 |
 |
 |
 |
VIII. Эфир
Эфир (Ether или AEther, aje-rp, возможно от сИш, «я горю», хотя Платон в своем «Кратилусе» [Cratilus] (410, b) производит это название от непрерывного двин<ения 0т1 «£[ bei ttept Tov аерэ. p£t«v dsi6s7p otxaitoc av хгчоТто),- материальная субстанция более тонкого рода, чем видимые тела, предположительно существующая в тех частях пространства, которые кажутся пустыми.
Гипотеза эфира поддерживалась разными мыслителями по весьма различным причинам. Для тех, кто поддерживал мнение о наличии заполненности мира в качестве философского принципа, нетерпимость природы к пустоте была достаточным основанием для создания в своем воображении всезаполняющего эфира, даже если все прочие аргументы были протиь этого. Для Декарта, который считал протяженность единственным существенным свойством материи, а материю необходимым условием протяженности, само существование тел на расстоянии в пространстве было доказательством существования непрерывной среды между ними.
Но помимо этих чисто метафизических аргументов в пользу существования среды, эфир должен был выполнять и более земные функции. Эфиры были придуманы для того,чтобы планеты могли в них плавать, для создания электрических атмосфер и магнитных истечений, для передачи ощущений от одной части нашего тела к другой и т. д., до тех пор, пока все пространство не оказалось трижды или четырежды заполнено эфирами. Только вспомнив широкое и вредное влияние, которое гипотезы об эфирах раньше оказывали на науку, мы сможем понять тот ужас, который испытывали люди с трезвым умом перед эфирами в течение XVI11 века и который, возможно, в виде своего рода наследственного предубеждения .захватил даже покойного м-ра Джона Стюарта Милля [John Stuart Mill].
Ученики Ньютона доказывали, что самим фактом взаимного тяготения небесных тел, согласно закону Ньютона, дается полное количественное представление о их движениях, и они старались следовать пути, который был открыт Ньютоном, посредством исследования и измерения притяжения и отталкивания наэлектризованных и }1амагниченных тел, а также сил сцепления внутри тел, не пытаясь объяснить эти силы.
Сам Ньютон, однако, пытался объяснить тяготение различием давлений Е эфире (см. статью «Притяжения»), но он не опубликовал своей теории «потому что он не мог на основании экспериментов и наблюдения дать
{Encyclopedia Britannica; Scient. Pap., vol. II, p. 763}. -lScient Pap., vol. Ill, p. 64).
удовлетворительное объя:нение этой среды и способа ее действия в порождении основных явлег ий природы».
С другой стороны, те, кто создавал в своей! воображении эфиры для того, чтобы объяснить явления, не могли определить природу движения этих сред и не могли доказать, что среды, созданные их воображением, дадут те эффекты, которые они 1амеревались объяснить. Единственный эфир, который сохранился, это эфир, изобретенный Гюйгенсом [Huygens] для объяснения распространения света. Доводы за существование светоносного эфира укрепились, кога были открыты еще новые световые явления и новые явления, относящиеся к другим излучениям, и свойства этой среды, выведенные из световых явлений, оказались как раз теми, которые нужны для объяснения электромагнитных явлений.
Функции эфира в распространении излучения. Доводы в пользу теории световых волн будут полностью приведены в статье «Свет», но й1Ы можем дать здесь краткое ее резюме в той Riepe, в какой она касается существования эфира.
То, что свет сам по себе не является веществом, дюжет быть доказано явлением интерференции. Луч света из единичного источника разделяется определенными оптическими способами на две части, которые, после прохождения по разный! путяй!, соединяются и падают на экран. Если прервать один из лучей, другой падает на экран и освещает его, но если дать пройти обоим лучам, то экран затемняется в некоторых местах и, таким образом, показывает, что обе части света уничтожили друг друга.
