ИСТОРИЯ ФИЗИКИ

Действительно, Максвелл в своем первом сочинении 1855-1856 гг. формулирует математически понятие силовых линий Фарадея. Так как он особенно тщательно анализирует характер силовых линий электрического тока, ему удается вывести хорошо известное нам векторное дифференциальное уравнение для стационарных полей, соответственно которому каждая линия тока образует вихревую линию магнитного поля. Но для всего дальнейшего решающим шагом, наиболее своеобразной работой Максвелла была его статья 1862 г.**), в которой он впервые прибавляет к току проводимости ток смещения, возникающий в каждом диэлектрике при изменении напряженности электрического поля и всегда дающий вместе с током проводимости замкнутый общий ток. Максвелл пришел к этому посредством гипотетической квазимеханической модели. Никто не рассматривал этот вывод как убедительное доказательство, и Максвелл даже не поместил его в своем обширном учебнике 1873 г. Но очень интересно, что Максвелл именно на этом обходном пути совершил свое решающее открытие. Электромагнитная теория света (гл. 4), т. е. учение о том, что существуют электромагнитные волны, распространяющиеся со скоростью света, была только необходимым следствием; Максвелл вывел его в 1865 г. Перенос силы электромагнитным полем Максвелл свел к напряжениям, которые носят теперь его имя и которые аналогичны упругим напряжениям, исследованным Коши (гл. 2); они отличаются от последних только тем, что не связаны с деформацией материи. Более того, будучи вызваны исключительно полем, они могут иметь место даже в пустоте, в отсутствии всякой материи. В соответствии с этим в чисто электрическом или чисто магнитном поле имеется натяжение вдоль каждой силовой линии, а перпендикулярно к ней- давление той же интенсивности. Лишь напряжения Максвелла привели к уточнению понятия близкодей-ствия..

**) Philosophical Magazine (4)23,12 (1862); уравнение (112).

Так были полностью заложены физические основы современной теории электричества. В 1890 г. Генрих Герц (1857-1894) придал закону индукции Фарадея форму дифференциального уравнения, которое дополняет данное Максвеллом дифференциальное уравнение. Тем самым система уравнений Максвелла, в которой мы вместе с Герцем усматриваем сущность теории Максвелла, приняла такой эстетически совершенный симметричный вид, который, принимая во внимание всеобъемлющее физическое содержание системы, привлекает нас почти как очевидность. Но все же это было только формальным делом. Лишь в 1884 г. возникла теория Пойнтинга о потоке энергии (гл. 5) и появились открытия Г. А. Лорентца и Анри Пуанкаре (1854-1912) относительно связи потока электромагнитной энергии с электромагнитным импульсом. Это означало, однако, только некоторое дополнение, а не существенное изменение основ теории Максвелла.

Несмотря на свою внутреннюю замкнутость и полное соответствие с опытом, теория Максвелла только постепенно находила признание среди физиков. Слишком необычными были ее идеи. Даже люди масштаба Гельмгольца и Больцмана много лет потратили на овладение ею.

В 1879 г. Берлинская Академия поставила конкурсную задачу: экспериментально доказать влияние диэлектрика на магнитную индукцию; в 1887 г. ее разрешил Г. Герц посредством быстрых колебаний. Важным результатом подобных размышлений явилось также исследование Конрада Рентгена (1845-1923) в 1888 г. Он обнаружил, что магнитные действия движущегося электрически поляризованного диэлектрика таковы же, как действия электрического тока. Это соответствует идее Фарадея. Мы называем установленный эффект током Рентгена. Открытие в 1888 г. электромагнитных волн Герцем положило конец всем сомнениям. Из числа колебаний и длины волн он непосредственно определил скорость их распространения и нашел ее равной скорости света.

Предистория этого открытия связана с сочинением Гельмгольца «О сохранении силы» (1847, гл. 6). Из различных наблюдений над разрядами лейденских банок и особенно из независимости порождаемого при этом джоулева тепла от всех особенностей проволоки, замыкающей контур, Гельмгольц заключил о колебательном характере разряда. Точно так же в связи с принципом сохранения энергии Вильям Томсон (лорд Кельвин) дал в 1853 г. математическую теорию этого явления, к которой мы едва ли что-нибудь можем прибавить. Беренд Вильгельм Феддерсен (1832-1918) наблюдал с 1858 до 1862 г. эти колебания в виде

разрядной искры во вращающемся зеркале. В 1870 г. Фридрих Вильгельм Безольд (1837-1907) явно обнаружил колебания в проводящих проволоках со свободным концом и в цепи резонатора с разомкнутым искровым промежутком. Но впервые в руках Герца подобные резонаторы стали средством исследования волн в атмосфере, средством доказательства их поляризации, отражения, преломления, а также интерференции; они дали возможность также измерить длины волн и тем самым скорость распространения.