О некоторых пунктах теории магнетизма

(Том III, стр. 528.)

В течение последних трех лет я осмелился, хотя лишь в качестве экспериментатора, опубликовать несколько новых идей относительного магнитного действия в работах под заглавиями: «О линиях магнитной силы» и «О физических линиях магнитной силы. Первая из них представляет собой лишь попытку дать для экспериментаторов и прочих лиц точное выражение двойственного характера, количества и направления магнитной силы как внутри, так и вне магнита, независимо от каких бы то ни было предположений о природе источника этой силы, дабы мысль, стремящаяся к новым достижениям и открытиям, не была в рабстве и под губительным влиянием подобного рода предположений. Вторая работа представляла собой умозрительное рассмотрение (speculation) возможной физической природы этой силы, существующей как вне магнита, так и в последнем, а также в телах, называемых магнитными, причем была подчеркнута полная гипотетичность этой предполагаемой физической сущности.

В настоящее время существуют две или, скорее, три общие гипотезы о физической природе магнитной силы. Первая – гипотеза эфира, ведущая за собой представление об эфирных токах. Она изложена в простой форме Эйлером в его «Письмах», предназначенных для физика без математической подготовки. Согласно этой гипотезе магнитный флюид или эфир движется потоком через магниты, а также вещества и пространства, их окружающие. Затем существует гипотеза двух магнитных флюидов, присутствующих во всех магнитных телах и собирающихся на полюсах магнита, где они притягивают и отталкивают частицы обоих флюидов на расстоянии и таким образом вызывают притяжения и отталкивания тел, содержащих эти флюиды и находящихся на расстоянии друг от друга. Наконец, имеется гипотеза Ампера, которая предполагает существование электрических токов вокруг частиц магнитов. Токи эти, действуя на расстоянии на другие частицы, содержащие такие же токи, упорядочивают расположение частиц в массах, к которым принадлежат частицы, делая таким образом эти массы способными к восприятию магнитного действия. Каждая из этих идей в большей или меньшей степени варьируется различными физиками, но для моих целей достаточно этих трех основных гипотез. Мое физико-гипотетическое представление не заходит так далеко, как вторая и третья из этих гипотез, ибо оно не занимается вопросом о возникновении или поддержании магнитной силы в магните. Моя гипотеза совпадает скорее с первой, хотя и не идет так далеко. Принимая магнит за центр силы, окруженной силовыми линиями, которые в качестве представителей силы получили уже математическое обоснование и оправдание, она рассматривает эти линии как физические линии сил, существенно необходимые как для существования силы внутри магнита, так и для передачи ее магнитным телам на расстоянии. Сторонники теории эфира могут рассматривать эти линии как токи или распространяющиеся вибрации, или стационарные колебания, или же, наконец, как состояния напряжения. По многим соображениям их необходимо считать существующими вокруг провода, несущего электрический ток, как и в том случае, когда они исходят из магнитного полюса.

Мое предложение представлять магнитную силу, как состоящую из линий магнитной силы, привлекло к себе внимание двух известных лиц и выдающихся математиков. Признание ими истинности и всеобщности этого метода представления является для меня источником удовлетворения и поощрения. Профессор В. Томсон, упоминая о подобной точке зрения в приложении к статическому электричеству и к закону теплового движения Фурье, говорит, что силовые линии дают те же математические результаты, что и теория Кулона и (где возможно) даже при помощи более простых процессов анализа, чем эта последняя. Он затем указывает «на строгое обоснование аналогии, которая дает возможность говорить о проводящей способности магнитной среды для силовых линий». Ван Риис (Van Rees) напечатал на голландском языке математическую работу о моих силовых линиях, которая была переведена в «Annalen» Поггендорфа и о которой я имею весьма неполное представление из переведенных отрывков. Насколько я понимаю, он упрекает меня в отношении того, что я называю физической стороной моего воззрения, а именно, что я не говорю о происхождении линий и что у меня отсутствует высший принцип, приводящий к идее магнитных флюидов или электрических токов; он говорит, что моя гипотеза не устраняет старые теории и не делает их лишними. Но мне кажется, что, рассматривая их в качестве представлений (representations) силы, он считает их правильными представлениями во всей области, где применяется гипотеза магнитных флюидов или электрических токов. Я всегда старался избегать на место этих флюидов или токов ставить что-либо иное, дабы не стеснять мысль предвзятыми суждениями. Для тех же, кому нужна опора для представления, остается старый принцип эфиров.

