Оказалось, что с этого момента из учения об электричестве и магне-. тизме (сокращенно — электродинамике) было навсегда изгнано дальнодействие. Произошел качественный скачок. Дело в том, что уравнения Максвелла с учетом тока смещения допускают совсем новые решения, называемые электромагнитными волнами. Можно написать эти уравнения для того случая, когда во всем пространстве полностью отсутствуют электрические заряды и проводники, несущие токи, Тогда без члена, описывающего ток смещения, уравнения не имеют никакого решения, отличного от нуля.
Если же ввести ток смещения, как это сделал Максвелл, положение в корне меняется. Ток смещения, т. е. переменное электрическое поле порождает тоже переменное магнитное поле. Такое поле, по закону индукции Фарадея, вызывает, в свою очередь, переменное электрическое поле, т. е. опять ток смещения. От него снова появляется магнитное поле и так далее. Этот процесс распространяется от одной точки к другой. Самый удивительный результат Максвелла заключается в том, что электромагнитное поле бежит в пространстве со скоростью света. Еще до Максвелла заметили, что отношение единицы силы тока, определенной по его магнитному действию, к той единице, которая определяется электростатическим действием (определения, которые школьников заставляют учить наизусть), как раз равно скорости света в пустоте. До Максвелла этот странный факт вызывал только удивление.
Уравнения Максвелла, которые учитывали и электрические и магнитные силы, с необходимостью содержали переводной коэффициент от электромагнитной единицы силы тока к электростатической. И вот оказалось, что как раз этот коэффициент равен скорости распространения электромагнитных волн в пустоте.
Тогда Максвеллу уже нетрудно было сообразить, что свет — электромагнитное явление. Но далеко не сразу удалось понять, какая коренная ломка установившихся научных представлений произошла в этот момент. Прежде всего была объяснена природа света. До Максвелла, как было сказано, полагали, что свет переносится в особой идеально упругой среде эфира, который все пронизывает и ничему не мешает перемещаться внутри себя. Никакая реальная физическая среда такими свойствами, как известно, не обладает. Даже сам Максвелл сперва пытался вывести уравнения электромагнетизма из механических свойств воображаемого эфира[1]; так действовали на самые сильные умы привычные представления. Только впоследствии Максвелл, отчасти, вероятно, полусознательно, стал обращаться с электромагнитным полем как с первичным физическим объектом, не сводя его к движению какой-либо вещественной среды.
Достаточно избито сравнение прогресса науки с передачей эстафеты. Оно особенно хорошо применимо к науке прошлого, так как тогда было гораздо меньше ученых и, кроме того, в нашей памяти сохранились только самые выдающиеся. Mы как бы видим светоч знания переходящим от одного великана к другому. После Максвелла был Лоренц. Один из немногих он читал труды Максвелла при его жизни и оценил их значение.
Для Лоренца реальность электромагнитного поля не составляла вопроса. Проблема была в другом: что же такое электрический заряд? К тому времени, т. е. в девяностых годах прошлого века, был открыт и изучен элементарный электрический заряд. Гипотезы о его существовании выдвигались задолго до этого, но когда речь идет о физическом объекте, надо считаться только с тем, что экспериментально установлено.
Сначала измерили отношение заряда электрона к его массе, затем, независимо, заряд электрона. Было доказано, что он никогда не дробится. Стало ясно, что электрон это нечто более элементарное, чем атом. В состав всех атомов входят одни и те же электроны. Стала успешно развиваться электрическая теория строения вещества, основанная на электродинамике.
Так как электрон обладает массой, его движение должно подчиняться законам механики. В то же время он имеет и заряд, так что к нему следует применять законы электродинамики. Всегда ли эти законы совместимы и не вступают между собой в противоречие?
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.