Мы не можем, однако, предположить, что два тела, соединенные вместе, могут уничтожить друг друга; поэтому свет не может быть веществом. Мы доказали, что одна часть света может быть прямой противоположностью другой части, точно так, как +а является прямой противоположностью - а, каково бы ни было а. Среди физических величин мы находим такие, которые могут изменять знак, и другие, которые не могут менять знака. Так, смещение в одном направлении является прямой противоположностью такого же смещения в противоположном направлении. Такие величины всегда измеряют не субстанции, а процессы, происходящие в субстанции. Поэтому мы делаем вывод, что свет есть не субстанция, а процесс, происходящий в субстанции, причем в первой части света он составляет всегда прял1ую противоположность процессу, происходящему в другой части в тот же момент времени, так что когда обе части объединяются, никакого процесса не происходит вовсе. Для определения сущности процесса, составляющего само световое излучение, мы меняем длину пути одной или обеих частей луча и мы находим, что свет гасится, когда разность между длиной путей составляет нечетное кратное определенного малого расстояния, называемого половиной длины волны. Во всех других случаях наблюдается большее или меньшее количество света, а когда пути равны или когда их разность кратна всей длине волны, экран становится в 4 раза светлее, чем тогда, когда на него падает одна часть луча. При обычной форме опыта эти различные случаи выявляются в различных местах экрана одновременно, так что мы можем видеть на нем ряд полос, состоящих из темных линий на равных интервалах и светлых полос с постепенным переходом интенсивности между ними.
Если мы рассмотрим, что происходит в различных точках оси свеювого луча в один и тот же момент времени, мы найдем, что когда расстояние между точками кратно длине волны, в обеих точках в один и тот же момент происходит один и тот же процесс, но если расстояние составляет нечетное кратное половины длины волны, то процесс, проис-
vni. ЭФИР g?
ходящий в одной точке, является прямой противоположностью процесса, происходящего в другой точке.
Но мы знаем, что свет распространяется с определенной скоростью (3. 004 X 10 см" в секунду в безвоздушном пространстве согласно Корню iCornu]). Поэтому, если мы предположим, что подвижная точка перемещается с этой скоростью вдоль луча, мы обнаружим, что в каждой точке луча, как только подвижная точка достигает ее, происходит один и тот же процесс. Если, наконец, мы рассмотрим фиксированную точку на оси луча, мы увидим быструю смену этих противоположных процессов, причем про-vleжyтки времени между сходными процессами равны времени, необходимому для прохождения светом расстояния, равного длине волны.
Эти явления могут быть сведены к следующему математическому выражению:
ц = А cos {nt - рх + у.),
в котором и-состояние процесса в точке, расстояние которой от определенной точки в луче равно х, и в момент
Мы ничего не определили в отношении природы самого процесса. Это может быть смещение или вращение, или электрическое возмущение, или вообще какая-либо физическая величина, способная принимать как отрицательные, так и положительные значения.
Какова бы ни была сущность самого процесса, если он может быть выражен уравнением указанного вида, то процесс, происходящий в фиксированной точке, носит название колебания; постоянная величина А назы-
вается амплитудой; время называется периодом, а nt-рх+у.-фазой.
Форма этого процесса в данный момент называется волной, а расстояние
носит название длины волны. Скорость распространения равна . Когда
мы рассматриваем различные части среды как проходящие через один и тот же процесс последовательно, мы применяем слово «волновой» для определения этого характера процесса без какого-либо ограничения его физической сущности.
Дальнейшее углубление в физическую природу процесса достигается из следующего факта: если два луча поляризованы и плоскость поляризации одного из них может поворачиваться вокруг оси луча, то, когда обе плоскости поляризации параллельны, явление интерференции возникает, как описано выше. Как только плоскость поворачивается, темные и светлые полосы становятся менее отчетливыми, а когда плоскости поляризации находятся под прямым углом, освещение экрана становится равномерным и никаких следов интерференции не может быть обнаружено.
Следовательно, физический процесс, содержащийся в распространении света, должен быть не только направленной величиной или вектором, могущим менять свое направление на обратное но этот вектор должен находиться под прямым углом к лучу и лежать либо в плоскости поляризации, либо быть перпендикулярным к ней. Френель предполагал, что смещение среды перпендикулярно по отношению к плоскости поляризации. Маккулох [Мас-cuHagh] и Нейман предполагали, что смещение лежит в плоскости поляризации. Сравнение этих двух теорий должно быть отложено до тех пор, пока мы не перейдем к явлениям в оптически плотных средах.
Процесс, однако, может быть электромагнитным, и так как в этом случае электрическое смещение и магнитное возмущение перпендикулярны
7 Из предистории ралио
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