Мысли о лучевых вибрациях

(Том III, стр. 447)

Сэру Ричарду Филлипсу

Дорогой сэр!

По Вашему желанию я посылаю Вам заметку о том, что я сказал в заключение собрания в пятницу вечером по случаю моего доклада об электромагнитном хроноскопе Уитстона. Но надо иметь в виду, что от начала до конца я высказал в качестве отвлеченного умозрения лишь мои неопределенные впечатления, так как я ничего не выдавал за результат достаточного исследования или за установившееся убеждение или даже за вероятное заключение, к которому я пришел.

Вопрос, представляемый на рассмотрение слушателей, состоял в том, возможно ли, чтобы вибрации, принимаемые в известной теории для объяснения явлений излучения, имели место в силовых линиях, соединяющих между собой частицы и, следовательно, массы материи. Это представление, поскольку оно допускается, освобождает нас от эфира, который по другому воззрению предполагается средой, где происходят эти вибрации.

Вы знакомы с умозрительной гипотезой (speculation), которую я высказал недавно о природе материи, согласно которой конечные атомы материи являются центрами сил, а не множеством мелких тел, окруженных силами и рассматриваемых отвлеченно как независимые от сил и способные существовать без них. По последнему взгляду эти мелкие частицы имеют определенную форму или ограниченный объем; по первому это не так, ибо то, что представляют себе как объем, может рассматриваться как протяжение, по которому распространены силовые линии частицы: здесь, в самом деле, частица предполагается существующей только благодаря этим силам и находится лишь там, где они имеются. Рассмотрение материи с этой точки зрения постепенно привело меня к взгляду на силовые линии, как на вероятное седалище вибраций лучистых явлений.

Другое соображение, относящееся одновременно к гипотезе о материи и излучении, возникает из сравнения скоростей, с которыми передаются лучистая энергия и известные силы материи. Скорость света в пространстве составляет около 190 000 миль в секунду; скорость электричества, по опытам Уитстона, оказывается так же велика, если не больше. Свет по гипотезе переносится вибрациями через эфир, который, так сказать, лишен тяжести, но обладает бесконечной упругостью; электричество переносится по тонкой металлической проволоке и часто считается передающимся также посредством колебаний. Едва ли можно сомневаться, что передача электричества зависит от сил или свойств вещества проволоки, если рассмотреть различную проводимость разных металлических и других тел; способы воздействия на нее теплоты или холода; то обстоятельство, что проводящие тела при соединении могут образовать непроводящее вещество, и наоборот; существование одного и того же элемента углерода в проводящем и непроводящем состоянии и т. д. Свойство электропроводности (будучи переносом силы со скоростью, равной скорости передачи света), по-видимому, зависит от свойств материи, основано на них и существует в них.

Я предполагаю, что мы можем сравнить между собой материю эфира и обыкновенную материю (например, мед проволоки, через которую проводится электричество) и рассматривать их, как аналогичные по своему существенному строению, т. е. или они обе состоят из мелких ядер, рассматриваемых в отвлечении в качестве материй, и из сил или свойств, связанных с этими ядрами, или же та и другая состоят из простых центров силы согласно теории Босковича и взгляду, изложенному в моей умозрительной гипотезе (speculation), ибо нельзя предполагать, что ядра более необходимы в одном случае, чем в другом. Правда, медь обладает тяжестью, а эфир нет, и потому медь весома, а эфир нет; но одно это еще не указывает на большую вероятность наличия в меди ядер сравнительно с эфиром, ибо из всех сил материи тяготение есть та сила, которая простирается на возможно большее расстояние от предполагаемого ядра – расстояние, которое бесконечно по отношению к объему ядра и сводит это ядро к простому центру силы. Мельчайший атом материи на земле прямо действует на мельчайший атом материи на солнце, хотя они отстоят друг от друга на расстояние 95 млн. миль. Затем атомы, которые, как нам известно, отстоят, по крайней мере, в 19 раз дальше в массах комет, таким же точно образом связаны вместе силовыми линиями, простирающимися от них и достигающими их. Если бы даже эфир был так разрежен, что между нами и солнцем была бы лишь одна его частица, то что в свойствах частиц этого предполагаемого эфира может сравниться по тонкости и протяжению со свойством тяготения?

