История теории эфира и электричества - Уиттекер Э.
ISBN 5-93972-070-6
Скачать (прямая ссылка):
избытку втекающего тока над вытекающим^. Это утверждение можно
представить уравнением
|^+divs = 0, (1)
где р - объемная плотность электростатического заряда, s - ток в точке
(х, у, z) за время t. Допущение Вольты - это действительно один способ
физического толкования этого уравнения: он появляется при сравнении
уравнения (1) с уравнением
^ + div(/jv) = О,
1Exp. Res., выпуск III.
^Первое удовлетворительное экспериментальное доказательство сохранения
электрического заряда дал Фарадей в Phil. Mag. XXII (1843), с. 200; Exp.
Res., II, с. 279.
214
Глава 6
которое является уравнением непрерывности жидкости с плотностью р и
скоростью V. Можно отождествить эти два уравнения, допуская, что s имеет
ту же физическую природу, что и произведение pv. Именно так и поступали
те, кто принимал допущение Вольты.
Но можно было бы сделать и другие допущения, которые так же хорошо
объясняли бы физический смысл уравнения (1). Например, если допустить,
что р является конвергенцией любого вектора, временным потоком которого
является величина s,^ уравнение (1) удовлетворяется автоматически; можно
представить, что по своей природе этот вектор является вектором смещения.
При таком допущении мы избегаем необходимости рассматривать ток
проводимости как реальный поток электрических зарядов или размышлять,
являются ли дрейфующие заряды положительными или отрицательными; и уже не
будет ничего удивительного в том, что электрические заряды
противоположных знаков при объединении дают нулевой эффект.
Сам Фарадей хотел оставить этот вопрос открытым, чтобы избежать какого бы
то ни было определенного допущения"^. Возможно, наилучшее представление о
его взглядах может дать лабораторная запись^, датированная 1837 годом:
"После длительного рассмотрения способа расстановки электрических сил в
различных явлениях в общем случае я пришел к определенным выводам,
которые я попытаюсь записать, не связывая себя никаким мнением
относительно причины возникновения электричества, то есть относительно
природы силы. Если электричество существует независимо от материи, тогда
я полагаю, что гипотеза об одной жидкости не устоит против гипотезы о
двух. По-моему, очевидно, что существует то, что я могу назвать двумя
элементами силы, равными по значению и действующими по направлению друг к
другу. Однако эти силы можно различить только по направлению, и
*В символах
<9q
dlv q = -р, ж = 8, где q обозначает рассматриваемый вектор.
2 "Его главная цель, - сказал Гельмгольц во время лекции о Фарадее в 1881
году, - состояла в том, чтобы выразить в своих новых концепциях только
факты с минимально возможным использованием гипотетических субстанций и
сил. Это был настоящий прогресс в общем научном методе, который должен
был очистить науку от последних остатков метафизики".
^Бенс Джонс Life of Faraday, II, с. 77.
Фарадей
215
возможно, что они разделены не более, чем северная и южная силы в
элементах магнитной стрелки. Они могут быть полярными точками сил,
находящихся в частицах материи изначально".
Можно заметить, что с момента возникновения математической теории
электростатики спор между сторонниками одно- и двухжидкостной теорий
стал, очевидно, бесполезным. Аналитические уравнения, которые притягивали
к себе всеобщий интерес, можно было интерпретировать в равной степени
хорошо на основе любой из двух гипотез, а перспективы их разделения под
влиянием какого-нибудь нового экспериментального открытия ожидать не
приходилось. Но задача не теряет своего очарования, даже если выглядит
нерешаемой. "Однажды я сказал Фарадею, - писал Стокс своему тестю в 1879
году, - сидя рядом с ним за ужином в Британской ассоциации, что, по моему
мнению, мы сделаем огромный шаг вперед, когда сможем сказать об
электричестве то же, что мы говорим о свете, а именно, что его составляют
волнообразные движения. Он сказал мне, что, на его взгляд, мы еще слишком
далеки от этого"1.
Чтобы провести следующий ряд исследований2, Фарадей вернулся к предметам,
которые первыми привлекли его внимание, когда он был еще учеником
переплетчика и ходил на лекции Дэви: гальваническому столбу и связи
электричества с химией.
В это время все считали, что раствор, через который пропускают
электрический ток, разлагается, главным образом, под действием сил
притяжения и отталкивания, прикладываемым к молекулам раствора
металлическими выводами, через которые ток входит в раствор и выходит из
него. Существование подобных сил допускала как гипотеза Гротгуса и Дэви,
так и конкурирующая гипотеза де ля Рива2; причем главное отличие между
ними состояло в том, что Гротгус и Дэви допускали цепочку разложений и
воссоединений в жидкости, а де ля Рив полагал, что разлагаются только
молекулы, находящиеся рядом с выводами, и приписывал их фрагментам
способность двигаться через жидкость от одного вывода к другому.
В целях проверки этой доктрины влияния выводов Фарадей смочил лист бумаги
соляным раствором, положил его на кусок воска в воздухе, чтобы занять
