Баллистическая теория Ритца и картина мироздания

В предыдущем разделе, рассуждая о сохранении энергии, мы упомянули о другом фундаментальном законе — законе сохранения массы. Теория относительности отвергла, кроме других законов механики, и этот важнейший, утверждавшийся веками закон природы. В самом деле, Эйнштейн утверждает, что масса тела меняется при движении: с ростом скорости тела масса увеличивается и стремится к бесконечности с приближением скорости тела к скорости света. Этот релятивистский эффект изменения массы как будто бы даже подтверждается экспериментами.

И всё же, как показал Ритц, все эти эксперименты можно объяснить классически, не прибегая к сомнительному эффекту изменения массы, и без отказа от привычного закона сохранения массы, — достаточно лишь учесть открытое в БТР влияние движения заряда на величину действующей на него электрической силы. Из таких экспериментов наиболее известен опыт Вальтера Кауфмана [55], где впервые обнаружился эффект увеличения массы электронов с ростом их скорости. Однако Ритц показал, что для объяснения эксперимента ни к чему считать массу переменной [8]. Напомним, что в опыте Кауфмана электрон "взвешивали", наблюдая, насколько тот отклонится, пролетев между пластинами конденсатора и полюсами магнита (Рис. 41). В самом деле, судя по тому, насколько электрон отклоняется электрическим и магнитным полем, из величины этих полей легко найти его массу. Ведь отклонения, измеренные по следу, оставляемому электронным пучком на люминесцентном экране, дают величину ускорения a, связанную по второму закону Ньютона a=F/m с массой m электрона. Но оказалось, что у электронов, летящих с разными скоростями, ускорения a различны: они тем меньше, чем выше скорость. А, поскольку, следуя максвелловской электродинамике, считали, что сила F, действующая на электрон, не зависит от его скорости, пришли к абсурдному выводу, согласно которому по мере разгона электрона растёт его масса

m. Но, ведь, куда естественней предположить, что масса постоянна, а изменяется сила F.

Рис. 41. Опыт Кауфмана — исследование отклонений быстро летящих электронов в электрических и магнитных полях.

Такое предположение тем более естественно, что, как выяснили ранее, скорость заряда и впрямь может влиять на величину электрической и магнитной силы (§ 1.7). Поэтому, согласно Ритцу, куда естественней считать, что электроны получают разные ускорения от разных сил, а не масс. Так, например, если пружинные весы показывают в зависимости от условий (скажем, от высоты или ускорения) разный вес гири, вряд ли мы сочтём, что меняется её масса. Скорее мы решим, что врут весы, и, в действительности, меняется сила тяжести и сила веса. То же — и в опытах по взвешиванию электрона электромагнитными весами, где влияние движения на величину кулоновской силы, в отличие от влияния на массу, кажется вполне возможным. В БТР зависимость силы от скорости — это обязательное следствие предложенной Ритцем модели взаимодействия зарядов. Ведь, если отталкивание зарядов создаётся ударами испускаемых ими со скоростью света частиц (реонов), то частицы эти не смогут догнать электрон, движущийся с той же скоростью c, а значит, не смогут ударно воздействовать на него. Вот и кажется, что масса электрона бесконечна, хотя реальная причина в нулевой силе. Такой мнимый бесконечный рост массы заряда с приближением его скорости к c

, задолго до опыта Кауфмана предсказывал ещё В. Вебер на основе своей электродинамической теории, этого прообраза электродинамики В. Ритца [106].

Рассмотрим вопрос количественно. Теоретически, след электронного луча на экране должен был иметь форму параболы с уравнением

y=kx²Em/H²,

где k — некоторая постоянная, E и H — напряжённости электрического и магнитного полей, а

m — масса электрона. Наблюдаемая же кривая отличалась от этой параболы так, будто с ростом скорости масса m увеличивалась пропорционально (1+v²/2c²). Но ведь, как выяснено, почти так же, пропорционально (1+v

²/3c²) нарастает со скоростью заряда электрическая сила и поле E. Учёт переменности E при постоянной массе внесёт в уравнение параболы почти те же изменения, что и учёт переменности m при постоянном E. Разница же коэффициентов (в полтора раза) устраняется более точным расчётом, представленным в работе Ритца [8]. О причинах этого постоянного отличия в полтора раза в меньшую сторону было сказано выше (§ 1.7).