 |
 |
 |
 |
IV. о ФАРАДЕЕВЫХ ЛИНИЯХ СИЛЫ 65
кажется, впервые указана профессором Вильямом Томсоном в Cambr. Math. Journal, том III.
Предполагается, что передача тепла происходит путем взаимодействия между смежными частями среды, в то время как сила притяжения является соотношением между телами, находящимися на расстоянии. И все же, если бы мы не знали ничего сверх того, что выражено в математических формулах, не было бы никакого различия между одним рядом явлений и другим.
Правда, если мы введем другие соображения и будем наблюдать дополнительные факты, эти два рода явлений примут весьма различный вид, но математическое сходство некоторых из их законов сохранится и все еще сможет быть использовано, вызывая соответствующие математические идеи.
Используя аналогии подобного рода, я попытался изложить в удобной и доступной форме те математические представления, которые необходимы для изучения явлений электричества. Методы в основном подсказаны рассуждениями, которые имеются в исследованиях Фарадея и которые, хотя они были математически интерпретированы профессором Томсоном и другими, очень часто считаются расплывчатыми и нематематическими по характеру, если сравнивать их с методами, применяемыми профессиональными математиками. С помощью принятого мною метода я надеюсь показать, что я не пытаюсь утвердить какую-либо физическую теорию из области науки, в которой я едва ли произвел хотя бы один опыт, и что моей ограниченной целью является показ того, как путем строгого применения идей и методов Фарадея связь между весьма различного рода явлениями, открытыми им, может быть ясно представлена для взора математиков. Поэтому я постараюсь, насколько это возможно, избегать введения чего бы то ни было, что не служит прямой иллюстрацией методов Фарадея, или математических выводов, которые могут быть сделаны на их основе. Разбирая наиболее простые части вопроса, я буду применять математические методы Фарадея в той же мере, как и его идеи. Когда сложность вопроса этого потребует, я применю аналитическое обозначение, придерживаясь, однако, хода мысли вышеупомянутого ученого.
Прежде всего я должен пояснить и иллюстрировать идею «линий силы».
Когда тело каким-нибудь способом электризуется, то небольшое тело, заряженное положительным электричеством и помещенное в любом данном месте, будет испытывать действие силы, тянущей его в определенном направлении. Если это маленькое тело будет наэлектризовано отрицательно, то равная сила будет тянуть его в прямо противоположном направлении.
Те же соотношения существуют между магнитным телом и северным или южным полюсом маленького магнита. Если северный полюс притягивается в одном направлении, то южный полюс притягивается в противоположном направлении.
Таким путем мы можем найти такую линию, проходящую через каждую точку пространства, которая представляет направление силы, действующей на положительно заряженную частицу или на элементарный северный полюс, и противоположное направление силы, действующей на отрицательно заряженную частицу или элементарный южный полюс. Такое направление может быть найдено в каждой точке пространства. Поэтому если мы, начиная с какой-либо точки, будем вести линию так, что при движении по ней ее направление в любой точке всегда будет совпадать с направлением равнодействующей силы в этой точке, то эта кривая укажет
> См. особенно Серию XXVIII. Experimental Researclies Phil. Mag., 1852.
5 Из предистории радио
направление силы для каждой точки, через которую она проходит, и может быть названа в связи с этим линией силы. Мы могли бы таким же образом начертить другие линии силы, и продолжать это до тех пор, пока мы не заполнили бы все пространство кривыми, показывающими своим направлением направление силы в каждой данной точке.
