Статьи и речи - Максвелл Дж.К.
Скачать (прямая ссылка):
полностью завершили круг! Мы бы объяснили электричество через механику
непрерывной среды; мы бы объяснили непрерывную среду через атомы; и мы бы
объяснили атомы через электричество и магнетизм. В конце концов мы бы
ничего и ни через что не объяснили!
276
Разумеется, такое развитие составляло часть нашего признания, что в
физике мы можем описывать, но не можем объяснять, потому что объяснение
всегда означает сведение законов к чему-то знакомому. Б повседневной
жизни это означает сведение законов к вещам, известным нам из
повседневного опыта. Но если мы хотим проникнуть за пределы этого
практического опыта, то где те фундаментальные черты, на которых мы могли
бы основать наши объяснения? Таким образом мы привыкаем к мысли (и дело
здесь в значительной степени в приобретении привычки), что
электромагнитное поле является существенной частью физики, которую нельзя
свести к чему-либо другому. Утверждение, что существует электрическое или
магнитное поле с определенной интенсивностью в определенном направлении в
каждой точке пространства стало для нас таким же приемлемым, как и
утверждение, что существует в какой-то точке частица, движущаяся с
определенной скоростью и подверженная действию определенной силы. Другими
словами, природа оказалась богаче, чем можно было этому поверить, - в том
смысле, что в природе существует гораздо больше понятий, включая и
понятия электромагнитного поля, которые не могут быть сведены к каким-
нибудь другим основным понятиям. Иной вопрос - какие отношения существуют
между различными величинами; и это тот вопрос, к которому я возвращаюсь.
Хорошо, что после усвоения идей Максвелла физики привыкли к восприятию, в
качестве основного физического факта утверждения, что существует
некоторое поле определенного рода в определенной точке пространства, так
как уже давно нельзя было ограничиваться электромагнитным полем. Много
других полей появилось в физике и, конечно, мы не желаем и не ожидаем
объяснения их через модели разного типа.
Исторически следующим появившимся полем было гравитационное поле.
Гравитационные силы не были новыми, но мысль о том, что они также должны
управляться местными дифференциальными уравнениями, предписывающими то,
как одна часть гравитационного поля действует на прилегающую часть,
являлась новостью в нашем столетии; разработкой этой идеи мы, в
частности, обязаны трудам Эйнштейна. Такой принцип влечет за собой в
качестве следствия то, что гравитационные действия, подоб-
277
но электромагнитным действиям, распространяются с конечной скоростью и не
могут распространяться со скоростью, превышающей скорость света. Теория
относительности учит нас, что никакой сигнал не может этого сделать, а
отсюда немедленно следует признание, что быстрое возмущение
гравитационного поля порождает распространение волн таким же самым
образом, как быстрое распростанение возмущения электромагнитного поля
также распространяется в виде волн.
Утверждение, которое я только что сделал, вызвало продолжительные споры
между специалистами, споры о том, существуют ли гравитационные волны пли
нет, но я думаю (хотя я и не являюсь специалистом), что теперь все они
согласились с очевидным ответом. Не требуется никакой тонкой
аргументации, по крайней мере для ответа в том смысле, что были бы
гравитационпые волны, которые мы могли бы изучать, если бы мы могли
придумать достаточно мощное приспособление для того, чтобы производить
быстрые возмущения, которые были бы измеримы на расстоянии.
Очевидно теория гравитационного поля, как и теория электромагнитного
поля, выражается через величины, которые определены в определенных точках
пространства и для которых было бы невозможно создать механические
модели. На этом, однако, история не кончается; появились новые поля, и в
наше время они, кажется, размножаются в изобилии. Первое из них - это
волновое поле, связанное с движением частицы. В принципе такое поле
существует для каждой частицы, но на практике оно наиболее резко выражено
для легких частиц - таких как электрон. С электроном нужно связывать
величину, волновую функцию, которая опять-таки определена в каждой точке
пространства, если только мы имеем достаточно сведений о состоянии
электрона. Бросая взгляд на все это, мы понимаем, что встретились с
новыми теоретическими затруднениями, и мы должны быть довольны что
развитие, начатое трудом Максвелла, устранило некоторые теоретические
затруднения с нашего пути.
Существует большая разница между полем волны, описывающей частицу, и
электромагнитным полем, описывающим радиацию. Так, электромагнитное поле
- это нечто измеримое в принципе, а во многих случаях - измеримое и на
практике с большой степенью точности. В случае ра-
278
диоволны, приходящей от передатчика, можно не только спрашивать, о том,
какова интенсивность волны, какова ее частота и поляризация, но можно
также утверждать, и проверить это экспериментально, что в определенной
