Электромагнитное поле Максвелла и эфир

Лекция 4.

Закон всемирного тяготения Ньютона

Одно из величайших достоинств механики Ньютона была ее способностьправильно описать движение планет в Солнечной системе под действием гравитационной силы. Закон всемирного тяготения имеет вид

,

где G – постоянная, одинаковая для всех тел во Вселенной.

Ньютон сделал предположение, что сила F действует мгновенно через пустое пространство, разделяющее тела. Поэтому теория Ньютона является теорией мгновенного действия на расстоянии (теорией дальнодействия). Понятие мгновенности строго определено в ньютоновской модели времени, т.к. там существует однозначное понятие одновременности даже для точек, удаленных друг от друга на расстоянии r.

Связав закон тяготения со вторым законом, Ньютон показал, что орбита движения планет вокруг Солнца должна быть эллипсом.

Теория Ньютона не смогла верно объяснить картину движения электрически заряженных частиц, взаимодействующих друг с другом через пустое пространство под влиянием электрических и магнитных сил.

Модель атома напоминает модель Солнечной системы: вокруг тяжелого положительного ядра обращаются более легкие и подвижные электроны. Но между гравитационными и электромагнитными силами имеются три важных отличия:

1) электрическим зарядом обладают лишь некоторые частицы, тогда как гравитационным «зарядом» обладают все формы вещества и энергии;

2) электрические силы могут приводить как к притяжению, так и к отталкиванию, гравитирующие объекты всегда только притягивают друг друга;

3) электромагнитные и гравитационные силы отличаются по величине. В атоме, например, первые намного превосходят соответствующие гравитационные (более чем в 10³⁹раз).

В обыденной жизни доминирует электромагнетизм. Однако ввиду существования электрических зарядов разного знака большие скопления вещества, например Земля, в электрическом отношении более или менее нейтральны. Но для больших объектов (в Земле 10⁵¹ атомов) гравитация перекрывает качественно более сильные электромагнитные эффекты за счет количества.

Большой сдвиг в понимании особенностей электромагнитных сил совершился благодаря выдающемуся физику Джеймсу Кларку Максвеллу (1873), объединившему результаты экспериментальных исследований Эрстеда, Фарадея, Ленца и др. Он получил систему уравнений, которая верно описывает взаимосвязь между движением заряженных частиц и поведением электромагнитных сил (Л. Больцман по поводу уравнений Максвелла выразился словами Гете «Начертан этот знак не бога ли рукой!»). Было введено понятие электромагнитного поля.

Физики XIX века были склонны описывать поле по аналогии с движущейся жидкостью. Это привело к появлению таких терминов, как «магнитный поток» и «силовые линии». Описание поля как жидкости предполагает какую-то среду, через которую действие передается от одного заряда к другому. Такую среду называют «эфиром». Эфир заполняет пустое пространство, и он невидим. Свет представляет собой электромагнитные волны, существование которых предсказал Максвелл, они вызваны движением заряженных частиц и распространяются в пространстве как колебания эфира.

Дата добавления: 2014-01-07