Таким образом, мы moi ли бы получить геометрическую форму физического явления, которая показывала бы нам направление силы, но нам нужно было бы иметь еще способ для определения интенсивности силы в любой точке. Если мы предположим, что кривые представляют собой не просто линии, а тонкие трубки различного сечения, по которым течет несжимаемая жидкость, то, поскольку скорость жидкости обратно пропорциональна сечению трубки, мы можем изменять скорость по любому закону путем регулирования сечения трубки и таким путем показать и интенсивность, и направление силы с помощью жидкости в этих трубках. Этот способ представления интенсивности силы скоростью воображаемой жидкости в трубке применим к любой возможной системе сил, но он чрезвычайно упрощается в случае, если эти силы таковы, что могут быть объяснены гипотезой притяжений, меняющихся обратно пропорционально квадрату расстояния, подобно тем, которые мы наблюдаем в электрических и магнитных явлениях. В случае совершенно произвольной системы сил между трубками обычно будут существовать промежутки, но в случае электрических и магнитных сил можно расположить трубки таким образом, что незаполненного пространства между ними не будет. Тогда трубки будут просто поверхностями, направляющими движение жидкости, заполняющей все пространство. Обычно было принято начинать исследование законов этих сил с предположения, что явления обусловлены силами притяжения или отталкивания, действующими между определенными точками. Однако мы можем притти к другой точке зрения, более соответствующей нашим более сложным запросам, если мы примем для определения сил, с которыми мы имеем дело, что они могут быть представлены по величине и направлению установившимся движением несжимаемой жидкости.
Я предлагаю, таким образом, прежде всего описать метод, с помощью которого может быть ясно показано движение такой жидкости* во-вторых, проследить следствия вытекающие из принятия определенных условий движения, и показать применение этого метода к некоторым менее сложным явлениям электричества, магнетизма и гальванизма; и, наконец, показать, как путем расширения этих методов и введения еще одной идеи Фарадея могут быть ясно поняты законы притяжения и индукционного действия магнитов и токов, без введения каких-либо предположений о физической природе электричества и без добавления чего-либо к тому что уже было доказано опытом
Сведя все к чисто геометрическому понятию о движении воображаемой жидкости, я надеюсь достичь общности и точности и избежать опасностей, возникающих из незрелой теории, претендующей на объяснение причины явлений. Если собранные мною результаты чистых рассуждений окажутся полезными для ученых экспериментаторов при классификации и интерпретировании их результатов, то они сослужат свою службу, а зрелую теорию, в которой физические факты будут объяснены физически, создадут те, кто, обращаясь к самой природе, сможет получить единственно правильное решение вопросов, выдвигаемых математической теорией.
V. о физических линиях силы
Часть /
ТЕОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ВИХРЕЙ В ПРИМЕНЕНИИ К СТАТИЧЕСКОМУ
ЭЛЕКТРИЧЕСТВУ
В первой части этой статьи я показал, как силы, действующие между магнитами, электрическими токами и материей, способной воспринимать магнитную индукцию, могут быть объяснены из гипотезы магнитного поля, заполненного бесчисленными вихрями вращающейся материи, оси которых совпадают с направлением магнитной силы в каждой точке поля.
Центробежная сила этих вихрей производит давление, распределенное таким образом, что их конечным результатом является сила, совпадающая по направлению и величине с наблюдаемой.
Во второй части* я описал механизм, с помощью которого такие вращения могут сосуществовать и распределяться в соответствии с известными законами магнитных линий силы.
Я представляю себе вращающуюся материю в виде субстанции, заполняющей определенные ячейки, отделенные друг от друга стенками, состоящими из частиц, очень малых по сравнению с ячейками, и что именно движением этих частиц и их тангенциальным действием на субстанцию в ячейках вращение передается от одной ячейки к другой.
Я не пытался объяснить это тангенциальное действие, но для того, чтобы учесть передачу вращения от наружных частей каждой ячейки к внутренним, нам нужно предположить, что субстанция, находящаяся в ячейках, обладает упругостью формы, подобной той, которая наблюдается в твердых телах, хотя и отличной по степени. Волновая теория света требует от нас признания наличия этого рода упругости в светоносной среде для объяснения поперечных колебаний. Поэтому не приходится удивляться, если магнитно-электрическая среда обладает тем же свойствола.
1 {Phil. Mag., январь и февраль 1862 г., Scient. Pap., vol. I, p. 489}.
2 {Phil. Mag., март 1861 г., Scient. Pap., vol. I, pp. 451-466}.
s {Phil. Mag., апрель и май 1861 г., Scient. Pap. vol. J, pp. 467-488}.
0 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