Квинтэссенция. Книга первая
Шрифт:
Еще один многовековый вопрос: вопрос о строении материи. Почему некоторые вещества обладают специфическими свойствами, не наблюдаемыми в пустом пространстве?
Фарадей рассуждал: если атомы и пространство представляют собой две различные сущности, то следует считать, что непрерывно только пространство. Ведь атомы являются различными и отделенными друг от друга объектами. Таким образом пространство пронизывает все тела, отделяя каждый атом от соседних.
Далее: если бы пространство было проводником, то любой изолятор, например сургуч, должен был бы проводить ток, ибо ток шел бы по проводящему пространству.
Логично.
Но возьмем теперь проводник. Его атомы тоже разделены пространством. Внимание! Если пространство — изолятор, то ток не может переходить от одного атома проводника к другому. Значит, пространство является проводником!
Значит, атомистическая теория, пришедшая от древних и проверенная многими опытами, не применима к электрическим явлениям.
В поисках ответа Фарадей обратился к теории хорватского физика Р. Бошковича, который еще в 1758 году опубликовал трактат «Теория натуральной философии, приведенная к единому закону сил, существующих в природе». Уже из первых слов названия трактата «Теория натуральной философии …» можно усмотреть в авторе последователя Ньютона и его основного труда «Математические начала натуральной философии». В своем трактате Бошкович впервые развил теорию строения вещества, основанную на идеях Ньютона.
Он назвал свою теорию теорией динамического атомизма. Эта теория рассматривает атомы как непротяженные идентичные материальные точки, взаимодействующие между собой с помощью сил, подчиняющихся трем законам динамики Ньютона. При этом на значительных расстояниях две точки притягиваются. По мере сближения точек притяжение возрастает, достигая максимума, а при дальнейшем сближении притяжение уменьшается и переходит в отталкивание. Так решается конфликт между теорией тяготения и фактом устойчивого существования материальных тел. Ведь не будь ему противодействия, тяготение должно сжать все вещество Вселенной в точку!
Подобная смена притяжения и отталкивания может повторяться несколько раз, что позволяет согласовать теорию с многими опытными фактами и, как считал Бошкович, объяснить все физические явления.
Работа Бошковича вызвала всеобщее восхищение, но продолжение не имела. При попытке ее конкретизации требовалась неограниченная последовательность гипотез.
В 1844 году появляется замечательная статья Фарадея, в которой он ушел далеко вперед от гипотез Бошковича. Глубину проникновения Фарадея в суть вещей лучше всего передать его словами:
«… взгляд на строение материи с необходимостью приводит к заключению, что материя заполняет все пространство или по крайней мере все пространство, в котором действуют гравитационные силы (силы тяжести, Р.Ж.), потому что гравитация — это свойство материи, зависящее от определенной силы, а эта сила как раз и представляет собой материю. При таком понимании материи она не только взаимопроницаема, но и каждый отдельный атом ее простирается, так сказать, через всю солнечную систему, сохраняя, однако, свой собственный центр силы».
И еще. Высказывая предположение о том, что свет есть колебания силовых линий, Фарадей пишет: «Если допустить такую возможность, то можно было бы обойтись без эфира (подчеркнуто нами, Р.Ж.), который, согласно другой точке зрения, является
К этому следует добавить фразу, написанную Фарадеем в 1832 году и опубликованную только через 106 лет. Речь идет о манускрипте под названием «Новые воззрения, подлежащие в настоящее время хранению в архивах Королевского общества». Среди многих мыслей там записано: «как магнитные, так и явления электрической индукции обязаны волновому процессу в непрерывной среде — пространстве».
Тут изложена самая важная идея Фарадея. По мнению Эйнштейна здесь содержится самое великое открытие со времен Ньютона: понятие поля. Ньютон и все его последователи рассматривали пространство как пассивное вместилище тел, атомов и электрических зарядов. Фарадей считал, что само пространство, а не неведомый эфир, принимает участие в явлениях, оно является средоточением явлений.
Предоставим слово Эйнштейну.
«Нужно обладать могучим даром научного воображения, чтобы распознать, что в описаниях электрических явлений не заряды и не частицы описывают суть явлений, а скорее пространство между зарядами и частицами».
ПОСЛЕДНЕЕ ОТКРЫТИЕ
А теперь вновь предоставим слово Фарадею, чтобы почувствовать сколь критически подходит настоящий ученый к своим гипотезам.
Имея в виду объяснение оптических явлений при помощи колебаний силовых линий, точку зрения, позволяющую понять природу света, не прибегая к эфиру, Фарадей пишет:
«Я считаю вполне вероятным, что сделал на предыдущих страницах много ошибок. Ибо даже мне самому мои представления по этому вопросу кажутся лишь отражением тех построений в голове исследователя, часто мимолетных, которые, однако, могут иметь свою временную ценность, как руководящая нить для нашего мышления и исканий. Те, кто работает в области экспериментальных исследований, знают, как многочисленны эти мысленные комбинации и как часто их кажущаяся пригодность и красота исчезают по мере то— го, как идет вперед и развивается познание настоящей естественнонаучной истины».
Последнее открытие, сделанное Фарадеем, порождено его исследованиями связи между магнитным полем и светом. В полном соответствии с вышеприведенным высказыванием, у него возникло представление о том, что магнитное поле меняет внутреннюю структуру тел, а эти изменения, в свою очередь, влияют на свет.
Верный своему методу он решил проверить эти представления новым опытом, чтобы обнаружить приводят ли изменения внутренней структуры вещества к наблюдаемым механическим эффектам. Продолжая опыт с тяжелым стеклом, содержащим свинец, Фарадей в 1845 году обнаружил, что кусок такого стекла, помещенный перед полюсом мощного электромагнита, испытывает слабое отталкивание.
Исследуя это явление, Фарадей подвесил стерженек из свинцового стекла на нитке между полюсами мощного подковообразного электромагнита. При включении электромагнита стерженек поворачивался поперек магнитных силовых линий.
Очевидно, что каждый из полюсов магнита сильнее отталкивает тот из концов стержня, который ближе к нему. Поэтому равновесие достигается, когда оба конца стержня одинаково удалены от обоих полюсов. Но ведь стерженьки из железа, подвешенные таким же образом, поворачивались вдоль силовых линий!