Понятие массы в классической и современной физике - Джеммер М.
Скачать (прямая ссылка):
11 «Philosophical Magazine», 27, 332 (1889).
12 «Gottinger Nachrichten» (1876), S. 245; «Comptes rendus», 84, 1375 (1877); «Nature», 24, 360 (1881).
13 А. К о r n, Eine Theorie der Gravitation und der elektrischen Erscheinungen auf Grundlage der Hydrodynamik (Berlin, Aufl. 1, 1894; Aufl. 2, 1896; Aufl. 3, 1898).
14 Мы упомянем здесь только статьи Корна, опубликованные в течение 1917 и 1918 годов: «Механическая теория электромагнитных полей», в: «Physikalische Zeitschrift», 18, 323—326, 341—345, 504—507, 539—542, 581—584 (1917); 19, 10—13, 201—203, 234—237, 426—429 (1918).
:148 Эти механические теории электромагнетизма натолкнулись теперь на соперничество электромагнитных теорий механики. Поиски концептуального единства были руководящей идеей многих теоретиков в начале столетия в исследовании методологических возможностей нового подхода, основанного на электромагнитном понятии массы. Более того, глубоко мыслящие теоретики, возможно, рассматривали огромное число публикаций предлагаемых механических теорий электромагнетизма как симптом несомненной бесполезности всех попыток движения в этом направлении и приветствовали новый подход в противоположном направлении. Так, например, Больцман в своих «Лекциях о принципах механики», ссылаясь на вновь развитую теорию электронов, замечает следующее:
«Эта теория не претендует на то, чтобы объяснить понятие массы и силы, закон инерции и т. п. из чего-то более простого, что само может быть легко понято. Фундаментальные понятия этой теории и ее основные законы, несомненно, останутся столь же необъяснимыми, как и с механической точки зрения. Однако польза выведения всей науки механики из понятий, так или иначе необходимых для объяснения электромагнетизма, может быть, столь же важна, как если бы, наоборот, электромагнитные явления объяснялись на основе механики. Возможно, что первый путь приведет к большим успехам» 1б.
Одним из первых горячих сторонников электромагнитного понятия массы был Вильгельм Вин. В статье «О возможности электромагнитного обоснования механики» 16, опубликованной в знаменитой юбилейной книге Лоренца, Вин первоначально допускает, что Максвелл, Кельвин и Герц предпочли естественный путь и взяли механику в качестве основы для объяснения уравнений Максвелла. Однако в свете все возрастающей сложности механических моделей, предложенных с этой целью, Вин полагает, что более обещающим для будущего развития физической тео-
16 Ludwig Boltzma n, Vorlesungen uber die Prinzipe der Mechanik (Leipzig, 1897); цит. по 2-му изданию (Лейпциг, 1904), часть 2, стр. 138—139.
16 W і 1 h е 1 m Wien, Ober die Moglichkeit einer elektromagnetischen Begrundung der Mechanik, в: «Recueil de travaux offerts par Ies auteurs a H. A. Lorentz (The Hague, 1900), p. 96—107.
:W рии является рассмотрение электромагнитных уравнений как основы для выведения законов механики 17.
Ссылаясь на электрическую силу инерции Хевисайда, Вин обобщает этот результат и выражает свое твердое убеждение в выводимости механической теории из теории электромагнитной. «Инерция материи, которая, если не считать гравитации, дает независимое определение массы, может быть выведена без дополнительных гипотез из часто теперь применяемого понятия электромагнитной инерции» 18.
Вывод инертной массы у Вина основывается на расчетах Серля относительно энергии поля, произведенного движущимся эллипсоидом Хевисайда 19. Если U есть энергия поля, соответствующая такому эллипсоиду, движущемуся со скоростью V1 и если Uо есть энергия, соответствующая покоящемуся эллипсоиду, то на основе результатов Серля
l + 4-?2
U = U0-^-. (7)
(1-P2) ^2 arc sin P v '
Разлагая это выражение в ряд по степеням ?, Вин получает
t/ = ?Ml + f?* + g?*+...). (8)
Следовательно, возрастание энергии в результате движения электрического заряда равно в первом приближении
= = (9)
а инертная масса — _ (10)
17 Ibid., S. 97: «Viel aussichtsvoller als Grundlage fur weitere theoretische Arbeit scheint mir der umgekehrte Versuch zu sein, die elektromagnetischen Grundgleichungen als die allgemeineren anzusehen, aus denen mechanischen zu folgern sind».
18 Ibid., S. 101: «Die Tragheit der Materie, welche neben der Gravitation die zweite unabhangige Definition der Masse giebt, lasst sich ohne weitere Hypothesen aus dem bereits vielfach benutzten Begriff der elektromagnetischen Tragheit folgern».
і» Этот термин, введенный Сирли (см. сноску 9), обозначает сплюснутый сфероид, главные оси которого имеют отношение (1 — ?2) :1:1. При движении со скоростью v его поле идентично с полем точечного заряда, величина которого и скорость такие же, как у сфероида.
W Вин, таким образом, подтверждает результаты Хевисайда для небольших скоростей V, но отмечает, что для более высоких скоростей должны быть приняты во внимание другие члены ряда: электромагнитная масса зависит от скорости.
Последующее развитие электромагнитного понятия массы, в особенности как это описывается его наиболее красноречивым защитником Максом Абрагамом, внутренне связано с открытием в 1884 году Пойнтингом его знаменитой теоремы 20 относительно переноса энергии в электромагнитном поле, а также с понятием электромагнитного импульса, теоретическая важность которого была предсказана Пуанкаре21, но в деталях разработана только самим Абрагамом 22.
