Смекни!
smekni.com

по истории и философии науки (стр. 3 из 8)

Необходимость такого микроскопического атомистического описания явлений электродинамики вытекала также из того, что после упразднения эфира, стало непонятно, чем же переносятся электромагнитные воздействия. То есть, в электродинамике Максвелла, вместо близкодействия, снова возник призрак дальнодействия. Эта проблема тоже легко решалась, если предположить по Ньютону и Ритцу, что электромагнитные воздействия переносят мельчайшие частицы-корпускулы, разлетающиеся от их источника со световой скоростью. Именно это утверждение Ритц положил в основу своей эмиссионной электродинамики: каждый заряд постоянно испускает во всех направлениях стандартные микрочастицы (реоны), разлетающиеся от заряда со стандартной скоростью света c. Удары этих частиц о другой заряд и создают кулоновское отталкивание. То есть электрическое поле, электрическое воздействие объяснялось так же, как давление в молекулярно-кинетической теории,– ударами микрочастиц. Если заряд неподвижен, он создаёт стационарный поток частиц и оказывает постоянное электрическое воздействие, а если он колеблется, то поток оказывается модулированным по плотности и скоростям частиц: возникает периодически меняющееся электрическое воздействие, которое распространяется в виде электромагнитных волн, скорость которых задана скоростью модулированного потока частиц, то есть световой скоростью их испускания c.

Таким образом, основное преимущество электродинамики Максвелла, предсказавшей существование электромагнитных волн, сводилось на нет, поскольку эти волны удавалось объяснить и предсказать в рамках корпускулярной теории света Ньютона, сверх того объяснявшей микроструктуру и природу этих волн и электрических воздействий, чего теория Максвелла сделать не смогла. Также именно корпускулярная теория объясняла, чем задан стандарт скорости электромагнитных волн и света,– именно скоростью испускания микрочастиц (ядерная физика действительно располагает рядом примеров, когда частицы испускаются другими частицами или ядрами со стандартной околосветовой скоростью). Зато максвеллова теория, после упразднения эфира (распространение упругих возмущений которого и задавало прежде скорость света), уже не могла объяснить стандарт скорости света. Теория же относительности объясняла этот стандарт тем, что просто ничто не может двигаться со скоростью большей c, а потому свет, как самый быстрый процесс, должен лететь именно с такой скоростью.

В 1914 г. учёный и философ И. Орлов [16, 19] ясно показал, что выход из кризиса, предложенный Ритцем, не только более естественен, чем выход Эйнштейна, но и разрешает, в отличие от релятивистской теории, давнюю проблему ньютоновской механики, которая была, по сути, механикой дальнодействия: воздействия, например гравитационные, мгновенно распространялись на любые расстояния безо всякого посредника, а значит и без запаздывания. Уже тогда, в XVII веке было ясно, что это идеализация, поскольку воздействия должны переноситься неким агентом, имеющим, хоть и большую, но всё же ограниченную скорость. Это следовало, как минимум, из того, что частицы-переносчики воздействий, обладая конечной массой, могли бы, под действием конечной по величине силы, получать лишь ограниченную скорость. Однако конечным временем распространения воздействий пренебрегали вплоть до XX века. Механикой Ньютона продолжали пользоваться так, словно воздействия переносятся мгновенно. Это и привело в конце XIX века к ряду противоречий.

Теория относительности, как замечает Орлов не упразднила, а сохранила, замаскировала эти противоречия, просто за бесконечно большую скорость распространения воздействий, которой не может достигнуть ни одно тело, искусственно приняли скорость света c. Благодаря этому по теории относительности силы взаимодействия между телами, так же как в механике дальнодействия Ньютона, не зависели от движения этих тел. Так, центральная сила (скажем, сила тяготения) всегда была направлена вдоль линии, соединяющей тела, и всегда имела одну и ту же величину, независимо от того, покоились ли тела или двигались с огромной скоростью. А в случае запаздывания воздействий из-за конечной их скорости, сила должна была зависеть от относительной скорости взаимодействующих тел. И если Эйнштейн так и не исправил идеализации мгновенного дальнодействия ньютоновской механики, то Ритц, усмотрев глубокие корни кризиса, как раз учёл конечную скорость воздействий и изменение сил за счёт этого, построив уточнённую теорию электромагнетизма и гравитации.

