Теория магнетизма - Маттис Д.
Скачать (прямая ссылка):
странствий. Он вел себя так, как того требовали великие традиции, и
современные кабинетные ученые могут убедиться в том, что судьба их
предшественников была полна приключений. Еще раньше, в 1753 г. Г. Рихман
в Санкт-Петербурге, проверяя эксперименты Франклина, был убит молнией. О
том, как воздействовало электричество на различные органы тела погибшего,
было сообщено в ведущих научных журналах, и Пристли писал: "Не каждому
ученому, занимающемуся электричеством, дано умереть такой славной
смертью, как Рихману, которому мы поистине завидуем" [16].
Вскоре после своего первого доклада Академии Араго ставит собственные
эксперименты и устанавливает, что ток действует как обычный магнит. Ток
притягивает железные опилки и способен индуцировать постоянный магнетизм
в железных иглах.
Андре Мари Ампер (1775-1836) в докладе, прочитанном на заседании Академии
через семь дней после сообщения Араго, высказал мысль, что внутренние
электрические токи являются причиной ферромагнетизма и что эти токи текут
перпендикулярно оси магнита. Возник вопрос, может ли стальная игла,
намагниченная в соленоиде, показывать большую намагниченность, чем та же
игла под воздействием отдельного кольца с током? Ампер выдвинул идею
этого эксперимента перед Араго, и они вместе успешно ее осуществили,
после чего Араго доложил результаты на заседании Академии 6 ноября 1820
г.
Англичане отстали лишь на самую малость. Уже 16 ноября
1820 г. сэр Хэмфри Дэви (1778-1829) доложил об аналогичных экспериментах.
Все старались проделать важные эксперименты, опубликовать соответствующие
данные и установить таким образом приоритет. По обе стороны Ламанша все
прекрасно понимали важность открытия Эрстеда и его результатов.
После смерти Ампера среди его бумаг были найдены письма Френеля (одно
письмо без даты, а другое датированное 5 июня
1821 г.). В этих письмах содержался намек на то, что "токи ампера",
вызывающие магнетизм, должны быть скорее молекулярного, нежели
макроскопического размера. В этом пункте Ампер колебался. Френель писал,
что отсутствие джоулева тепла, а также доказательства, подобные тем,
которые выдвинуты выше в связи с теорией Кулона, наводят на мысль о
существовании элементар-
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА
31
ных атомных или молекулярных токов [17]. По-видимому, это хорошо
согласовалось с собственными идеями Ампера, и он провел некоторые
(неопубликованные) вычисления на основе такой модели. Эту работу
продолжал впоследствии В. Вебер (1804-1891), который предполагал, что
молекулы стали и железа способны двигаться вокруг каких-то фиксированных
центров. Эти молекулы в намагниченном железе или стали лежат в различных
направлениях так, что поля нейтрализуют друг друга, но при приложении
внешней силы они поворачиваются и их оси правильно ориентируются по
отношению к внешним силам. Точно такое же положение было выдвинуто
Ампером в письме к Фарадею от 10 июля 1822 г.; оказалось, что это
положение лучше объясняет насыщение намагничивания, чем, скажем, теория
Пуассона. Дальнейшую эволюцию этой идеи можно проследить до Ж. Эвинга
(1855-1935). Он размещал крошечные магнитики в правильном геометрическом
порядке так, чтобы они могли свободно вращаться, и образовывал
разнообразные магнитные конфигурации. Допуская, что каждый из этих
магнитиков представляет молекулу магнита, и сведя расстояние между ними
до молекулярных размеров, можно было ожидать, что эксперименты Эвинга
дадут как количественную, так и качественную информацию о
ферромагнетиках. Задолго до этого в связи с тереллой Гильберта Дигби
писал: "Человек, ставящий себе целью преуспеть в естественных науках,
должен пытаться построить такую модель и использовать такие методы,
которыми сможет оперировать по своей воле...". К чему это привело, мы
увидим позднее.
Тот факт, что токовые петли, как обнаружил Ампер, ведут себя во всех
смыслах как элементарные магниты, логически не подтверждает
предположения, что ферромагнетизм обусловливается внутренними
электрическими токами. Тем не менее эта гипотеза была наиболее удобной из
всех возможных и, как оказалось, стимулировала наибольшее число новых
открытий, а также содействовала возникновению глубокого понимания "сути"
магнетизма. И именно Ампер и его последователи, а не Пуассон и его школа
работали в современном стиле, который можно охарактеризовать как
гармоничное сочетание теории и эксперимента.
Современный научный метод, нашедший в электродинамике наиболее раннее
свое применение, пытался каждому явлению найти место в общей
математической теории или, как говорилось выше, ответить на вопрос
"почему это получается?", а не только "как это случается?". Длинный
перечень открытий, подаренных учеными, занимавшимися электродинамикой,
уже сам по себе есть достаточная дань действенности этого метода, хотя
потом и оказалось, что их объяснения природы магнетизма неверны. Если мы
останавливаемся на этом, то лишь потому, что распро-
32
1. ТЕОРИЯ МАГНЕТИЗМА И ЕЕ ИСТОРИЯ
