Д.Д. Томсон: Кн. для учащихся - Кудрявцев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
Макс Планк
70 реальностями. Свойства силовых линий напоминали свойства обычного материального упругого тела. Они обладали инерцией и, подобно растянутой пружине, упругим напряжением.
С помощью силовых линий Томсон создает модель светового кванта, представляющую кольцо, образованное замкну-) тыми силовыми линиями. Подробно мы не будем останавливаться на модели кванта Томсона из-за ее сложности. Отметим только, что это кольцо двигалось у Томсона со скоростью света и не меняло при этом ни своих размеров, ни формы. Оно могло колебаться с частотой, обратно пропорциональной длине его окружности. Каждому кванту энергии соответствовало свое кольцо, причем все кольца различны по размерам. Волны малой длины, такие, как рентгеновские, имели малые квантовые кольца, а длинные, такие, как видимый свет,— большие. Значение постоянной в формуле для связи энергии и частоты у Томсона определялось отношением наружного радиуса кольца к внутреннему, и это число соответствовало постоянной Планка. Томсоновское кольцо позволяло объяснить и волновые свойства тела — интерференцию, дифракцию. Таким образом, с помощью представления об электрических силовых линиях Томсон попытался синтезировать классическую электродинамику с квантовой теорией.
Однако история физики показала несостоятельность попыток Томсона. Квантовая теория родилась тогда, когда классическая физика встала в тупик при попытках объяснения закономерностей теплового излучения тел. Потребовались новые понятия, несовместимые с представлениями классической физики, уходили в прошлое наглядные и понятные модели явлений классической физики. И все же в попытках Томсона примирить классическую теорию с квантовой имелось рациональное зерно, физики — сторонники квантовой теории — должны были, опровергая доводы такого авторитетного ученого, добывать новые факты в пользу этой теории, тем самым обогащая и развивая ее. С другой стороны, в идеях Томсона содержались черты, которые также могли быть использованы в новой физике. Так, мы говорили (с. 73), что при исследовании рентгеновских лучей Томсон пришел к понятию о прерывном (квантовом) характере волнового фронта, предвосхищая будущие квантовые идеи Эйнштейна.
Следует сказать, что Томсон оставил свои попытки связать классическую физику с квантовой теорией и изменил к ней отношение после того, как его сын Джордж Паджет Томсон (1892—1975) в 1927 г. открыл дифракцию электрона и тем самым подтвердил волновой характер движения электрона1.
1 Отметим, что, независимо от сына Томсона, в том же году дифракцию электронов открыли американские физики К. Дэвиссон (1881 —1958) и Л. Джермер (1896 — 1971).
71 Обратимся к теории относительности. Она возникла из исследований оптических явлений и изучения вопроса о влиянии движения тел на эти явления, из попыток обнаружить движение Земли относительно эфира.
На принципиальную возможность обнаружения движения Земли относительно эфира указывал еще Максвелл, но он считал, что чувствительность прибора для улавливания этого эффекта должна быть очень высокой, порядка и вряд ли
возможно создать прибор, обладающий такой чувствительностью. Однако в 1881 г. американский ученый Альберт Май-кельсон (1852—1931) сконструировал такой точный прибор (знаменитый интерферометр Майкельсона) и первый эксперимент с ним попытался провести в Берлинской лаборатории Гельмгольца. Однако сотрясения здания лаборатории, расположенной на оживленной улице, мешали работе интерферометра, и Майкельсон перевозит свой прибор в обсерваторию города Потсдама. Опыты, проведенные здесь, дали отрицательный результат: никакого относительного движения Земли и эфира обнаружить не удалось. В 1887 г. Майкельсон совместно со своим соотечественником, профессором химии Эдуардом Морли (1838—1923) ставит новый эксперимент и вновь получает отрицательный результат.
Это было совершенно непонятно. Многие известные физики считали, что эфир неподвижен и, следовательно, движение Земли относительно эфира должно быть обнаружено. Сам изобретатель интерферометра решил, что надо отказаться от гипотезы неподвижного эфира и принять предположение о полном увлечении эфира движущимся телом.
В 1890 г. гипотезу полностью увлекаемого эфира развил замечательный немецкий физик Генрих Герц. Она хорошо объясняла отрицательный результат опыта Майкельсона, однако была не в состоянии объяснить другие явления в оптике движущихся тел, в частности аберрацию света.
Аберрация (по-латински «уклонение») была открыта в 1728 г. английским астрономом Джеймсом Брадлеем (1693— 1762). Он заметил изменение положения неподвижных звезд с периодичностью в год. Брадлей объяснил это явление, исходя из представлений о конечности распространения света и годичного движения Земли вокруг Солнца. Если наблюдать в телескоп свет от звезды, падающий на поверхность Земли под некоторым углом, то за время, пока свет проходит через зрительную трубу телескопа, Земля вместе с ним перемещается. Чтобы свет от звезды был в центре поля зрения телескопа, его надо повернуть на некоторый угол по направлению движения Земли,
