Лекции
Шрифт:
В заключение скажу, при всём уважении к д-ру Дункану, что все преимущества, описанные выше, не являются теоретическим положением, а есть результаты опытов, проводившихся в течение большого промежутка времени и вдохновлены единственно желанием экспериментировать.
Тем не менее хоть и мой мотор есть плод долгого труда и тщательных исследований, я бы не хотел присваивать себе никаких заслуг вне заявленного; людям, более умудренным, я оставляю право устанавливать законы и принципы, и правила их применения на практике. К чему приведут мои исследования, покажет будущее; но к каким бы принципиальным открытиям мы ни пришли, я всегда, хоть и в самой маленькой степени, буду удовлетворен тем вкладом в науку, который я сделал.
2. Эксперименты с переменными токами очень высокой частоты и их применение в искусственном беспроводном освещении [6]
Нет предмета более захватывающего, более достойного изучения, чем природа. Понять этот великий механизм, обнаружить силы, которые в нем работают, и законы, ими управляющие, — вот величайшая цель человеческого разума.
Природа
6
Лекция прочитана для сотрудников Американского института электроинженеров в Колумбийском университете 20 мая 1891 года.
Насколько далеко мы можем продвинуться в понимании окружающего мира — вопрос, который волнует каждого естествоиспытателя. Несовершенство наших органов чувств и сознания не позволяет нам проникнуть в скрытые основы мироздания, и астрономия, величайшая и наиболее позитивная из естественных наук, может объяснить лишь кое-что из того, что происходит в непосредственной близости от нас; об отдаленных частях бескрайней Вселенной с ее бесчисленными солнцами и звездами мы ничего не знаем. Но неутомимый дух познания ведет нас далеко за пределы нашего восприятия, и у нас есть надежда, что эти неизведанные миры — ничтожно малые и бесконечно огромные — могут в определенной степени открыться нам. И если мы достигнем этого знания, пытливый разум, возможно, подойдет к пределу, — который невозможно осознать, — истинного мироощущения, внешнее проявление которого составляет хрупкую основу нашей философии.
Из всех форм неизмеримой, все пронизывающей природной энергии, которая постоянно движется и изменяется, как душа, дающая жизнь инертной Вселенной, электричество и магнетизм, вероятно, наиболее удивительные. Явления притяжения, тепла и света мы наблюдаем каждый день и скоро к ним привыкаем, они теряют для нас загадочность и удивительность; но электричество и магнетизм, в своем единстве, кажущиеся двойственными, есть силы уникальные. Они заключают в себе явления притяжения, отталкивания и вращения, странные проявления необъясненных факторов, они возбуждают мысль и побуждают разум к исследованию. Что есть электричество и что есть магнетизм? Эти вопросы задают снова и снова. Наиболее мощные умы непрестанно бьются над разрешением этой проблемы; и всё-таки еще нет исчерпывающего ответа. Но даже если в настоящий момент мы не можем дать точного определения этим силам, мы значительно продвинулись в разрешении этой проблемы. С уверенностью можно утверждать, что явления электричества и магнетизма связаны с эфиром, и, возможно у нас есть основания говорить, что эффекты статического электричества — это эффекты эфира под напряжением, а явления динамического электричества и электромагнитные эффекты — это проявления эфира в движении. Но и это не является ответом на вопрос: что же есть электричество и магнетизм?
Сначала мы, естественно, задаемся вопросом, что есть электричество, и есть ли такое явление вообще? Когда мы интерпретируем электрические явления, мы можем говорить о состоянии наэлектризованности, электрическом состоянии или электрическом эффекте. Если мы говорим об электрических эффектах, мы должны разделять два таких эффекта, противоположных по своей природе и нейтрализующих друг друга, поскольку наблюдения показывают, что такие два эффекта существуют. Это неизбежно, так как в среде, обладающей качествами эфира, мы не можем создать напряжение, или произвести вытеснение, или движение иного рода, без того, чтобы не вызвать в окружающей среде равнозначного и противодействующего эффекта. Но если мы говорим об электричестве, как о некоей вещи, мы должны, я полагаю, оставить идею о двух электричествах, так как существование двух подобных вещей невероятно. Ибо как можем мы себе представить, что есть две вещи, равные количественно, сходные по качествам, но противоположные по характеру, обе относящиеся к материи, обе притягивающие и полностью нейтрализующие друг друга? Такое предположение, хотя оно и подсказано многими явлениями, и удобно для их объяснения, вряд ли может нас удовлетворить. Если есть такая вещь, как электричество, может быть только одно такое явление, избыток или недостаток только одного явления; но скорее всего, его состояние определяет положительный и отрицательный характер. Старая теория Франклина, хотя и в чем-то неудовлетворительна, с определенной точки зрения является наиболее состоятельной. Всё же теория о двух электричествах широко принята,
Не из желания отстоять свою точку зрения, но лишь затем, чтобы познакомить вас с некоторыми результатами, которые я далее и опишу, показать вам путь моих размышлений, то, к чему я пришел, — вот смысл моих дальнейших рассуждений.
