История теории эфира и электричества - Уиттекер Э.
ISBN 5-93972-070-6
Скачать (прямая ссылка):
бесконечно много возможных функций а. Принимая частное значение а, мы
имеем
-* I (dx'"aj + dt'' W + d' ' э?)^) -
= -if Id[?) = 0;
так что выбранный нами векторный потенциал а является вихревым.
В этом научном труде впервые стал очевиден физический смысл операторов
rot и div^; так как, в дополнение к их вышеупомянутому применению,
Максвелл показал, что связь силы s тока и магнитного поля Н, которое ток
создает, можно представить уравнением
47TS = rotH;
'См. стр. 242.
'Однако эти операторы часто появлялись в работах Стокса, особенно в его
научном труде 1849 года по Динамической теории дифракиии.
Максвелл
293
это уравнение эквивалентно утверждению о том, что "полная напряженность
магнитного поля на границе любой поверхности измеряет количество
электрического тока, проходящего через эту поверхность".
В этом же году (1856), в котором было опубликовано исследование
Максвелла, У. Томсон1 выдвинул альтернативную интерпретацию магнетизма.
Изучая вращение плоскости поляризации света под действием магнита, он
пришел к выводу, что магнетизм имеет вращательный характер, и
предположил, что результирующий угловой
2
момент тепловых движении тела можно принять как меру магнитного момента.
"Объяснение, - писал он, - всех явлений электромагнитного притяжения или
отталкивания, а также электромагнитной индукции следует искать просто в
инерции или давлении материи, из которой движения создают тепло. Является
ли эта материя электричеством или нет, является ли она непрерывной
жидкостью, пронизывающей все пространство между молекулярными ядрами или
она представляет собой группы молекул; а может быть, вся материя
непрерывна, а молекулярная гетерогенность состоит из конечного вихревого
или какого-то другого относительного движения соседних частей тела;
решить невозможно, а размышлять об этом, наверное, бесполезно, учитывая
современное состояние науки".
Две интерпретации магнетизма, в которых ему соответственно приписывают
линейный и вихревой характер, часто появляются в последующей истории
этого предмета. Первая получила развитие в 1858 году, когда Гельмгольц
опубликовал свои исследования^ по вихревому движению. Он показал, что,
если магнитное поле, созданное электрическими токами, сравнить с потоком
несжимаемой жидкости, так что скорость жидкости представляет магнитный
вектор, то электрические токи соответствуют вихревым нитям в жидкости.
Эта аналогия связывает многие теоремы гидродинамики и электричества;
например, теорема о том, что вновь входящая вихревая нить эквивалентна
равномерному распределению диполей по любой поверхности, которую она
ограничивает, соответствует теореме Ампера об эквивалентности
электрических токов и магнитных листков.
xProc. R. S. VIII (1856), с. 150; XI (1861), с. 327, сноска; Phil. Mag.
XIII (1857), с. 198; Baltimore Lectures, приложение F.
^Это было написано незадолго до того, как Клаузиус и Максвелл создали
кинетическую теорию газов.
3/our. fur Math. LV (1858), с. 25; Гельмгольц Wiss. Abh. I, с. 101;
перевод в Phil. Mag. XXXIII (1867), с. 485.
294
Глава 8
В своем научном труде 1855 года Максвелл не пытался создать механическую
модель электродинамических действий, но выразил намерение сделать это.
"Внимательно изучая, - писал он3, - законы упругих твердых тел и движения
вязких жидкостей, я надеюсь найти метод создания механической концепции
этого электротоническо-го состояния, который подошел бы для общего
рассуждения", при этом в ссылке он говорит об усилиях, которые в этом
направлении уже приложил Томсон. Однако прошло целых шесть лет, прежде
чем вновь появились публикации по этому предмету. Тем временем, Максвелл
стал (1856-60) профессором экспериментальной физики в Маришал Колледж
(Marishal Coolege), Абердин2 а затем (1860-5) в Кингс Колледж, Лондон3.
Работая на кафедре в Лондоне, он мог лично общаться с Фарадеем, к
которому он уже давно питал глубокое уважение. Правда в том, что в 1857
году он написал Форбсу, что "отнюдь не разделяет взгляды Фарадея", а в
1858 году он писал о Фарадее как о "ядре всего, что связано с
электричеством, начиная с 1830 года". Фарадей уже завершил свои
экспериментальные исследования и, уйдя на пенсию, жил в Хэмптон Корт; но
его мысли часто возвращались к огромной задаче, которую он почти решил.
Из его записной книжки видно, что в 1857 году^ он размышлял о том, имеет
ли скорость распространения магнитного действия тот же порядок, что и
скорость света, и влияет ли на нее восприимчивость к индукции тел, через
которые передается это действие.
^Максвелл Scientific Papers, I, с. 188.
^Причина того, почему он ушел с кафедры Тринити Колледж в Абердин,
состояла в том, что в шотландских университетах можно было получить
длинные летние каникулы, которые давали ему возможность провести полгода
в Гленлэре.
Один из его студентов в Абердине, Дэвид Гилл, который впоследствии стал
астрономом ее величества на мысе Доброй Надежды, через много лет написал:
