История теории эфира и электричества - Уиттекер Э.
ISBN 5-93972-070-6
Скачать (прямая ссылка):
разогнать мрак, который так долго окутывал этот предмет.
30 апреля 1897 года, читая лекцию в Королевском институте, Дж. Дж.
Томсон4 выдвинул новое предположение, приводящее в соответствие гипотезу
молекулярных лавин с наблюдениями Аенардом прохождения катодных лучей
через материальные тела. "Из таблицы Ленарда мы видим, - сказал он, - что
катодный луч может преодолеть в воздухе при атмосферном давлении
расстояние около полусан-тиметра, прежде чем яркость фосфоресценции
снизится примерно до половины своего первоначального значения. Средняя
длина свободного пробега молекулы воздуха при таком давлении равна
примерно 1СГ5 см.; если бы эта молекула воздуха была отброшена, то она
потеряла бы половину своего импульса в пространстве, по сравнению со
средним свободным пробегом. Даже если предположить, что это не та
молекула, которая переносится, то эффект наклонных столкновений сократит
импульс на половину величины, кратной этому пробегу.
Таким образом, из опытов Ленарда по поглощению лучей вне трубки, следует,
согласно гипотезе о том, что катодные лучи - это
'Trans. R. S. Edin. XXX (1880), с. 337.
2Апп. d. Phys. XXXII (1887), с. 1.
3Ргос. R. S. LIX (19 марта 1896 г.), с. 338; Phil. Trans. CLXXXIX (1897),
с. 265.
4Royal Inst. Proc. XV (1897), с. 419.
426
Глава 11
заряженные частицы, которые движутся с очень высокой скоростью, что
размер носителей должен быть мал по сравнению с размером обыкновенных
атомов или молекул^. Эта гипотеза объясняет, почему магнитное отклонение
внутри трубки не зависит от природы газа. Это происходит потому, что
какой бы не использовался газ, носители остаются одни и те же. Принятие
состояния материи, которое подразделяется на частицы мельче атома
элемента, немного пугает; однако гипотезу, включающую подобные следствия
- то есть, что так называемые элементы - это сложные вещества, состоящие
из неких первичных элементов, - время от времени выдвигали разные
химики".
Чтобы объяснить последнее замечание, следует вспомнить, что с самых начал
физики среди милетских философов в шестом веке до и. э. бытовала доктрина
о том, что все вещи есть не что иное, как различные формы одной
единственной первичной универсальной субстанции. Фалес полагал, что это
может быть вода, Анаксимен полагал, что это может быть воздух, а
Анаксимандр считал, что это есть безграничное неопределенное нечто - то
ctTEipov - из которого все появляется и в которое все возвращается.
Современная наука поддерживала эту же идею во многих разных формах: как
мы видели, лорд Кельвин предполагал, что все атомы могут быть вихревыми
кольцами в бесконечной жидкости, что в точности соответствовало то
ctTEipov Анаксимандра; но, когда Дж. Дж. Томсон открыл, что частицы
катодных лучей одни и те же, от каких бы атомов они не отрывались, его
мысли вновь вернулись к гипотезе, которую в 1815-16 гг. выдвинул Уильям
Праут (1785-1850), а именно, что атомные массы элементов являются
целочисленными кратными атомной массы водорода и что, фактически, водород
является универсальной первичной субстанцией^. Теперь Томсон предположил,
что
4В 1896 году Лоренц, комментируя открытие Зеемана (см. стр. 484),
предположил,
1
что атомы электричества, которые в нем участвуют, имеют массы около -^qqq
массы
атома водорода. Сам Томсон сказал, что идея о том, что частицы в катодных
лучах имеют гораздо меньшую массу, чем атомы, впервые пришла ему в
голову, когда он заметил, насколько сильно отклоняются лучи под действием
магнита. Подобное предположение сделал Э. Вихерт, получив значение
отношения заряда к массе, Schriflen
d. physik.-ocon. Gesellsch. zu Konigsberg XXXVIII (янв. 1897 г.), с.
[3].
^Работы Праута были опубликованы в Annals of Philosophy, VI (1815), с.
321 и VII (1816), с. 111. Имя автора в работах не значилось, но несколько
месяцев спустя его раскрыл редактор (Annals of Philosophy, VII [1816], с.
343). Сам Праут говорил: "Если взгляды, которые мы рискнули выдвинуть,
правильны, мы можем считать,
Проводимость в растворах и газах
427
Праут ошибся, выбрав водород. Он полагал, что фундаментальное место в
природе по праву принадлежит частицам катодных лучей, или "корпускулам",
как он назвал их, которые намного меньше атома водорода и которые, как
теперь было доказано, содержатся в атомах всех элементов. Видимо, в то
время эта идея захватила его полностью.
Дальнейшие исследования (большую их часть проводил или вдохновлял сам
Томсон) показали, что необходимо изменить это мнение относительно места,
которое занимают корпускулы катодных лучей в схеме вселенной. Поскольку
они переносят отрицательные электрические заряды, тогда как целый атом не
имеет заряда, из этого следует, что какая-то часть атома заряжена
положительно. Судя по всему, в это время Томсон склонялся к идее о том,
что положительное электричество, так сказать, не связано никакой
оболочкой и существует в атоме в виде облака, не прикрепляясь к
материальным корпускулам, так что масса атома получается исключительно из
