В предыдущей главе было показано, что ньютоновская механика основана на понятии дальнодействия, т. е. на представлении о мгновенной передаче силы на расстояние. Электромагнитные взаимодействия передаются не мгновенно, а со скоростью света. Между тем электрон не так уже трудно разогнать до скорости, приближающейся к скорости света. Если этот электрон пролетает мимо другого электрона, то как узнать силу их взаимодействия?
|
Рис. 19. Запаздывающее взаимодействие двух зарядов. В данный момент времени к каждому заряду приходят электромагнитные сигналы, испущенные в более ранние моменты времени. Определить движение зарядов очень трудно, так как их предыдущее положение зависит от распределения поля в более ранние моменты времени. Кроме того, часть энергии уносится в виде излучения. |
Ясно, что нельзя просто подставить в выражение для силы расстояние между зарядами для данного момента времени. Пока поле распространилось от одного заряда до другого, .заряды успели сдвинуться; иначе говоря, их взаимодействие запаздывает (рис. 19). Казалось бы, можно учесть поправку на запаздывание и оставить законы механики прежними.
Но выяснилось, что простая поправка не помогает, надо пересмотреть самые основы механики. Глубокий анализ этого вопроса произвел Эйнштейн в своей теории относительности
В его работе решающую роль сыграл опыт Майкельсона, о котором мы расскажем в следующем разделе.
Идеи Максвелла не сразу нашли признание на европейском материке. Только после опытов Герца, открывшего элекромагнитные волны, теория Максвелла была признана повсеместно.
Пришло и другое подтверждение реальности электромагнитных волн как физического процесса. Речь идет о световом давлении. Согласно теории Максвелла, электромагнитное поле должно обладать энергией и импульсом, т. е. количеством движения. Действительно, ведь электромагнитные волны распространяются не мгновенно; если какой-нибудь излучателя испустил волну, а приемник еще не успел принять ее, то где находится энергия, потраченная на излучение? Очевидно, она принадлежит именно полю. То же относится к другой сохраняющейся в механике величине — импульсу, или количеству движения. Падая на преграду, волна должна передать ей свой импульс, т. е. действовать на нее с некоторой силой. Сила, распределенная по площади, есть не что иное, как давление. Это давление, предсказанное теорией, было измерено П. Н. Лебедевым. Оно оказалось как раз таким, как следовало из теории.
Таким образом, электромагнитное поле в пространства обладает определенными механическими характеристиками, В этом смысле электродинамика может рассматриваться как механика электромагнитного поля. Но в одном отношения она существенно отличается от механики Ньютона, основанной на дальнодействии: в электродинамике есть только близкодействие, распространяющееся с конечной скоростью.
Эта скорость распространения совпадает со скоростью света в пространстве, свободном от вещества, или, как до сих пор еще говорят, в «пустом» пространстве. На самом деле нельзя представить себе совсем «пустое» пространство, где нет никакой материи, то ли в форме частиц вещества, то ли в форме электромагнитного поля. Обе формы реальны в равной степени. Пространство без них само по себе есть фикция.
В предыдущем разделе было показано, что свойства пространства и времени, сформулированные Ньютоном, вытекают из его законов движения, точнее говоря, немыслимы отдельно от этих законов. Естественно ожидать, что новые законы движения, характерные для электродинамики, в первую очередь близкодействие, существенно изменят физическое понимание пространства и времени по сравнению с ньютоновским. Так и оказалось на самом деле, но понадобился гений Эйнштейна, чтобы выявить это в полной мере.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
