Статьи и речи - Максвелл Дж.К.
Скачать (прямая ссылка):
уравнениях. Нет сомнения, что можно было бы изменить уравнения другими
способами, чтобы сделать их непротиворечивыми; фактически, если бы мы во
что бы то ни стало захотели сохранить закон действия на расстоянии, то мы
сказали бы: "когда ток меняется, вывод уравнений без дополнительного
члена не действителен,- в этом случае нужно изменить уравнение (4)".
Таким образом, мы не считаем это строгим доказательством, а просто
аргументом, который превращает максвелловскую форму уравнений в более
приемлемую для начинающего. Конечно, мы знаем также и другие доводы,
имеющие дело с релятивистской инвариантностью, в силу которых эти
уравнения должны принимать эту специфическую форму, но мы не будем
рассматривать этого здесь.
274
Одщцко в статьях Максвелла не имеется никаких доказательств того, что
именно таков был путь, который привел его к этим результатам или что
такие аргументы играли какую-нибудь роль в его рассуждениях. Максвелл
пришел к добавочному члену, пользуясь такой картиной, которую мы сегодня
не приемлем. Сегодня мы знаем, что если налояшть электрическое поле на
конденсатор, в котором промежуточная среда имеет очень большую
диэлектрическую постоянную, то большая часть электрической индукции D
фактически будет затрачена на разделение зарядов в диэлектрике от одной
стороны к другой. Вполне естественно ожидать, что движение этих зарядов
будет сопровождаться током - током смещения. Но мы не станем
постулировать какое-либо движение такого рода зарядов в вакууме. Однако
Максвелл, действительно называвший D электрическим смещением, имел в виду
именно такую картину. Он считал, что весь ток смещения представляет
движение какого-то заряда в среде, в эфире, который переносит поле. Эта
картина являлась частью механической модели, помогавшей ему построить
понятие о том, каковы должны быть правильные уравнения.
Максвелл нигде не рассматривает вопроса, являются ли все дифференциальные
уравнения, которые он окончательно написал, совместными друг с другом.
Однако я ни минуты не сомневаюсь, что он был убежден в совместности этих
уравнений. И действительно, он написал много решений этих уравнений, и
если бы его механическая картина ввела его в заблуждение так, что он
выписал бы уравнение (7) с другим членом (так что уравнения не были бы
совместными), я уверен, что он не был бы удовлетворен и продолжал бы
работу, пока не нашел бы надлежащим образом действующую схему. Таким
образом, хотя я и не могу доказать этого, я вполне убежден, что та
аргументация, которую мы обычно применяем сегодня, составляла фактически,
явно или не явно, часть его рас-суждений.
Но коль скоро вы написали уравнения в этой форме, мгновенное действие на
расстоянии безвозвратно исчезло. Теперь неверно, что существует
непосредственное действие на расстоянии, так как действие всегда зависит
от того, что происходит в среде. Мне не нужно рассказывать вам о том, как
на основании этого аргумента Максвелл пришел к убеждению, что возмущения
поля распространя-
275
ются со скоростью света - точнее со скоростью, Которая обнаруживается в
уравнениях как отношение' между электростатической и электромагнитной
единицами и которая в экспериментах оказывалась настолько близкой к
измеренной скорости света, насколько можно было этого желать.
Можно задать вопрос, что же случилось с попыткой построить механические
модели, будь то упругая среда или жидкость? (обе эти модели Максвелл
пытался построить в разное время, и эти усилия были поддержаны другими
учеными, включая Дж. Дж. Томсона). Я думаю, что, обращаясь назад, мы
можем констатировать две вещи.
Во-первых, идея в действительности оказалась не конструктивной в том
смысле, что из нее ничего не следовало такого, чего нельзя было бы
получить другими путями (если не засчитывать в пользу этой идеи того
способа, которым пользовался Максвелл, применяя эти модели для получения
своих результатов; но это скорее аргументы общего порядка, а не
специфические).
Во-вторых, и это гораздо более важно, мы совершенно потеряли желание
строить подобные модели, так как мы уже не придерживаемся веры XIX
столетия в то, что механика, и в частности механика непрерывной среды,
более фундаментальна, чем, например, электромагнетизм. Конечно, мы теперь
знаем, что знакомые нам дифференциальные уравнения упругости и
гидродинамики не являются такими законами априори, которые мы могли бы
постулировать, если бы никогда не видели упругих сред или жидкости.
Скорее они являются законами, выводимыми в конечном счете из свойств
атомов и молекул, составляющих эти вещества, и из сил, действующих между
ними. Далее, мы теперь также знаем, как понимать строение и свойства
атомов, выраженные через составляющие их части, ядра и электроны,
удерживаемые главным образом электрическими и в некоторой степени
магнитными силами. Следовательно, если бы мы преуспели в сведении
электромагнитной теории к гидродинамическим или упругим моделям, то мы бы
