С. Капица - Жизнь науки

Знаменитый интерференционный опыт Физо [36]с текущей водой показывает, что при движении прозрачных тел их скорость передается находящемуся в них эфиру лишь частично. Этот опыт, позднее повторенный Майкельсоном и Морли [37]в больших масштабах, :не мог бы привести к наблюдаемому эффекту, если бы все содержимое труб имело бы одну и ту же скорость. Остается неясным лишь вопрос о поведении непрозрачных веществ и весьма протяженных тел.

Следует заметить, что проницаемость тела для эфира можно себе представить двояким образом. Это свойство могло бы отсутствовать у отдельных атомов и проявляться лишь при наличии больших количеств вещества — при условии, что размеры атомов весьма малы по сравнению с расстояниями между ними. Можно также предположить —и эту гипотезу я в дальнейшем возьму за основу,— что весомая материя абсолютно проницаема и что, в частности, эфир пронизывает также и атом; это, быль бы понятно, если бы атом можно было рассматривать как локальную модификацию эфира.

Я не собираюсь входить в детали подобных спекулятивных рассуждении или высказывать догадки о природе эфира. Мне хотелось бы по возможности воздержаться от предвзятых мнений об этом веществе и не приписывать ему, например, свойства обычных жидкостей и газов. Если

окажется, что наилучшее соответствие с явлениями достигается в предположении абсолютной проницаемости, то этим следует в данное время удовлетвориться, надеясь, что дальнейшие исследования смогут привести нас к более глубокому пониманию.

Само собой разумеется, что об абсолютном покое эфира не может быть и речи; это выражение даже не имеет смысла. Если я ради краткости говорю, что эфир покоится, то это значит, что одна часть этой среды не движется относительно другой и что все видимые движения небесных тел суть движения относительно эфира.

§ 2. С тех пор, как учение Максвелла стало распространяться все шире, вопрос о свойствах эфира приобрел большую важность и для теории электричества. Строго говоря, нельзя сколько-нибудь основательно проанализировать ни одного опыта, в котором движется заряженное тело или проводник с током, не касаясь покоя или движения эфира. В отношении каждого электрического явления возникает вопрос о влиянии движения Земли; что же касается влияния последнего на оптические явления, то от электромагнитной теории света надо требовать соответствия с уже установленными фактами. Теория аберрации принадлежит именно к тем разделам оптики, которые нельзя трактовать с помощью одних общих принципов волновой теории. Поскольку здесь участвует телескоп, нельзя не применить коэффициента увлечения Френеля для линз, а его значение следует вывести из специальных предположений о природе световых колебаний.

Два года тому назад я показал [38] , что электромагнитная теория света действительно приводит к коэффициенту, принятому Френелем. С тех пор я значительно упростил теорию и распространил ее на явления при отражении и преломлении, а также на двоякопреломляющие тела [39].

Позвольте мне теперь вернуться к существу дела. Чтобы прийти к основным уравнениям для электрических явлений в движущихся телах, я примкнул к точке зрения, которую в последние годы разделяют многие физики; а именно, я предположил, что во всех телах имеются малые электрически заряженные материальные частицы и что все электрические явления обусловлены расположением и движением этих «ионов». Эта точка зрения в отношении электролитов является общепризнанной и единственно возможной; Глизе [40], Шустер [41], Аррениус [42], Эльстер и Гейтель [43]высказывали мнение о том, что электропроводность газов также вызвана перемещением ионов. Мне представляется, что ничто не мешает сделать предположение о том, что молекулы диэлектрических тел также содержат заряженные частицы, привязанные к определенным положениям равновесия и смещающиеся только под действием внешних электрических сил; в этом и заключается «диэлектрическая поляризация» таких тел.

Периодически изменяющаяся поляризация, соответствующая, согласно теории Максвелла, световому лучу, согласно этой точке зрения, сводится к колебанию ионов. Как известно, многие исследователи, находившиеся на позициях старой теории света, рассматривали участие весомой материи в колебаниях как причину дисперсии света. Это объяснение в основном сохраняется и в электромагнитной теории света, при этом ионам нужно только приписать определенную массу. Я показал это в моей старой работе где, однако, я выводил движение частиц из законов дальнодействия, в то время как сейчас я гораздо проще получаю то же из представлений Максвелла. Позже Гельмгольц [44]исходил в своей электромагнитной теории света из той же точки зрения [45].

Гизе [46]применил к различным случаям гипотезу о том, что в металлических проводниках электричество связано с ионами; однако данная им картина явлений в проводниках в одном пункте существенно отличается от представлений, принятых в отношении проводимости электролитов. В то время как частицы растворенной соли, как бы они ни задерживались молекулами воды, в конце концов могут перемещаться на большие расстояния, ионы в медной проволоке не обладают столь большой способностью к перемещениям. Тем не менее, здесь возможны передвижения на молекулярные расстояния, если предположить, что ион часто передает своп заряд другому иону или что два противоположно заряженных иона при своей встрече или после того, как они «связываются» друг с другом, обмениваются зарядами. Во всяком случае, такие явления должны происходить на границе двух тел, когда ток течет через эту границу. Если, например, из раствора соли на медной пластинке осаждаются и положительно заряженных атомов меди, и если мы считаем, что все это электричество связывается с ионами, то следует принять, что заряды переходят на и атомов в медной пластинке, или что 1/2 и выделяющихся частиц обмениваются зарядами с 1/2 и отрицательно заряженными атомами меди, уже находящимися в электроде.

Таким образом, предположение о переходе ионных зарядов или обмене ими (этот процесс еще весьма неясен) является неизбежным дополнением любой теории, которая предполагает перенос электричества ионами. Поэтому продолжительный электрический ток никогда не является только конвективным. По крайней мере, если расстояние между центрами двух соприкасающихся или связанных друг с другом частиц равно l , то движение электричества на расстояния порядка l происходит без конвекции;

если же это расстояние мало по сравнению с отрезком, на который происходит перемещение зарядов, то в целом существенна только конвекция.