Эйнштейновская теория относительности - Борн М.
Скачать (прямая ссылка):
199
заряд элементарным электрическим зарядом. Его величина составляет
е = 4,8 • IO-10 электростат. ед. (67)
Абсолютная величина элементарного заряда не играет существенной роли в электронной теории Лоренца. Опишем теперь физический мир, как его представлял себе Лоренц.
Атомы вещества являются носителями положительного электричества, которое нераздельно связано с ними. Кроме того, они содержат также некоторое число отрицательных электронов, так что относительно окружающих тел они оказываются электрически нейтральными. В изоляторах электроны накрепко связаны с атомами; они могут лишь слегка смещаться относительно своих равновесных положений так, что атом становится диполем. В электролитах и проводящих газах может случиться, что какой-нибудь атом имеет один или больше электронов в избытке или в недостатке по сравнению с нормальным количеством. Тогда его называют ионом, или носителем. Он движется в электрическом поле, перенося одновременно и вещество и электричество. Внутри металлов электроны движутся свободно и испытывают сопротивление своему движению, лишь сталкиваясь с атомами вещества. Магнетизм возникает, когда электроны в определенных атомах движутся по замкнутым орбитам и, следовательно, представляют собой молекулярные токи Ампера.
Электроны и положительные атомные заряды плавают в море эфира, в котором присутствуют электромагнитные поля, подчиняющиеся уравнениям Максвелла. Но в этих уравнениях надо положить є = 1 и |i= 1, а на место тока проводимости следует поставить конвекционный ток электронов pv. Таким образом, уравнения приобретают вид
1 E V
div ? = 4np, rot Я---=4яр —,
\ н С (68)
div Я = 0, rot? + -— = 0.
С T
В них обычным образом входят законы Кулона, Био и Савара и Фарадея.
Таким образом, все электромагнитные явления состоят в основе своей из движения электронов и полей, сопровождающих эти движения. Свойства вещества зависят от различных возможностей движения электронов относительно атомов, причем зависимость эта носит вышеописанный характер. Основная задача электронной теории состоит в том, чтобы вывести обычные уравнения Максвелла из фундаментальных законов (68) для отдельных невидимых электронов и атомов, т. е. 200 Гл. V. Фундаментальные законы электродинамики
показать, что все материальные тела действительно должны иметь соответственно их природе определенную проводимость (7, диэлектрическую постоянную є и магнитную проницаемость р..
Лоренц решил эту задачу и показал, что электронная теория не только приводит к уравнениям Максвелла в простейшем случае, но, более того, объясняет многочисленные факты, непостижимые для описательной теории или объяснимые в ней лишь с помощью искусственных гипотез. Эти факты, что очень важно, охватывают и более тонкие явления оптики, цветовой дисперсии, магнитного вращения плоскости поляризации (стр. 180), открытого Фарадеем, и другие подобные взаимодействия между световыми волнами и электрическими или магнитными полями. Мы не будем далее углубляться в эту обширную и математически сложную теорию, но ограничимся вопросом, имеющим для нас фундаментальный интерес: какую роль играет эфир в этом понимании материи?
Лоренц выдвинул чрезвычайно смелый лозунг, который до тех пор никогда еще не высказывался с такой решительностью:
Эфир покоится в абсолютном пространстве!
В принципе это — отождествление эфира с абсолютным пространством. Абсолютное пространство оказывается не вакуумом, но чем-то имеющим определенные свойства. Его состояние можно описать с помощью двух направленных величин — электрического поля E и магнитного поля Н; как таковое это нечто и называется эфиром.
Это предположение заходит гораздо дальше, чем теория Френеля. В последней эфир в астрономическом пространстве покоился в специальной инерциальной системе, которую мы могли рассматривать как пребывающую в абсолютном покое. Но эфир внутри материальных тел частично переносился этими телами.
Лоренц отбросил даже это частичное увлечение и пришел практически к тому же самому результату. Для того чтобы убедиться в этом, рассмотрим явление, происходящее в диэлектрике, помещенном между пластинами конденсатора. Когда конденсатор заряжается, в нем возникает поле, перпендикулярное плоскости пластин (фиг. 89); оно смещает электроны в атомах диэлектрического вещества и превращает их в диполи, как мы уже объяснили выше (стр. 192—193). Диэлектрическое смещение в смысле Максвелла равно гЕ, но лишь часть его обусловлена смещением электронов. Вакуум имеет диэлектрическую постоянную є = 1 и", следовательно, смещение Е\ таким образом, истинная величина электронного смещения составляет гЕ — E = = (е—1 )Е. Но мы видели, что опыты Рентгена и Вильсона по изучению явлений в движущихся изоляторах подтверждают тот факт, что в действительности лишь эта часть смещения играет § 12. Электронная теория Лоренца
201
роль в движении. Таким образом, теория Лоренца дает правильное описание электромагнитных явлений, не обращаясь к гипотезам относительно того, как эфир переносится веществом.
