Трактат об электричестве и магнетизме
Шрифт:
Энергия, являющаяся произведением этих факторов, может рассматриваться также как произведение различных других пар величин, таких как
(сила)x(расстояние, на котором действует сила),
(масса)x(действие тяготения на определённом перепаде высот),
(масса)x(половина квадрата её скорости),
(давление)x(объём жидкости, вводимый в сосуд при этом давлении),
(химическое сродство)x(химическое изменение, измеряемое числом электрохимических эквивалентов, входящих в соединение).
Если бы нам удалось получить ясное механическое представление о природе электрического потенциала, то в сочетании с представлением об энергии это позволило бы нам определить ту физическую категорию, к которой следует отнести «Электричество».
36. В большинстве теорий по этому вопросу Электричество трактуется как некоторое вещество, но поскольку существует
Теория Двух Жидкостей.
В так называемой Теории Двух Жидкостей все тела в ненаэлектризованном состоянии предполагаются заряженными равным количеством положительного и отрицательного электричества. Эти количества электричества предполагаются столь большими, что ни в одном наблюдавшемся до сих пор процессе электризации тело не лишалось ещё полностью электричества того или иного рода. Согласно этой теории, процесс электризации состоит в том, что определённое количество Р положительного электричества отнимается у тела А и передаётся телу В, или определённое количество N отрицательного электричества отнимается у тела В и передаётся телу А, или же имеет место некоторое сочетание этих процессов.
В результате тело А будет иметь на P+N единиц отрицательного электричества больше, чем осталось на нём положительного, причём это положительное электричество считается находящимся в соединённом (связанном) состоянии с равным количеством отрицательного электричества. Количество электричества P+N называется Свободным, остальное электричество называется Связанным, Латентным (скрытым) или Фиксированным электричеством.
В большинстве изложений этой теории эти два вида электричества называются «Жидкостями», так как они способны передаваться от одного тела другому и крайне подвижны в проводящих телах. Другие свойства жидкостей, такие, например, как их инерция, вес, упругость, не приписываются электрическим жидкостям теми авторами, которые используют теорию в чисто математических целях. Но применение слова «Жидкость» способно сбить столку людей несведующих, в том числе и многих учёных, которые, не являясь естествоиспытателями, ухватываются за слово «Жидкость» как за единственный термин, показавшийся им понятным в утверждениях этой теории.
Мы увидим, что математическое рассмотрение вопроса в значительной мере было разработано авторами, пользующимися терминологией «Двухжидкостной» теории. Однако их результаты выведены исключительно из данных, поддающихся экспериментальной проверке, и, следовательно, должны быть истинны независимо от того, принимаем мы теорию двух жидкостей или нет. Поэтому опытное подтверждение математических результатов не является свидетельством ни за, ни против специфических доктрин этой теории.
Введение двух жидкостей позволяет нам рассматривать отрицательную электризацию А и положительную электризацию В как следствие любого из трёх различных процессов, приводящих к одинаковому результату. Мы выше приняли, что электризация вызвана передачей Р единиц положительного электричества от А к В и N единиц отрицательного электричества от В к А. Но если бы P+N единиц положительного электричества было передано от А к В или же P+N единиц отрицательного электричества было передано от В к А, то получающееся в результате количество «свободного электричества» на А и на В было бы такое же, как и раньше, но количество «связанного электричества» на А было бы во втором случае меньше, а в третьем больше, чем в первом.
Таким образом, согласно этой теории, казалось бы, можно изменять не только количество свободного электричества в теле, но и количество связанного электричества. Однако до сих пор не было обнаружено ни одного явления при электризации тел, в котором можно было бы проследить изменение в них количества связанного электричества. Таким образом, либо связанное электричество не имеет поддающихся наблюдению свойств, либо количество связанного электричества не может меняться. Первое предположение для чистого математика не представляет никаких трудностей; он не приписывает этим жидкостям никаких свойств, кроме притяжения и отталкивания, так как он считает эти жидкости просто уничтожающими друг друга, подобно +е и – е, т. е. их комбинацию он считает истинным математическим нулём. Для тех же, кто не может пользоваться словом Жидкость, не думая при этом о веществе, трудно себе представить, как может смесь двух жидкостей не иметь вообще никаких свойств, так что добавление большего или меньшего количества этой смеси никак не сказывается на теле ни в увеличении его массы или веса, ни в изменении каких-либо других его свойств. Исходя из этого, некоторые авторы предположили, что в любом процессе электризации передаётся в точности одинаковое количество обеих жидкостей в противоположных направлениях, так что полное вместе взятое количество обеих жидкостей в любом теле остаётся всегда неизменным. С помощью этого нового закона они попытались «соблюсти приличия», забыв о том, что в этом законе нет никакой нужды, кроме как для согласования «Двухжидкостной» теории с фактами и предотвращения предсказания ею несуществующих явлений.
Теория Одной Жидкости
37. Теория Одной Жидкости отличается от теории Двух Жидкостей лишь тем, что оба вещества не считаются во всех отношениях одинаковыми, но противоположными; одному из них, обычно отрицательному, придаются свойства и наименование Обычного Вещества, а второе сохраняет название Электрической Жидкости. Частицы жидкости считаются отталкивающимися друг от друга, согласно закону обратной пропорциональности квадрату расстояния, и притягивающимися к частицам вещества, согласно тому же закону. Частицы вещества считаются отталкивающимися друг от друга и притягивающимися к частицам электричества.
Если тело содержит такое количество электрической жидкости, что частица электрической жидкости, находящаяся вне тела, настолько же отталкивается электрической жидкостью в теле, насколько она притягивается к веществу тела, то такое тело называется Насыщенным. Если количество жидкости в теле больше, чем требуется для насыщения, то излишек называют Избыточной жидкостью, а тело называется Перезаряженным. Если количество жидкости меньше насыщающего, то тело называется Недозаряженным, а количество жидкости, требуемое для его насыщения, называют иногда Недостающей жидкостью. Число единиц электричества, необходимое для насыщения одного грамма обычного вещества, должно быть очень большим, потому что грамм золота можно расплющить в лист площадью в квадратный метр и в таком виде он может иметь отрицательный заряд по крайней мере в 60 000 единиц электричества. Чтобы насытить заряженный таким образом лист золота, требуется ввести в него именно такое количество электрической жидкости, так что полное количество жидкости, необходимое для насыщения, должно быть больше этого. Предполагается, что притяжение между веществом и жидкостью в двух насыщенных телах чуть больше, чем отталкивание между веществом обоих тел и между их жидкостями. Эта остаточная сила считается ответственной за гравитационное притяжение.
Эта теория, как и Двухжидкостная, не слишком много объясняет. Но она заставляет нас считать массу электрической жидкости столь малой, что ни при каких достижимых положительных или отрицательных степенях электризации не обнаруживается увеличение или уменьшение массы или веса тела. Кроме того, эта теория до сих пор не в состоянии дать достаточно разумное основание тому, что именно стеклообразную, а не смолообразную электризацию следует считать обусловленной избытком электричества.
Против этой теории иногда выдвигалось одно возражение людьми, которым следовало бы рассуждать более мотивированно. Утверждалось, что учение о взаимном отталкивании тех частиц вещества, которые не связаны с электричеством, находится в прямом противоречии с хорошо установленным фактом, что любая частица вещества притягивается к любой другой частице всюду во Вселенной, и что если бы теория Одной Жидкости была верна, то небесные тела взаимно отталкивались бы.