История теории эфира и электричества - Уиттекер Э.
ISBN 5-93972-070-6
Скачать (прямая ссылка):
жесткостью обыкновенного вида (т. е. упругим сопротивлением изменению
формы), но способным к сопротивлению абсолютному вращению - свойством,
которое назвали гиростатической жесткостью. Поскольку вращение твердого
тела представляет магнитную индукцию, а коэффициент гиростатической
жесткости обратно пропорционален проницаемости, нормальная составляющая
магнитной индукции будет непрерывна по
и 2
всей поверхности раздела, какой она и должна быть .
Выше мы уже видели, что в моделях такого типа электрическая сила
представлена скоростью поступательного движения среды. Значит, можно было
ожидать, что сильное электрическое поле оказывало
бы ощутимое влияние на скорость распространения света; и то, что
3
этого не происходит , - аргумент против адекватности этой схемы.
Обратимся теперь к альтернативной концепции, в которой электрические
явления рассмотрены как вращательные, а магнитная сила представлена
линейной скоростью среды; в символах
= rote,
тт де
Н = Ж'
^Кельвин Math, and Phys. Papers, III, с. 436.
^Томсон склонялся к убеждению (Papers, III, с. 465.) о том, что свет
можно правильно представить колебательным движением такого твердого тела.
^Уилберфорс Trans. Camb. Phil. Soc. XIV (1887), с. 170; Лодж Ph'd. Trans.
CLXXXIX (1897), с. 149.
Модели эфира
333
где D обозначает электрическое смещение, Н - магнитную силу, а е -
смещение среды. В научном труде Максвелла от 1855 года и в большинстве
последующих его работ внимание, главным образом, было направлено на
магнитные поля постоянного, или, во всяком случае, неколебательного
характера; в таких полях движение частиц среды является непрерывно
поступательным, поэтому неудивительно, что эту среду считали жидкостью.
Сам Максвелл, как мы уже видели1, впоследствии отказался от этой
концепции в пользу той, которая представляет магнитные явления как
явления вращательного характера. "Согласно Амперу и всем его
последователям, - писал он в 1870 году"1, - электрические токи следует
рассматривать как виды поступательного движения, а магнитную силу как
зависящую от вращения. Я вынужден согласиться с этим мнением, потому что
электрический ток связан с электролизом и другими примерами, в
поступательном движении которых сомневаться не приходится, тогда как
магнетизм ассоциируется с вращением плоскости поляризации света". Но
другая аналогия казалась слишком ценной, чтобы полностью ее отбросить,
особенно когда в 1858 году Гельмгольц расширил ее1*, показав, что если
магнитную индукцию сравнить со скоростью жидкости, то электрические токи
соответствуют вихревым нитям в жидкости. Два года спустя Кирхгоф1, развил
эту концепцию. Если такая аналогия имеет хоть какое-то динамическое
значение (в противоположность простому кинематическому), то очевидно, что
пондеромоторные силы между металлическими кольцами, проводящими
электрические токи, должны быть подобны пондеромоторным силам между этими
же кольцами, погруженными в бесконечную несжимаемую жидкость; причем
движение этой жидкости таково, что ее циркуляция через отверстие каждого
кольца пропорциональна силе электрического тока в соответствующем кольце.
В целях разрешения этого вопроса Кирхгоф попытался решить и решил
гидродинамическую задачу движения двух тонких жестких колец в несжимаемой
жидкости, в которой отсутствует трение и которая находится в
невращательном движении. Он обнаружил, что силы, действующие между
кольцами, численно
'См. стр. 295.
2Proc. Load. Math. Soc. Ill (1870), с. 224; Максвелл Scientific Papers,
II, с. 263.
3См. стр. 293.
4Berlin Monaisb. (1869), с. 881; Journal {hr Math. LXXI (1869), c. 263;
Кирхгоф Gesamm. Abhandl., c. 404. См. также К. Нейман Leipzig Berichte,
XLIV (1892), c. 86.
334
Глава 9
равны силам, которые кольца прикладывали бы друг к другу, если бы их
пересекали электрические токи, пропорциональные циркуляции жидкости.
Однако между этими двумя случаями существует важное отличие, которое
впоследствии исследовал Томсон, продолжавший эту аналогию в нескольких
научных трудах1. Чтобы представить магнитное поле с помощью
консервативной динамической системы, допустим, что она состоит из
нескольких колец, сделанных из материала с идеальной проводимостью, в
которых циркулируют электрические токи, причем окружающей средой является
свободный эфир. Любое идеально проводящее тело ведет себя как
непроницаемый барьер для магнитных силовых линий; поскольку, как показал
Максвелл11, при помещении в магнитное поле идеального проводника на его
поверхности индуцируются электрические токи, так что полная магнитная
сила внутри проводника становится равной нулю11. Таким образом, силовые
линии отклоняются телом точно так же, как линии потока несжимаемой
жидкости отклонялись бы препятствием такой же формы или как линии течения
электрического тока в однородной проводящей массе отклонялись бы при
введении тела такой формы, обладающего бесконечным сопротивлением. Тогда,
если мы для простоты рассмотрим два идеально проводящих кольца с токами,