Собственно говоря, именно по такому пути и шла электродинамика и теория гравитация до появления полевой теории Максвелла. Уже в трудах Ампера, Вебера, Гаусса и Римана была построена электродинамика, в которой электрическое кулоновское взаимодействие зарядов зависело от их взаимного движения – от их относительной скорости и ускорения [1, 20, 21]. В итоге сразу получали качественное и количественное объяснение магнитные и индукционные силы, которые, как известно, создаются именно движением зарядов. Напомним, что максвеллова электродинамика никак не объясняла, почему при движении зарядов их электрическое воздействие порождает магнитное и индукционное. Максвелл лишь констатировал в своих уравнениях существование этих сил, представив математические выражения для них. А Вебер и Гаусс выяснили их природу: магнитные и индукционные силы – это малые изменения электрической силы взаимодействия, вызванные конечной скоростью распространения электрических воздействий, то есть их запаздыванием. Причём уже тогда было замечено, что константа, стоящая в формуле Вебера для электромагнитной силы, очень близка к скорости света c [20]. То есть, уже в формуле Вебера, задолго до Максвелла, можно было прочесть, что электрические воздействия переносятся со скоростью света, откуда один шаг до идеи электромагнитных волн и электромагнитной природы света. Ритц показал строго, что именно конечная световая скорость c выброса частиц, переносящих воздействия, и создаёт магнитные, индукционные эффекты и определяет скорость электромагнитных волн. Тогда как в электродинамике Максвелла всё с точностью наоборот: скорость преобразования электрического возмущения в магнитное определяет скорость распространения электромагнитных волн. И опять же, нет никакого указания на то, чем задана эта скорость преобразования электрических возмущений в магнитные и обратно.

Таким образом, не было никакого резона предпочесть электродинамику Максвелла прежней электродинамике Вебера-Гаусса. Вот почему поначалу теория Максвелла была отвергнута научным сообществом и долгое время не признавалась. И только открытие электромагнитных волн Герцем принесло ей признание в 1888 г. Однако, электромагнитные волны, как показал Ритц, получались и в прежней электродинамике Вебера-Гаусса. Таким образом, противоречие теории Максвелла опыту Майкельсона и другим опытам следовало бы истолковать как подтверждение прежней электродинамики Вебера-Гаусса, где работал галилеевский принцип относительности, и где уточнялись принципы ньютоновской механики, пренебрегавшей скоростью распространения воздействий. Именно об этом и говорил Ритц в начале XX века, когда наука стояла на перепутье.

Но вместо того, чтобы пойти этой классической дорогой, научное сообщество выбрало рискованный путь Эйнштейна, который предлагал, вопреки логике, сохранить максвеллову электродинамику, отвергнув классическую механику. Рассмотрим, для примера, как по теории относительности объясняли опыт Кауфмана. В этом опыте было обнаружено, что быстрые электроны ведут себя совсем не так, как им предписывала электродинамика Максвелла. Двигаясь в электрическом поле, электроны отклоняются на угол, меньший расчётного [4]. Поскольку отклоняющее действие электродов характеризуется ускорением a=F/m, которое сообщает электрону массы m электрическая сила F, то Эйнштейн истолковал это не так, что ошибочна электродинамика Максвелла, которая предсказывает одну и ту же величину силы, независимо от скорости, а так, словно ошибочна классическая механика, в которой масса m – постоянна. Несовпадение отклонения и пропорционального ему ускорения a=F/m с расчётным вызвано, по Эйнштейну, увеличением массы электрона при росте его скорости. Хотя, как легко понять, нет никаких причин к такому увеличению массы. Более того, это противоречит всему нашему опыту и определению массы как количества материи, которое должно сохраняться по закону, открытому Лавуазье и Ломоносовым. Даже сами физики-ядерщики уже осознают противоречивость понятия растущей массы: по теории относительности масса тела зависит не только от скорости, но и от её направления по отношению к силе [10]. То есть, даже при заданной скорости массу нельзя считать однозначно определённой величиной: возникает индетерминизм. Ритц предложил более простое объяснение: отличие отклонения или ускорения a=F/m от расчётного вызвано изменением силы F, действующей на движущийся электрон, при его неизменной массе m. Такое изменение силы не только вполне естественно (например, сила Лоренца и аэродинамические силы зависят от скорости), но и ожидаемо, поскольку учёт конечной скорости распространения воздействий, имеющих световую скорость, как показал Ритц, как раз должен вести к изменению силы и ускорения именно на ту величину, какая была зафиксирована в опыте Кауфмана [15]. То есть опыт Кауфмана ещё раз выявил некорректность максвелловой электродинамики и недопустимость пренебрежения конечной скоростью распространения воздействий.