Трактат об электричестве и магнетизме. Том 2.
Шрифт:
6 Эти три вида уравнений движения впервые были предложены сэром Дж. В. Эйри (Phil. Mag. June 1846, p. 477) в качестве средства для исследования явлений, только что открытых Фарадеем. Мак-Куллах (Mac Cullagh) перед этим предложил уравнения, содержащие члены вида d^3/dz^3, для того чтобы математически представить явления, происходящие в кварце. Эти уравнения были предложены Мак-Куллахом и Эйри «не как уравнения, дающие механическое объяснение явлений, а как уравнения, показывающие, что явления можно объяснить при помощи уравнений, которые выглядят так; как будто их можно вывести из некоторого разумного механического предположения, хотя никакого такого предположения не было сделано».
Очевидно, что значения , даваемые формулой (III), даже приближённо не пропорциональны обратному квадрату длины волны. Значения ,
Магнитное вращение плоскости поляризации (по Вердье)
БИСУЛЬФИД УГЛЕРОДА при 24,9
°
С
Линии спектра
C
D
E
F
G
Наблюдаемое вращение
592
768
1000
1234
1704
Вычисленное
по
I
589
760
1000
1234
1713
»
»
II
606
772
1000
1216
1640
»
»
III
943
967
1000
1034
1091
Вращение луча
E
= 25
°
28'
КРЕОЗОТ ПРИ 24,3
°
С
Линии спектра
C
D
E
F
G
Наблюдаемое вращение
573
758
1000
1241
1723
Вычисленное
по
I
617
780
1000
1210
1603
»
»
II
623
789
1000
1200
1565
»
»
III
976
993
1000
1017
1041
Вращение луча
E
= 21
°
58'
Мы так слабо знаем детали молекулярного строения тел, что маловероятно, чтобы можно было построить какую-либо удовлетворительную теорию, относящуюся к такому частному явлению, как магнитное воздействие на свет, до тех пор, пока с помощью индукции, опирающейся на набор различных случаев, где будет обнаружено, что наблюдаемые явления зависят от действий, в которых участвуют молекулы, мы не познаем нечто более определённое о тех свойствах, которые следует приписать молекуле для того, чтобы удовлетворить условиям наблюдаемых фактов.
Очевидно, что изложенная на предыдущих страницах теория является предварительной, покоящейся пока что на недоказанных гипотезах относительно природы молекулярных вихрей и способа воздействия на них смещения среды. Поэтому мы должны считать, что любое совпадение с наблюдаемыми фактами имеет гораздо меньшее научное значение в теории магнитного вращения плоскости поляризации, нежели в электромагнитной теории света, которая, хотя и включает гипотезы об электрических свойствах сред, но не опирается на предположения относительно строения их молекул.
831. Примечание. Всё содержание этой главы можно рассматривать как развитие чрезвычайно важного замечания сэра Уильяма Томсона в «Трудах Королевского Общества» за июнь 1856 г.: «Магнитное влияние на свет, обнаруженное Фарадеем, зависит от направления движения движущихся частиц. Например, в среде, обладающей этой способностью, частицы, расположенные на прямой линии, параллельной линиям магнитной силы, будучи смещены спирально относительно этой линии как оси и затем пущены тангенциально с такой скоростью, чтобы они вращались по окружностям, будут иметь разные скорости а соответствии с тем, происходит ли их движение в одном направлении (совпадающем с условным направлением гальванического тока в намагничивающей катушке) или в противоположном направлении. Но упругая реакция среды должна быть одинаковой при одинаковых смещениях, каковы бы ни были скорости и направления движения частиц, т.е. силы, которые уравновешиваются центробежной силой круговых движений, должны быть равны, в то время как световые движения не равны. Таким образом, абсолютные круговые движения либо равны друг другу, либо сообщают равные центробежные силы тем частицам, которые рассматривались нами первоначально. Из этого следует, что световые движения являются лишь компонентами полного движения и что меньшая световая составляющая в одном направлении, объединённая с движением, существующим в среде в отсутствие света, даёт равный результат с большим световым движением в противоположном направлении, объединённым с тем же несветовым движением. Я думаю, что не только нельзя понять как-нибудь иначе (нежели с помощью этого динамического объяснения) тот факт, что циркулярно поляризованный свет с одним и тем же свойством (т.е. правовинтовой или левовинтовой) при прохождении через намагниченное стекло параллельно линиям магнитной силы распространяется с различными скоростями в соответствии с тем, совпадает ли его направление с направлением на северный магнитный полюс или противоположно ему, но я верю, что можно показать невозможность какого-либо другого объяснения этого факта. Отсюда следует, что оптическое открытие Фарадея является демонстрацией реальности объяснения Ампером первичной природы магнетизма и даёт определение намагниченности в динамической теории тепла. Введение принципа сохранения момента количества движения («сохранения площадей») в механическое рассмотрение гипотезы Ранкина (Rankine) о «молекулярных вихрях», по-видимому, указывает на линию, перпендикулярную плоскости результирующего вращательного импульса («неизменная плоскость») тепловых движений, как на магнитную ось намагниченного тела и предлагает их результирующий момент количества движения в качестве определённой меры «магнитного момента». Объяснение всех явлений электромагнитного притяжения или отталкивания и электромагнитной индукции следует искать просто в инерции и давлении материи, движения которой образуют тепло. Является или не является эта материя электричеством, является или не является она непрерывной жидкостью, заполняющей промежуток между молекулярными ядрами, или это просто сгруппированы сами молекулы; или вся материя является непрерывной, и молекулярная неоднородность состоит в конечных вихревых или других относительных движениях близлежащих частей тела - всё это невозможно решить и, по-видимому, напрасно делать какие-либо предположения при настоящем состоянии науки».
Теория молекулярных вихрей, которую я в значительной степени разработал, опубликована в Phil. Mag. за март, апрель и май 1861 г. и январь и февраль 1862 г.
Я думаю, что у нас есть хорошие основания полагать, что какое-то явление вращения имеет место в магнитном поле; в этом вращении участвует большое число очень маленьких порций вещества, вращающихся каждая вокруг своей собственной оси, причём эта ось параллельна направлению магнитной силы, и вращения этих вихрей зависят одно от другого, будучи связаны посредством некоторого механизма.
Попытку, которую я сделал, представив себе работающую модель такого механизма, не следует принимать за нечто большее, чем она является на самом деле, а именно демонстрацией того, что можно представить себе такой механизм, способный производить связь, механически эквивалентную связи частей электромагнитного поля. Задача определения механизма, необходимого для установления данных видов связи между движениями частей системы, всегда допускает бесконечное число решений. Некоторые из них могут быть более грубыми или более сложными, чем другие, но все они должны удовлетворять условиям механизма в целом.
Большую ценность, однако, представляют следующие результаты теории:
(1). Магнитное поле является результатом действия центробежной силы вихрей.
(2). Электромагнитная индукция токов является результатом действия сил, вступающих в игру при изменении скоростей вихрей.
(3). Электромагнитная сила возникает при напряжениях связывающего механизма.
(4). Электрическое смещение возникает при упругой реакции связывающего механизма.
ГЛАВА XXII
ОБЪЯСНЕНИЕ ФЕРРОМАГНЕТИЗМА И ДИАМАГНЕТИЗМА МОЛЕКУЛЯРНЫМИ ТОКАМИ