Приключение 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 в 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, 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. Положительный электрон почти в тысячу раз тяжелее.

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 - Лоренцова 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.

Эта среда - эфир. Эфир оптический.

Эфир объяснял все, или почти все. Никакой дискретности, никаких ньютоновских корпускул. Одна непрерывность.

Непрерывные волны.

Континуум.

Но оптика, по Максвеллу, - частный случай электромагнетизма. Вся оптика приводится к уравнениям Максвелла.

Эфир был необходим Максвеллу. Но этот эфир был незаметен. Мимо него нельзя было двигаться. Эфир Максвелла двигался вместе с телами. Он мог увлекаться движущимися телами.

И это, казалось, прекрасно доказывали опыты француза Ипполита Физо. Движущиеся струи воды увлекали за собой свет.