История теории эфира и электричества - Уиттекер Э.
ISBN 5-93972-070-6
Скачать (прямая ссылка):
континуум и поэтому имеет бесконечное количество степеней свободы.
Поэтому формула Рэлея не отражает истинный закон излучения абсолютно
черного тела. Однако она асимптотически верна для длинных волн, что
экспериментально показали Г. Рубенс и Ф. Курлбаум в 1900-1 годах1. Эту
формулу вывел из
1Berlin Sitzungsb. XLI (окт. 1900 г.), с. 929; Ann. d. Phys. IV (апр.
1901 г.), с. 649.
454
Глава 12
теории электронов Лоренц1, который вычислил излучающую способность и
коэффициент поглощения тонкой металлической пластины, на которую падает
излучение с большой длиной волны.
Дальнейшую историю работы над проблемами излучения следует отложить до
следующей главы. Стоит заметить, что лорд Кельвин до последнего
отказывался признать теорему о равномерном распределении энергии по
степеням свободы. Ссылаясь на замечание Рэлея: "Хотелось бы избежать
пагубной простоты общего вывода", он сказал: "Самый простой способ
достичь этой цели - отрицать вывод; и, тем самым, в начале двадцатого
века рассеять тучу, которая в течение последней четверти девятнадцатого
века скрывала сияние молекулярной теории тепла и света""^.
1Proc. Amst. Acad. V (1902-3), с. 666.
^Кельвин Baltimore Lectures (1904), с. 527.
Глава 13
Классическая теория в эпоху Лоренца
Попытки Максвелла1 и Герца2 распространить теорию электромагнитного поля
на случай, когда весомые тела находятся в движении, нельзя назвать
абсолютно успешными. Ни один из них не учел движение материальных частиц
относительно связанного с ними эфира, так что в обоих исследованиях
движущиеся тела рассматривали просто как однородные части среды,
заполняющей все пространство, причем эти части отличаются друг от друга
только особыми значениями электрической и магнитной постоянных. Очевидно,
что это допущение не согласуется с замечательной теорией, с помощью
которой Френель2 объяснил оптическое поведение движущихся прозрачных тел.
Поэтому неудивительно, что авторы, которые писали после Герца, предлагали
заменить его уравнения другими уравнениями, которые согласуются с
формулами Френеля. Однако прежде чем приступить к их исследованию, будет
неплохо вкратце рассмотреть свидетельства за и против движения эфира,
находящегося в движущихся весомых телах и прилегающего к ним, как они
выглядели в последнем десятилетии девятнадцатого века.
Явления аберрации объяснил Юнг4, допустив, что движение тел не влияет на
окружающий их эфир. Однако Стокс в 1845 году показал2, что это объяснение
не является единственно возможным. Допустим, что движение Земли сообщает
движение соседним порциям эфира. Это движение можно рассматривать как
наложенное на колебательное движение эфирных частиц при распространении
света: следовательно, ориентация волновых фронтов света в общем
изменится, тем самым будет оказано воздействие на направление, в котором
мы видим небесное тело и которое первоначально является нормальным по
отношению к волновым фронтам. Но если эфир
^См. стр. 308.
2См. стр. 389.
3См. стр. 137.
4См. стр. 137.
5РШ. Mag. XXVII (1845), с. 9; XXVIII (1846), с. 76; XXIX (1846), с. 6.
456
Глава 13
находится в невихревом движении, так что его элементы не вращаются,
несложно увидеть, что на направление распространения света в пространстве
не будет оказано никакого влияния; световое возмущение по-прежнему
распространяется по прямым линиям от звезды, а нормаль к волновому фронту
в любой точке отклоняется от этой линии распространения на небольшой угол
и/с, где и - составляющая скорости эфира в данной точке, разложенной
перпендикулярно линии распространения света, ас - скорость света. Если
допустить, что эфир вблизи Земли находится в состоянии покоя относительно
земной поверхности, то будет казаться, что звезда смещена к направлению
движения Земли на угол, измеряемый отношением скорости Земли к скорости
света, умноженным на синус угла между направлением движения Земли и
линией, соединяющей Землю со звездой. Это в точности отражает закон
аберрации.
На недостаток теории Стокса указали несколько авторов, среди которых был
X. А. Лоренц^. Этот недостаток состоит в том, что невихревое движение
несжимаемой жидкости полностью определено, когда задана нормальная
составляющая скорости на его границе; так что если допустить, что эфир
имеет такую же нормальную составляющую скорости, что и Земля, то он не
сможет иметь такую же тангенциальную составляющую скорости. Отсюда
следует, что в общем случае не существует такого движения, которое
удовлетворяло бы уравнению Стокса, и эта сложность не была разрешена
удовлетворительно ни одним из предложений, которые были выдвинуты для ее
разрешения. Одно из таких предложений состоит в допущении о том, что
движение Земли создает вихревое возмущение, которое, несмотря на то, что
испускается со скоростью света, не влияет на более устойчивое невихревое
движение. Другое предложение, которое в 1899 году выдвинул Планк^,
заключается в том, что обоим условиям теории Стокса (что движение эфира
