Эйнштейновская теория относительности - Борн М.
Скачать (прямая ссылка):
Тот факт, что увлечение эфира происходит в точном согласии с формулой Френеля (44), становится понятным в свете следующих соображений.
Как и в опыте Вильсона, рассмотрим диэлектрическое тело, движущееся со скоростью v вдоль оси x. Пусть в нем распространяется световой луч в том же направлении (фиг. 105). Пусть этот луч состоит из электрических колебаний Е, параллельных оси у, и магнитных колебаний, параллельных оси z. Из опыта
Фиг. 105. Луч света и происходящие в нем электрические (E) и магнитные (H) колебания распространяются в изоляторе со скоростью C1.
Вильсона мы знаем, что такое магнитное поле в движущемся теле создает смещение, равнЪе
(е-Df я,
в направлении оси у. Отсюда, разделив на є, молено получить налагающееся электрическое поле. Таким образом, полное электрическое поле составляет
Е+^ТН. е с
Если бы увлечение было полным, как предполагается в теории Герца, мы получили бы коэффициент є вместо є—1, и поэтому полное поле было бы равно
E + jH. 202 Гл. V. Фундаментальные законы электродинамики
Мы видим, что в полученной нами формуле v заменяется на
Следовательно, эта величина должна соответствовать абсолютной скорости эфира в веществе в согласии с теорией Френеля, т. е. коэффициенту увлечения, который в оптике обозначают через ф [ср. с формулой (44)]. Именно так и обстоит дело, ибо, согласно электромагнитной теории Максвелла (стр. 184), диэлектрическая постоянная равна квадрату коэффициента преломления п, т. е. є = п2. Если подставить эту величину в нашу формулу, то окажется, что
в согласии с формулой (44).
Вспомним, что теория Френеля столкнулась с большими трудностями при попытке объяснить цветовую дисперсию; в самом деле, если коэффициент преломления п зависит от частоты (цвета светового луча), то и коэффициент увлечения ф также будет зависеть от нее. Но эфир может переноситься в веществе лишь одним определенным образом, а не различными для каждого цвета. Эта трудность исчезает в электронной теории, поскольку эфир остается покоящимся, а именно электроны, присутствующие в веществе, переносятся; цветовая дисперсия обусловлена тем, что свет заставляет колебаться эти электроны, а они в свою очередь оказывают обратное влияние на скорость света.
Мы не можем углубляться дальше в подробности этой теории и в ее многочисленные ответвления. Резюмируем наши результаты следующим образом: теория Лоренца предполагает существование некоторого эфира, находящегося в абсолютном покое. Затем Лоренц доказывает, что, несмотря на это, все электромагнитные и оптические явления зависят только от относительного движения переноса материальных тел (постольку, поскольку учитываются члены первого порядка по ?). Таким образом, теория Лоренца объясняет все известные явления и прежде всего тот факт, что абсолютное движение Земли в эфире невозможно обнаружить с помощью земных экспериментов, в которых играют роль только величины первого порядка (в этом состоит оптический или, точнее, электромагнитный принцип относительности).
Существует, однако, один эксперимент первого порядка, относительно которого теория Лоренца может сказать не больше, чем любая из рассмотренных выше теорий: таким экспериментом было бы установление того факта, что метод Рёмера не по-
е- 1
6 § 13. Электромагнитная масса
203
зволяет обнаружить абсолютное движение всей солнечной системы (см. стр. 92 и 127).
Решающий для теории Лоренца момент связан с вопросом, выдержит ли она проверку экспериментами, позволяющими измерять величины второго порядка по ?. В самом деле, ведь такие опыты должны сделать возможным измерение абсолютного движения Земли в эфире. Прежде чем мы обратимся к этому вопросу, нам предстоит обсудить достижение лоренцовой теории электронов, благодаря которому область ее применения чрезвычайно расширилась, именно электродинамическую интерпретацию инерции.
§ 13. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ МАССА
Читатель заметит, что с того момента, как мы оставили упругий эфир и сосредоточили свое внимание на электродинамическом эфире, мы совсем перестали говорить о механике. Механические и электродинамические явления образуют каждые свое собственное царство. Первые происходят в абсолютном ньютоновском пространстве, определяемом законом инерции и обнаруживающем свое существование через центробежные силы; вторые представляют собой состояния эфира, покоящегося в абсолютном пространстве. Рациональная теория, какою претендует быть теория Лоренца, не может позволить этим-двум царствам существовать рядом друг с другом вне всякой взаимосвязи.
Как мы знаем, физикам, несмотря на огромные усилия и изобретательность, не удалось свести электродинамику к понятиям механики. Невольно напрашивается обратное: нельзя ли механику свести к понятиям электродинамики?
Если бы это удалось успешно осуществить, то абстрактное абсолютное пространство Ньютона превратилось бы в конкретный эфир. Инерциальное сопротивление и центробежные силы можно было бы представлять себе как физические эффекты эфира, скажем, как особую форму электромагнитных полей, но принцип относительности в механике потерял бы свою строгую достоверность и был бы справедлив, как и в электродинамике, лишь приближенно для величин первого порядка по ? = v/c.
