Д.Д. Томсон: Кн. для учащихся - Кудрявцев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
Итак, Томсон по-новому посмотрел на понятие массы тела. Оказывается, что при движении заряженных тел необходимо к обычной массе прибавлять массу, обусловленную магнитным полем. Из теории Томсона вытекало важное следствие, что дополнительная масса должна зависеть от скорости. В «Замечаниях о современных исследованиях по электричеству и магнетизму...» Томсон приходит к заключению, что при скорости заряженного тела, равной скорости света, дополнительная масса увеличивается до бесконечности, и, следовательно, «невозможно возрастание скорости заряженный тел, движущихся через диэлектрик, до скорости, большей скорости света». Это есть, по существу, релятивистский вывод о предельном значении скорости света, высказанный Томсоном задолго до Альберта Эйнштейна — творца теории относительности. Раньше Эйнштейна Томсон получил соотношение между электромагнитной массой и энергией E = тс2. Кднечно, это не означает, что Томсон был одним из создателей теории относительности. Теория относительности — это не просто конкретные выводы о зависимости массы от скорости, постоянстве скорости света и т. д., а прежде всего новый взгляд на пространство и время. Томсон же, как мы знаем, до конца жизни заполнял пространство эфиром. Но безусловно, что результаты, полученные
2. Зак. 1 179 «Д. Д. Томсон»
17 Томсоном, поставили перед физикой ряд вопросов, разрешение которых в конечном счете способствовало пересмотру старых представлений о массе, импульсе, пространстве, времени.
Томсон показал, что для известных тогда заряженных микроскопических тел эффект электромагнитной массы ничтожен. Однако позже был открыт электрон, для которого электромагнитная масса играла" существенную роль. Оказалось, что для этой частицы обычной массы нет, а вся масса — электромагнитная. Этот результат поставил физиков в трудное положение. Некоторые из них стали говорить о невыполнении закона сохранения масс, об «исчезновении материи». Мы еще остановимся на вопросе о разрешении трудностей, вызванных открытием электромагнитной массы. Сейчас же отметим, что для Томсона открытие электромагнитной массы, зависимости ее от скорости движения тел не вызвало затруднений в объяснении закона сохранения масс. Он считал, что электромагнитная масса распределяется в пространстве, окружающем заряженное тело, т. е., говоря современным языком, электромагнитное поле обладает вещественной массой. Тогда в системе «тело и электромагнитное поле» выполняется закон сохранения масс, поскольку в ней всякому изменению массы тела соответствует подобное изменение массы поля.
Понятие импульса в теорию электромагнитного поля ввел также Томсон. Если вернуться к его примеру о движении заряженной сферы, то можно сказать, что вследствие движения такой сферы увеличивается не только ее масса, но и импульс, и
Введение Томсоном в теорию электромагнитного поля вектора импульса этого поля позволило ему спасти третий закон Ньютона и закон сохранения импульса от нарушений, которые наблюдались для тел, несущих заряды. Всякому изменению импульса заряженного тела соответствует такое же изменение импульса поля, т. е. выполняется закон сохранения импульса, а следовательно, и третий закон Ньютона.
Отметим, что опыты нашего замечательного русского физика П. Н. Лебедева по обнаружению светового давления убедительно доказали, что электромагнитное поле обладает импульсом. Получило экспериментальное подтверждение и теоретическое открытие Томсоном электромагнитной массы. Немецкий физик Вальтер Кауфман (1871 —1947), начиная с 1901 г., провел серию опытов по определению удельного
заряда ? ~ частиц, испускаемых радиоактивными веществами. Он нашел, что отношение заряда этих частиц к массе уменьшалось при возрастании скорости частиц. Предполагая, что заряд частиц остается постоянным, он получил, что
он будет не mv, а
18 масса частиц увеличивается со скоростью. Он также попытался определить, какая часть массы частиц относится к обычной массе, а какая —- к электромагнитной, и пришел к заключению, что вся масса имеет электромагнитное происхождение.
Этот вывод был подтвержден и дальнейшими исследованиями Томсона. Конечно, все эти результаты носили приближенный характер, поскольку прямой эксперимент не мог дать ответа на вопрос, какая часть массы частицы относится к обычной, а какая — к электромагнитной массе.
Итак, уже в своих ранних работах Томсон получил результаты огромной важности, вызвавшие коренную ломку привычных представлений.
Большинство исследований этого периода Томсон проводил в знаменитой Кавендишской лаборатории, организованной Дж. К. Максвеллом, дело которого Томсон продолжал в своих исследованиях. Максвелл и лаборатория Кавендиша сыграли особую роль в жизни Томсона, поэтому нам представляется важным рассказать об истории этой лаборатории.'
КАВЕНДИШСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ
С середины XIX столетия в организации физической науки происходят важные перемены. В это время сначала в некоторых развитых странах Европы, а затем и в США создаются физические лаборатории, где проводится обучение практической физике и ведутся коллективные научные исследования поД руководством маститых ученых.