Не будем смущаться весомостью и тяготением тяжелой материи, как будто доказывающих присутствие абстрактных ядер; эти свойства зависят не от самих ядер, если ядра вообще существуют, а от силы, приписываемой им. И если частицы эфира не имеют этой силы, что требуется гипотезой, то они более материальны в абстрактном смысле, чем материя нашей земли; ибо если материя, по гипотезе, состоит из ядер и силы, частицы эфира пропорционально более сопричастны к ядрам и менее к силе.

С другой стороны, бесконечная упругость, приписываемая частицам эфира, есть такая же поразительная и положительная сила, как тяжесть в весомых частицах, и вызывает такие же большие действия. Свидетельством этого являются все разновидности лучистого действия силы в световых, калорических и актинических явлениях.

Может быть, я заблуждаюсь, думая, что общепринятое представление об эфире состоит в том, что его ядра почти бесконечно малы, а сила, которая ему присуща, именно его упругость, бесконечно велика. Но если общепринятое представление действительно таково, то что остается от эфира, кроме силы или центров силы? Так как тяжесть и твердость не свойственны ему, то, может быть, многие склонны принять это заключение; но что такое тяжесть и твердость? Конечно, не вес и соприкосновение абстрактных ядер. Одна представляет следствие притягательной силы, которая может действовать на громадных расстояниях, какие только ум человека может оценить или представить, а другая есть следствие отталкивающей силы, которая исключает возможность соприкосновения всяких двух ядер. Так что эти свойства вовсе не должны вести тех, кто представляет себе эфир состоящим из одной силы (force), к иному представлению весомой материи, нежели обладание еще другими силами, связанными с ней, в отличие от эфира.

Из рассмотрения различного рода явлений мы можем признать в экспериментальной физике различные виды силовых линий. Так, существуют линии тяготения, линии электростатической индукции, линии магнитного действия и другие, имеющие динамический характер. Многие считают электрические и магнитные силовые линии действующими через пространство подобно линиям тяготения. Я же склоняюсь к мысли, что когда налицо промежуточные частицы материи (которые сами являются центрами силы), они также участвуют в переносе силы по линии, но когда их нет, то линия идет через пространство.

Какое бы из этих воззрений мы ни приняли, во всяком случае мы можем действовать на эти силовые линии способом, подобным толчку или боковой вибрации. Вообразим два тела А, В на расстоянии друг от друга, взаимодействующие друг с другом и потому связанные силовыми линиями, и остановим свое внимание на равнодействующей силе, имеющей неизменное направление в пространстве. Если одно из тел передвигается в малейшей степени направо или налево или сила его сместится на мгновение внутри массы (все эти случаи нетрудно осуществить, если А и В – электрические или магнитные тела), то произойдет действие, эквивалентное боковому возмущению в равнодействующей, на которой мы остановили свое внимание, ибо или она увеличится, тогда как соседние равнодействующие уменьшаются, или она уменьшится, когда они возрастут.

Можно спросить, какие силовые линии существуют в природе, которые способны проводить такое действие и заменять место эфира в теории колебания. Я не имею притязания ответить на этот вопрос с уверенностью; я могу лишь сказать, что нигде в пространстве, является ли оно (употребляя обычные выражения) пустым или наполненным материей, я не мыслю ничего кроме сил и линий, вдоль которых силы проявляются. Конечно, силовые линии веса или тяготения в достаточной мере экстенсивны, чтобы удовлетворить требованию, предъявляемому к ним явлениями излучения. Таковы же, вероятно, линии магнитной силы; и затем, кто может забыть, что, как показал Моссотти, тяготение, сцепление, электрическая сила и электрохимическое действие могут иметь общую связь или происхождение и что, таким образом, в своих действиях на расстоянии они могут иметь в распоряжении ту бесконечную сферу действия, которой, как известно, обладают некоторые из этих сил.