Я придерживаюсь той мысли, что есть такое явление, которое мы привыкли называть электричеством. Вопрос состоит в том, что это за явление? или: что из всего того, о существовании чего нам известно, наиболее подходит под определение электричества? Мы знаем, что оно ведет себя как несжимаемая жидкость; что в природе оно должно быть в постоянном количестве; что его нельзя ни произвести, ни уничтожить; и, что наиболее важно, электромагнитная теория света и все наблюдаемые факты учат нас, что явления электричества и эфира идентичны. Тут же приходит мысль, что электричество можно назвать эфиром. Фактически этот взгляд, в определенной мере, высказывался д-ром Лоджем. Его интересный труд читали все и многих его аргументы убедили. Блестящий талант и интересная тема завораживают читателя, но когда это впечатление тает, понимаешь, что всё это лишь ловкие объяснения. Я вынужден признаться, что не верю в два электричества, и еще меньше — в двойственную структуру эфира. Странное поведение эфира, как твердой субстанции для световых и тепловых волн, и как жидкости, когда тела проходят сквозь него, конечно, объясняется самым естественным и удовлетворительным способом, предположив, что он находится в движении, как предположил сэр Уильям Томсон; тем не менее нет ничего такого, что бы могло заставить нас с уверенностью заключить, что, в то время как жидкость не имеет возможности передавать поперечные колебания с частотой в несколько сотен или тысяч в секунду, она также не имеет возможности передавать такие колебания, когда они достигают частоты сотен миллионов в секунду. А также никто не может доказать, что существуют поперечные эфирные волны, возбуждаемые машиной переменного тока, выдающей небольшое число колебаний в секунду; в случае таких низкочастотных колебаний эфир, находящийся в состоянии покоя, может вести себя как жидкость.
Возвращаясь к предмету нашего разговора и памятуя о том, что существование двух электричеств, по меньшей мере, вряд ли возможно, мы должны помнить, что у нас нет свидетельств существования электричества, и нет надежды их получить, если только нет материи. Электричество, следовательно, нельзя именовать эфиром, в широком смысле этого слова; но ничто не мешает назвать электричество эфиром, связанным с материей, или связанным эфиром; или, иными словами, так называемый статический заряд молекулы есть эфир, некоторым образом связанный с молекулой. Если смотреть на вещи под таким углом, то мы имеем право сказать, что электричество присутствует во всех действиях молекул.
Итак, что же именно есть эфир, окружающий молекулы, — тот, что отличается от эфира вообще, — можно только предполагать. Он не может отличаться по плотности, поскольку эфир несжимаем; следовательно, он должен находиться под давлением либо в движении, причем последнее наиболее вероятно. Для того чтобы понять его функции, мы должны иметь точное представление о физическом строении материи, о чем мы, конечно, можем иметь только представление, созданное нашим разумом.
Но из всех точек зрения на природу, та, которая предполагает одну материю и одну силу, а также абсолютное внутреннее однообразие, является наиболее научной и близкой к истине. Бесконечно малый мир, где молекулы и их атомы вращаются по орбитам, неся с собой и скорее всего вращая вместе с собой эфир, или, иными словами, неся с собой статические заряды, кажется наиболее вероятной картиной, которая, по крайней мере правдоподобно, объясняет все наблюдаемые явления. Вращение молекул и окружающего эфира создает напряжение эфира или электростатическое напряжение; компенсация эфирных напряжений создает его движение и электрические токи, а круговые вращения производят эффект электрического и постоянного магнетизма.
Около пятнадцати лет назад профессор Роуланд продемонстрировал интереснейший и наиважнейший факт, а именно то, что статический заряд при движении создает эффект электрического тока. Оставим соображения по поводу природы этого механизма, который притягивает и отталкивает токи, и представим себе движущиеся молекулы, несущие электростатический заряд, и тогда этот факт даст нам приличную картинку магнетизма. Мы можем представить линии или потоки сил, которые существуют в физическом плане, и которые состоят из рядов направленно движущихся молекул; можем увидеть, что эти линии должны быть замкнуты, что они имеют тенденции к сокращению и расширению, и т. д. Подобным же образом это объясняет, в разумных пределах, приводящее всех в замешательство явление постоянного магнетизма, и, в общем, имеет все прекрасные отличительные черты теории Ампера за исключением ее коренной ошибки, а именно, предположение о молекулярных токах. Не вдаваясь более в эту тему, скажу, что я смотрю на явления статического электричества, тока и магнетизма как на атрибуты электростатических молекулярных сил.
Приведенные выше замечания кажутся мне необходимыми для полного понимания предмета таким, каким он представляется мне.
Из всех явлений наиболее важными мне кажутся явления, связанные с электрическим током, по причине широкого и все расширяющегося их использования в промышленных целях. Уже минуло столетие с тех пор, как был изготовлен первый практический источник тока, и всё это время явления, сопровождающие токи, скрупулезно изучались; благодаря непрестанным усилиям ученых были открыты простейшие законы, управляющие этими процессами. Но эти законы действуют, когда токи имеют постоянный характер. Когда же токи быстро меняют силу, обнаруживаются другие явления, абсолютно другие, и вступают в действие иные законы, те, что до настоящего времени не были надлежащим образом изучены, хотя благодаря трудам, в основном английских ученых, были накоплены достаточные знания по этому предмету, чтобы объяснять простые случаи, происходящие ежедневно.