Эйнштейновская теория относительности - Борн М.
Скачать (прямая ссылка):
зрения он построил большую клетку, обитую металлом со всех сторон. Он влез в нее с чувствительными электрическими приборами. Затем на клетку был наведен большой электрический заряд; Фарадей доказал, что внутри нельзя обнаружить даже самого слабого влияния заряда. Мы использовали этот факт раньше (гл. V, § 1) при выводе кулоновского закона дальнодействия. Фарадей же сделал отсюда вывод о том, что заряд не является первичным элементом электрических явлений и его нельзя представлять себе как жидкость, обладающую способностью вызывать силы на расстоянии. Наоборот, первичным элементом является состояние напряженности электрического поля в изоляторах, описываемое картиной силовых линий. Проводники представляют собой в определенном смысле дыры в электрическом поле, а заряды на них — лишь фикции, созданные для того, чтобы объяснить давление и напряжение, возникающие вследствие натяжений поля как действий на расстоянии. В число непроводников, или диэлектрических веществ, входит и вакуум — эфир, который мы встречаем здесь уже в новой форме.
Это странное воззрение Фарадея вначале не получило признания среди физиков и математиков его времени. Представление о дальнодействии не поколебалось: дальнодействие окяза- § 5. Фарадеевы силовые линии
165
лось возможным даже при учете «диэлектрического» взаимодействия непроводников, открытого Фарадеем. Закон Кулона необходимо было лишь слегка изменить: каждому непроводнику была приписана особая величина є— его диэлектрическая постоянная, определяемая тем фактом, что сила, действующая между двумя зарядами Єї и е%, помещенными в непроводник, в отношении 1 : є меньше, чем сила, действующая между ними в вакууме:
* = 7"7Г" (55)
Для вакуума е = 1, для всякого другого вещества є > 1.
С таким добавлением оказалось возможным объяснить все явления электростатики, включая даже диэлектрические свойства непроводников. Мы уже упоминали, что электростатика еще раньше перешла в теорию псевдоблизкодействия — так называемую теорию потенциала. Эта теория также легко и успешно освоила диэлектрическую постоянную є. Сегодня мы знаем, что она полностью эквивалентна математической формулировке фарадеева понятия силовых линий. Но поскольку метод потенциалов в те времена рассматривался лишь как искусственный математический прием, противопоставление классической теории дальнодействия фарадеевой теории близкодействия оставалось непреодоленным.
Аналогичные идеи Фарадей развивал и в магнетизме. Он установил, что силовые линии между магнитными полюсами подобным же образом зависят от разделяющей полюса среды. Это вновь привело его к представлению о том, что магнитные силы точно так же, как электрические, производятся особым состоянием натяжения в разделяющей среде. Силовые линии служат изображением этих натяжений. Их можно, как оказалось, сделать видимыми, посыпая лист бумаги железными опилками и поднося его к магниту (фиг. 87).
Теория дальнодействия приводит к формальному введению константы, характеризующей вещество, — магнитной проницаемости fj, и дает закон Кулона в измененной форме:
К = (55а)
Физики, однако, не удовлетворились этой формальной процедурой, но построили молекулярный механизм, позволяющий истолковать магнитные и электрические свойства поляризации. Выше мы уже видели, что свойства магнитов приводят к представлению их молекул в виде маленьких элементарных магнитов. Процесс поляризации состоит в том, чтобы ориентировать их в од-ком и том же направлении. Предполагается, что они сохраняют 166 Г л. V. Фундаментальные законы электродинамики
эту ориентацию сами по себе, скажем, благодаря сопротивлению трения. Далее можно предположить, что у большинства тел, которым не присущи свойства постоянных магнитов, это трение недостаточно. Параллельную ориентацию тогда можно, разумеется, вызвать с помощью внешнего магнитного поля, но она мгновенно исчезает, как только пропадает поле. Следовательно, такое вещество будет оставаться магнитом до тех пор, пока действует внешнее магнитное поле. При этом нет необходимости предполагать даже, что молекулы представляют
Фиг. 87. Магнитное поле намагниченного бруска становится видимым при помощи железных опилок, которыми посыпан лист бумаги, помещенный над бруском.
собой постоянные магниты, которые поле принуждает выстраиваться параллельно друг другу. Если каждая молекула содержит две магнитные жидкости, то эти жидкости будут разделяться под действием поля, а молекула — становиться магнитом сама собой. Но этот наведенный магнетизм должен производить в точности тот эффект, который формальная теория описывает, вводя магнитную проницаемость. Между двумя магнитными полюсами (N, S) в такой среде формируются цепочки молекулярных магнитов, называемых молекулярными диполями, противоположные полюса которых компенсируют друг друга везде внутри вещества, кроме двух крайних полюсов N и S; таким образом, действие полюсов NhSb случае наведенного магнетизма оказывается ослабленным (фиг. 88). (Существует также противоположный эффект усиливания, но мы не будем входить в его описание.)
