Приключения великих уравнений

Когда-то неминуемо должен был встать вопрос о причинах. Что, например, является причиной электрического поля? Максвелл отвечал — заряд. Отвечал с некоторой неприязнью. Введение дискретного заряда, «молекулы электричества» было подобно введению ложки дегтя в бочку меда, впущению червя во яблоко. «Молекула электричества» была нелепой дискретной надстройкой к прекрасному легкому дворцу непрерывных электромагнитных волн. Максвелл, словно предчувствуя грядущие непреодолимые трудности, уклонялся от навечного введения «молекулы электричества» в свою теорию. Он считал это делом сугубо временным:

«Крайне неправдоподобно, что в будущем, когда мы придем к пониманию истинной природы электролиза, мы сохраним в какой-либо форме теорию молекулярных зарядов, ибо мы уже будем иметь надежную основу для построения истинной теории электрических токов и станем таким образом независимы от этих преходящих гипотез».

Однако вопрос о природе констант, характеризующих среду, оставался. Чтобы объяснить влияние на них внешних факторов, нужно было дать какое-то объяснение природе констант. Лоренц писал:

«…Мы не можем удовлетвориться простым введением для каждого вещества этих коэффициентов, значения которых должны определяться из опыта; мы будем принуждены обратиться к какой-нибудь гипотезе относительно механизма в основе всех этих явлений.

Эта необходимость и привела к представлению об электронах, т. е. крайне малых электрически заряженных частичках, которые в громадном количестве присутствуют во всех весомых телах».

Здесь надо оговориться, что электрон в то время, когда Лоренц решил ввести его в теорию Максвелла, известен не был. Но он, в известном смысле, постоянно возникал «на кончике пера».

Началось это еще у Фарадея. Законы электролиза.

Число Фарадея. Атомную теорию Фарадей, в общем, не жаловал. Но, поскольку был необычайно добросовестен, четко фиксировал и факты, не вписывающиеся в его теорию.

Было ясно, что каждый атом вещества, оседающий на электроде, несет с собой строго определенное количество электричества. Электричество раздавалось порциями.

Каждый одновалентный ион получал от природы одну порцию. Двухвалентный — две. Заряд явно имел, как и вещество, атомную, дискретную структуру.

Максвелл предложил назвать заряд одновалентного иона «молекулой электричества». Предложил, скрепя сердце. Думал, временно. Очень не хотел разрушать свое прекрасное творение, состоящее из непрерывных волн.

Воздвигнутое вопреки противникам: Веберу, Нейману, Гельмгольцу, да мало ли их было.

Кстати, Гельмгольц в знаменитой Фарадеевской речи вслед за Джонстоном Стонеем вернулся к «атому электричества». (Стоней называл его электроном.) Дал расчет.

Оказалось, наименьшим количеством электричества обладает положительный ион водорода. Меньше заряда не бывает. Больше — бывает. Но любой заряд дискретен, состоит из порций. Каждая порция — заряд водородного иона.

Вещество в целом должно быть нейтрально. Поэтому Лоренц должен ввести электроны отрицательные и электроны положительные.

Все тела состоят из атомов.

Атомы — из электронов, положительных и отрицательных.

Электроны — единичные заряды. Двигаясь, они образуют электрический ток (ток — движение зарядов). Двигаясь, они создают магнитное поле (ток окружен магнитным полем). Тормозясь, они излучают электромагнитные волны. Ускоряясь, поглощают их. Волны распространяются со скоростью света. На электрон, движущийся в магнитном поле, действует сила — лоренцева сила.

Непрерывное тело разбилось на атомы, атомы — на положительные и отрицательные электроны.

Атомы плавают в эфире.

Странная среда, неощутимая, неосязаемая, невесомая. Она проникает во все тела, занимает все пространство. Эфир тверд, как сталь! Но не оказывает сопротивления движущимся в нем телам. Например, электронам.

Или — планетам.

Максвелл признавал эфир. Эфир — странная среда, старая, как мир. Но свойства ее в представлениях людей непостоянны. Последний раз они утвердились в оптике.

Новый эфир «изобрел» Френель. Разжалованный в результате наполеоновской «чистки» 1815 года инженер сидел без работы. Занимался физикой. Звук и свет — похожи или нет? Если предположить, что свет— не частицы, а волны, то подобны ли они звуковым? Нет, не подобны.

Звуковые волны продольны. Световые — поперечны, это колебания твердой несжимаемой среды, похожей по свойствам на металл.