Воззрение, которое я осмеливаюсь выставить, рассматривает излучение как мощный вид колебаний в силовых линиях, которые, как известно, связывают вместе частицы и массы материи. Оно стремится устранить эфир, но не вибрации. Вид колебаний, который, я думаю, лишь один может объяснить удивительные, разнообразные и прекрасные явления поляризации, неодинаков с тем, который возникает на поверхности возмущенной воды, или с волнами звука в газах или жидкостях, ибо колебания в этих последних случаях продольны, т. е. имеют направление вперед и назад от центра действия, тогда как первые поперечны. Мне кажется, что равнодействующая двух или более силовых линий находится в состоянии, пригодном для проявления того действия, которое можно считать эквивалентным поперечному колебанию, тогда как однородная среда подобно эфиру не кажется пригодной или более пригодной для этого, чем воздух или вода.

Изменение, возникшее на одном конце силовой линии, приводит, естественно, к предположению соответственного изменения на другом конце. Распространение света и, вероятно, всех лучистых явлений требует времени; и если такого рода колебание силовой линии должно объяснить явления излучения, то необходимо, чтобы это колебание также занимало время. Я не знаю, имеются ли данные, доказывающие или на основании которых можно было бы утверждать, что такая сила, как тяготение, действует, не требуя времени; или если силовые линии существуют, то требует ли поперечное возмущение их на одном конце, которое я предположил выше, для своей передачи времени или же необходимо должно немедленно обнаруживаться на другом конце.

Что касается того состояния силовых линий, которое соответствует предполагаемой высокой упругости эфира, то здесь не существует затруднений: вопрос состоит скорее в том, достаточно ли инертны в своем действии силовые линии, чтобы быть эквивалентными эфиру в отношении времени, требуемого согласно опытам для передачи лучистой силы.

Эфир мыслится проникающим во все тела так же, как и пространство; в выставленном здесь воззрении – это силы атомных центров, которые проникают (и составляют) все тела, а также все пространства. Что касается пространства, то различие в том, что гипотеза эфира предполагает последовательные части или центры действия, а новая гипотеза – только линии действия. В отношении материи различие в том, что эфир лежит между частицами и таким образом передает колебания, тогда как по нашей гипотезе колебания распространяются силовыми линиями между центрами частиц.

Что касается различной интенсивности действий внутри материи по этим двум воззрениям, то я думаю, что здесь трудно вывести какое-либо заключение, ибо, если мы возьмем простейший вид обыкновенной материи, который ближе всего подходит к состоянию эфира, именно разреженный газ, мы тотчас заметим в его упругости и взаимном отталкивании частиц отклонение от закона обратной пропорциональности действия квадрату расстояния.

Этим, мой дорогой Филлипс, я должен закончить. Я не думаю, что я высказал бы эти воззрения, если бы не был приведен к этому неожиданно и без предварительного размышления обстоятельствами вечера, на котором я должен был выступить внезапно и занять место другого. Теперь, когда я изложил их письменно, я чувствую, что я должен был гораздо дольше изучать, исследовать и, может быть, в конце концов отвергнуть их. Лишь потому, что они тем или иным путем получат распространение, так как были высказаны в собрании, я даю им форму, если только это можно назвать формой в настоящем ответе на Ваш запрос. Одно лишь достоверно, что гипотеза об излучении, могущая считаться удовлетворительной, должна обнимать не только известные явления света, но и тепловые и актинические и даже связанные с ними явления, при которых порождаются значительные количества теплоты и химической силы. В этом отношении воззрение, основанное в известной степени на обычных силах материи, имеет шанс получить некоторое признание среди других воззрений, которые могут возникнуть. Возможно, что я сделал много ошибок на предыдущих страницах, ибо даже мне самому мои идеи по этому вопросу кажутся лишь тенью умозрения или теми умственными впечатлениями, которые допустимы лишь временно как проводники к мышлению и исследованию. Человек, занимающийся опытными изысканиями, знает, как эти впечатления многочисленны и как часто их кажущаяся пригодность и изящество исчезают с прогрессом и развитием истинного и реального познания природы.

Остаюсь, мой дорогой Филлипс,

всегда преданный Вам М. Фарадей.

Королевский институт, 15 апреля 1846 г.