Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 481 482 483 484 485 486 487 488 489 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499 500 501 502 503 504 505 506 507 508 509 510 511 512 513 514 515 516 517 518 519 520 521 522 523 524 525 526 527 528 529 530 531 532 533 534 535 536 537 538 539 540 541 542 543 544 545 546 547 548 549 550 551 552 553 554 555 556 557 558 559 560 561 562 563 564 565 566 567 568 569 570 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
§ 18. О природе электрических явленийСоображения, изложенные в предыдущем параграфе, были применены Фарадеем для объяснения разнообразных электрических явлений. Фарадей обогатил физику своими экспериментальными исследованиями и открытиями, но весьма большую роль в развитии учения об электричестве сыграли также теоретические взгляды Фарадея. Первым успешным испытанием этих взглядов были замечательные по замыслу опыты самого Фарадея, приведшие к открытию явления экранирования электрических сил, явления электромагнитной индукции, явлений, обнаруживающих родство электромагнитных явлений и света, и др. По Фарадею, сущность электричества заключается не в зарядах, а в силовых трубках, заряды же представляют собой только окончания силовых трубок. Натяжение силовых трубок и их взаимное поперечное давление, если они не уравновешены, приводят силовые трубки поля в движение. Движение силовых трубок и скольжение их концов (зарядов) по проводнику сказываются как электрический ток и проявляются в возникновении магнитных сил. Воззрения и открытия Фарадея подсказали Максвеллу путь к построению плодотворной математической теории электричества. Теория Максвелла охватила громадную область электрических и магнитных процессов, установила взгляд на электрическое поле как на частный случай более общего электромагнитного поля, раскрыла электромагнитную природу световых явлений, привела к открытию радиоволн. Поныне теория Максвелла является руководящей в классической физике и в электротехнике. Следует, однако, отметить, что воззрения Фарадея породили также стремление многих физиков объяснять природу электрических явлений только наличием силовых трубок, отвлекаясь, отказываясь от изучения электрических зарядов. Внимание и интерес к исследованию электрических зарядов восстановились только после того, как была обнаружена атомная природа электричества. В последующем в физике установился синтезирующий взгляд, что сущность электричества в равной мере заключается как в наличии зарядов, так и в наличии поля, окружающего, а вероятно, и пронизывающего эти заряды. Фарадеево понимание природы электрических явлений было построено на сочетании двух основных идей. Первая — идея близкодействия, т. е. признание первенствующей роли среды; вторая — гипотеза (ранее развитая Эйлером), что электрические и магнитные процессы являются следствием механических напряжений и механических движений в эфире. Косвенные, но убедительные доказательства, приведенные Фара деем, что силовые трубки находятся в состоянии натяжения и оказывают друг на друга поперечное давление, побудили многих физиков пытаться свести электричество к механике. Фарадеевы силовые трубки пытались рассматривать как своеобразные упругие жгуты, порождаемые деформациями и движениями эфира. Смещениями эфира и механическим взаимодействием фарадеевых трубок пытались объяснить электрические и магнитные явления. На такие попытки было растрачено много сил и труда. Задача оказалась неразрешимой. Это является подтверждением диалектико-материалистического положения о несводимости одних форм движения к другим. Взаимопревращаемость различных форм движения и наличие в электрических явлениях механических напряжений и движений длительное время истолковывались неправильно. Электричество ошибочно рассматривали как следствие механических процессов в эфире. Только постепенно стало складываться представление, что электричество лежит в основе строения вещества, что электрические явления всеобщи, что по своей природе они совершенно своеобразны и несводимы к каким бы то ни было механическим движениям. В отличие от второй из двух указанных основных идей Фарадея, которая оказалась неверной, первая его идея, развитая им в стройную теорию о роли среды в электрических явлениях, вывела учение об электричестве на правильную, широкую дорогу развития. До исследований Фарадея большинство физиков придерживалось взглядов о мгновенном действии электрических сил на расстоянии. Философский порок этой теории заключался в том, что она отрывала материк) от движения. Если возможно действие сил на расстоянии без посредства среды, а действие влечет за собой движение, то, стало быть, возможна передача движения вне материальной среды, т. е. возможно движение без материи. Это воззрение приводило к грубой физической ошибке — к представлению о мгновенности взаимодействия электрических зарядов. В действительности взаимодействие зарядов передается не мгновенно, но с некоторой, хотя и очень большой, однако конечной скоростью — со скоростью света, а именно со скоростью в вакууме около Фарадей исходил из правильной точки зрения, что не могут существовать дальнодействия (мгновенные или немгновенные), не может быть передачи движения вне материи, что существуют только близкодействия, т. е. что все взаимодействия передаются средой. Но эта единственно правильная точка зрения приводит нас к труднейшему и поныне еще не решенному вопросу: каковы же свойства и каково строение среды — пространства, где какие-то скрытые движения порождают электрическое поле? В прошлом столетии большинство ученых придерживалось мнения, что все мировое пространство заполнено мировым эфиром, который понимали как особую тончайшую упругую среду, причем считали, что деформации и механические движения эфира и проявляются в действии электрических и магнитных сил. Множество трудов было посвящено выяснению свойств мирового эфира и попыткам обнаружить абсолютное движение тел относительно эфира. Однако ни теоретические, ни экспериментальные исследования в этой области не имели никакого успеха. Напротив, были установлены факты (мы рассмотрим их в Оптике), которые оказалось невозможным согласовать с какими бы то ни было теориями мирового эфира, трактующими процессы в эфире как механическое движение. На этой почве некоторые физики обнаружили стремление вернуться к философским позициям теории дальнодействия (в варианте немгновенного дальнодействия). Эти физики объявили, что «пустота» (абсолютный вакуум) — это геометрическое понятие, а не физическая среда, что межзвездная и межатомная «пустота» не материальна и что поэтому электрическое поле не является объективной реальностью, а представляет собой условный способ математического описания явлений. Это идеалистическое направление в учении об электричестве решительно отвергнуто физиками-материалистами. Крушение старых механических теорий мирового эфира показывает только, что строение вакуума более сложно, чем думали механисты, что мировой эфир нельзя представлять себе как мелкозернистую среду, имеющую сходство с легчайшим, но необычайно упругим газом, жидкостью или твердым телом, и что электрические явления не сводятся к механическим движениям в эфире. Поле является объективной реальностью, видом материи. Оно обладает энергией, массой, количеством движения, какой-то структурой, т. е. поле имеет материальную основу. Удовлетворительной «теории вакуума» еще не существует, но делаются попытки к построению такой теории. Пока еще нет даже общепринятого термина для обозначения материальной основы поля в совершенном вакууме. Слово «эфир» применяют неохотно, поскольку этот термин исторически связан с отвергнутыми механистическими теориями. Представление об эфире связано с идеей «заполнения» пространства некоей средой. Правда, под мировым эфиром физики всегда понимали «всепроникающую» среду. Однако, строя догадки о свойствах этой среды, «всепроникаемость» эфира обычно рассматривали как следствие «особо тонкого» строения эфира. При старых представлениях об эфире как «заполнении» пространства средой казалось, что если бы нашелся столь «плотный» материал, который мог бы оттеснять эфир, как металлический поршень оттесняет газ, то можно было бы какую-то часть пространства освободить от «заполнявшего» ее эфира. Во всяком случае, представление об эфире было таким, что подобный мысленный эксперимент не противоречил пониманию мирового эфира как среды, «заполняющей» пространство. Но такое понимание материальной основы электрического поля в совершенном вакууме является ложным, чрезмерно упрощающим истинную картину. Материальную основу поля в вакууме нельзя представлять себе как среду, «заполняющую» пространство; материальная основа поля в вакууме принципиально неотделима от пространства. Действительно, в какой-либо области космического пространства электрические, магнитные и гравитационные поля могут оказаться исчезающе слабыми, однако это не лишает такую область пространства способности передавать электрические, магнитные и гравитационные воздействия. Эти воздействия могут передаваться или какими-то процессами в непрерывной и принципиально неотделимой от пространства среде, или же упомянутые воздействия могут передаваться какими-то потоками дискретной материи, движущейся в пространстве. В современной физике слова «совершенная пустота» означаюг такую область пространства, где в рассматриваемый момент времени не имеется молекул, атомов, электронов и других частиц вещества. Но «совершенная пустота» не лишена материи. Гравитационное, электрическое и магнитное поля остаются в пространстве. Они обладают энергией и массой, которые с той или иной плотностью распределены во всем пространстве. Поле материально; оно является некоторой формой движущейся материи, отличной от частиц вещества. Даже там, где интенсивность сил исчезающе мала, вероятно, остается материальная основа поля с «нулевыми уровнями» энергии и массы (т. е. с такими уровнями скрытых движений в поле, которые недостаточны, чтобы влиять на движение частиц вещества). Мы еще не знаем картины тех скрытых движений материи, которые образуют поле сил. Мы еще не знаем также строения электронов, и других так называемых «элементарных» частиц. Но можно предвидеть, что скрытые движения в поле связаны со строением элементарных частиц.
|
1 |
Оглавление
|