История теории эфира и электричества - Уиттекер Э.
ISBN 5-93972-070-6
Скачать (прямая ссылка):
увеличением энергии этого кольца. Однако этот факт укладывается в
последующие открытия связи массы с энергией, а следовательно, сейчас его
следует рассматривать как в высшей степени благоприятный.
Однако, устойчивость вихревых атомов вызывает сомнение. "Сейчас я уверен
в том, - писал У. Томсон2 (Кельвин) в 1905 году, - что, если в конечной
порции бесконечной несжимаемой жидкости, первоначально находящейся в
состоянии покоя, задать любое движение, то его уделом будет рассеяние на
бесконечные расстояния с бесконечно малыми скоростями повсюду; но полная
кинетическая энергия останется постоянной. После многих лет, в течение
которых мне не удавалось доказать, что движение в обыкновенном вихревом
кольце Гельмгольца является устойчивым, я пришел к выводу о том, что оно,
в сущности, неустойчиво и что его рассеивание, как я теперь его описал,
предопределено".
Гипотеза вихревых атомов была не единственным способом применения теории
вихревого движения к построению моделей эфира. В 1880 году У. Томсон^
показал, что при определенных обстоятельствах масса жидкости может
существовать в состоянии, в котором порции, находящиеся в вихревом и
невихревом движении, превосходно смешиваются друг с другом, так что, по
большому счету, эта масса является однородной и имеет в любом ощутимом
объеме рав-
*?хр. Res. III, с. 447.
2Ргос. R. S. Edin. XXV (1905), с. 565.
3Brif. /Issoc. Rep. (1880), с. 473.
350
Глава 9
ное количество вихревого движения во всех направлениях. Жидкость,
обладающую таким типом движения, он назвал вихревой губкой.
Пять лет спустя Фитцджеральд^ исследовал пригодность вихревой губки в
качестве модели эфира. Поскольку завихренность в идеальной жидкости
невозможно создать или разрушить, модификация системы, аналогичной
электрическому полю, должна быть поляризованным состоянием вихревого
движения, а свет следует представить как сообщение этого поляризованного
движения от одной части среды к другой. Многие различные типы поляризации
легко представить, например: если бы турбулентное движение состояло из
вихревых колец, то они могли бы двигаться параллельно определенным линиям
или плоскостям; или если бы оно состояло из длинных вихревых нитей, эти
нити могли бы изгибаться винтом вокруг осей, параллельных данному
направлению. Энергия любого поляризованного состояния вихревого движения
была бы больше, чем энергия неполяризованного состояния; так что, если бы
движение материи производило эффект ослабления поляризации, то
существовали бы силы, стремящиеся создать это движение. Поскольку силы,
созданные маленьким вихрем, изменяются как величина, обратная высокой
степени расстояния от него, кажется вероятным, что в случае с двумя
бесконечными плоскостями, разделенными областью поляризованного вихревого
движения, силы, вызванные поляризацией между этими плоскостями, будут
зависеть от поляризации, а не от расстояния между плоскостями. Это
свойство является характеристическим для плоскостных распределений,
элементы которых притягиваются согласно закону Ньютона.
Можно представить поляризованные формы вихревого движения, которые
являются устойчивыми, пока дело касается внутренних областей среды, но
стремятся отдать свою энергию для создания движения границы этой среды.
Это свойство представляет параллель свойству эфира, который, находясь в
равновесии, стремится передвигать погруженные в него объекты.
В том же году^ Хикс исследовал возможность передачи волн в среде,
состоящей из несжимаемой жидкости, тесно заполненной маленькими вихревыми
кольцами. Длина волны возмущения считалась большой по сравнению с
размерами и расстояниями между кольца-
^Scient. Proc. Roy. Dublin Soc. IV (1885), с. 407; Scientific Writings of
FitzGerald, c. 154.
2Brit. Assoc. Rep. (1885), c. 930.
Модели эфира
351
ми, а поступательное движение последней считалось настолько медленным,
что очень много волн может пройти через любую волну, прежде чем ее
положение заметно изменится. Такая среда, вероятно, действовала бы как
жидкость для больших движений. Колебание в волновом фронте могло бы
представлять собой либо качательные колебания кольца в окружности
диаметра, либо поперечные колебания кольца, либо колебания отверстия;
колебания, нормальные к плоскости кольца выглядят невозможными. Хикс
определил в каждом случае скорость поступательного движения, через радиус
колец, расстояние от их плоскостей и их циклическую постоянную.
Самое большое достижение в теории эфира как вихревой губки было сделано в
1887 году, когда У. Томсон1 показал, что уравнение распространения
ламинарных возмущений в вихревой губке совпадает с уравнением
распространения световых колебаний в эфире. Доказательство, от которого
при данных обстоятельствах вряд ли можно ожидать простоты или точности,
выглядит следующим образом.
Пусть (и, v, , w) обозначают составляющие скорости, а р - давление в
точке (ж, у, z) в несжимаемой жидкости. Допустим, что начальное движение
