, который изучал в Абердине. Хотя Кэтрин Максвелл не проявляла особого интереса к математическим аспектам работы мужа, к началу 1860-х годов она увлеклась экспериментальной физикой и приобрела в ней некоторые навыки. Вместе Максвеллы устроили в мансарде кенсингтонского дома лабораторию, где среди прочего занялись доказательством кинетической теории теплоты путем проверки предположения Максвелла, что вязкость газа не зависит от его давления.
Для этого Максвеллы собрали любопытный, но простой аппарат, изображенный на иллюстрации. По сути, он представлял собой 120-сантиметровую тонкую полую латунную трубку, закрепленную в верхней части стеклянного баллона. Внутри баллона на проводах, идущих с верхушки латунной трубки, параллельно земле были подвешены семь тонких металлических дисков, три из которых двигались, а четыре оставались в фиксированном положении. Поднося магниты к нижней части стеклянного баллона, Максвеллы заставляли подвижные диски поворачиваться из стороны в сторону. Они заполняли весь аппарат, включая латунную трубку и стеклянный баллон, воздухом, давление которого измерялось с помощью датчиков, прикрепленных к латунной трубке.
Аппарат Максвелла для измерения вязкости газов
Раскручивая диски магнитами, Максвеллы позволяли им свободно колебаться. Далее они измеряли, сколько времени занимает один поворот, или колебание, дисков при разном давлении воздуха. Если бы математические расчеты Максвелла были верны, то диски должны были бы колебаться с одинаковой скоростью при любом давлении.
Максвеллы придумали хитрый способ измерения скорости колебания дисков. Они прикрепили зеркало к проводам, на которых висели диски, и направили на это зеркало луч света. Когда диски колебались из стороны в сторону, колебалось и зеркало. В результате луч света, отражающийся от него, двигался по листу разлинованной бумаги, прикрепленному к стене примерно в двух метрах от аппарата. Увеличенные таким образом, легкие колебания зеркала измерялись с высокой точностью.
На протяжении нескольких месяцев Максвеллы проводили измерения в своей кенсингтонской мансарде. Использовать аппарат было нелегко. Им нужно было не только определять давление воздуха и скрупулезно считать колебания дисков, но и поддерживать постоянную температуру газа внутри аппарата, для чего приходилось часами топить огромный камин даже в жаркие летние месяцы.
Полученные наконец результаты стали триумфом математики Максвелла и кинетической теории. Измерения показали, что в широком диапазоне показателей давления воздуха – от крайне низкого, соответствующего 15 мм ртутного столба, до высокого, равного 760 мм ртутного столба, – диски колебались с одинаковой скоростью. Вязкость воздуха оставалась неизменной при любом давлении.
Экспериментально доказав предположение, которое можно было сделать лишь на основании кинетической теории, Максвелл дал человечеству состоятельное объяснение природы теплоты и позволил понять, почему ощущаются тепло и холод. Благодаря кинетической теории теплоты мы можем представить, что происходит в окружающем мире на неразличимом глазом уровне: в частности, понять, что все вокруг состоит из крошечных частиц, пребывающих в постоянном движении, а ощущение тепла и холода определяется тем, как мы – на макроскопическом уровне – воспринимаем это движение.
Хотя сегодня Максвелл славится прежде всего своими трудами об электричестве и магнетизме, в 1860-х годах современники прекрасно знали о его статьях по кинетической теории. Когда не кто иной, как Майкл Фарадей, заметил Максвелла в толкучке после публичной лекции в Королевском институте, он сравнил людей в толпе со сталкивающимися друг с другом частицами газа, сказав: “Эй, Максвелл, никак не выйдете? Если кто-то и может найти дорогу в толпе, так это вы”.
И все же, несмотря на впечатляющее объяснение природы теплоты, кинетическая теория имела один серьезный недостаток. Она не объясняла, почему теплота самопроизвольно переходит от горячих тел к холодным. Это открытие стало одним из великих достижений науки начала XIX века и уже считалось универсальным законом природы, а именно вторым началом термодинамики. Но ничто из сказанного Максвеллом о кинетической теории не проливало свет на то, почему это так.
Несколько удивительно, что Максвелл не сопоставил факты и не расширил свой статистический анализ, чтобы объяснить второе начало термодинамики. В конце концов, он впервые применил статистику в физике и вместе с Кэтрин провел важнейший эксперимент, доказавший состоятельность такого подхода. Из его сочинений понятно, что интуиция подсказывала ему, что существует какая-то связь между вторым началом и статистикой. Но его внимание переключилось с теории газов и термодинамики на электромагнетизм. Бо́льшую часть 1860-х годов он направлял свою интеллектуальную энергию на изучение этого предмета и наконец опубликовал прорывной математический анализ электромагнетизма в 1873 году. В своей статье Максвелл не только описал все электромагнитные явления, но и раскрыл истинную природу света, проложил дорогу к изобретению радио и вдохновил Эйнштейна на создание теории относительности.
Кроме того, в 1871 году Максвелл был назначен первым руководителем новой физической лаборатории Кембриджского университета – Кавендишской лаборатории. Отныне он посвятил себя преподаванию. В этой лаборатории следующие пять поколений ученых открыли электрон и нейтрон, расщепили атом и изучили строение ДНК. Максвелл с энтузиазмом взялся за организацию лаборатории: он руководил и постройкой здания, и формированием необходимого инструментария. Затем, к несчастью, его поразил рак брюшины, который ранее убил его мать. Максвелл умер в 1879 году в возрасте 48 лет. Кэтрин осталась в имении на юго-западе Шотландии, где прожила в безвестности еще семь лет, до самой своей смерти.
К началу 1860-х годов кинетическая теория получила широкое признание. Однако второе начало термодинамики было по-прежнему окутано тайной. Физики могли сказать, почему чашка чая кажется горячей, но были не в состоянии объяснить, почему она остывает, если предоставить ее самой себе.