Благоприятная оценка, данная математиками этому методу, представляет себе магнитные силы в виде линий, придает мне смелость перейти к рассмотрению дальнейшего вопроса, а именно об истинном, но неизвестном, естественном магнитном действии. В самом деле, нам нужно совсем не множество различных методов представления сил, но единственно истинное физическое выражение как того, что раскрывают нам явления, так и законов, управляющих последними. Из принятых в настоящее время гипотез – гипотезы флюидов и гипотезы токов, какая-либо одна должна быть неверна, а быть может и обе. И я не думаю, чтобы математик смог указать, какая из них истинна и какая ложна, или утверждать истинность одной из них, хотя он и полагает, что они заключают более высокий принцип, чем выставленный мной. Ни одна из этих концепций не могла привести к открытию явления диамагнетизма и, как я думаю, явления магнитного вращения света. Я полагаю поэтому, что если бы вопрос о возможности явления диамагнетизма был поставлен перед математиком, руководствующимся одной из этих гипотез, то он должен был бы дать отрицательный ответ. Введенное мной понятие еще более усложняет положение, ибо оно несовместимо ни с одной из двух указанных концепций, поскольку последние связаны исключительно с действием на расстоянии без всякого посредства. И, однако, мое понятие силовых линий дает истинное представление о магнитных действиях во всем том, что не является гипотетическим. Таким образом в настоящее время мы имеем три основных понятия, из которых два, по крайней мере, должны быть невозможны, т. е. неверны.

Из этого очевидно, что наши физические концепции (views) весьма проблематичны, и я думаю, что было бы очень полезно попытаться освободиться от содержащихся в них предвзятых мнений и рассматривать силу, насколько это возможно, во всей ее чистоте. В настоящее время, мысля о полярности, мы невольно склоняемся в сторону одной из двух гипотез о происхождении полярных сил, а так как решение не может быть выведено из математических соображений, то наше положение в этом вопросе напоминает положение с конкурирующими теориями света до появления новейших исследований в этой области. Однако, подобно тому как рефлектор Уитстона в соединении с решающим экспериментом, предложенным Араго и приведенным в исполнение Леоном Фуко, по-видимому, разрешили этот вопрос, так и в области магнетизма мы можем надеяться, что дальнейшее развитие теории в соединении с экспериментом приведут к разрешению спорных вопросов.

Большой шаг вперед для достижения этой цели был бы сделан, если бы нам удалось определить расположение силы в магните сначала в точке ее возникновения, а затем в окружающем пространстве. Лучше было бы добиться этого, ограничиваясь немногими гипотезами или даже не выдвигая никаких гипотез. Если представить себе магнит как своего рода солнце (ибо есть все основания полагать, что солнце представляет собой магнит), поляризованное, с антитетическими силами, непрерывно наполняющее пространство вокруг себя своими искривленными лучами, подобно тому, как солнце или свеча наполняют пространство своими световыми лучами; если предположить далее, что эта концепция будет наравне с двумя другими претендовать на истинное представление расположения сил и что на основании математических соображений невозможно будет отдать предпочтение какой-нибудь из них, тогда, бесспорно, встанет вопрос о наивозможно широком рассмотрении этой проблемы с точки зрения чисто физической, ибо если предположить существование физических линий магнитной силы, соответствующих (в смысле своего реального существования) световым лучам, то не представляется столь невероятным, что к ним можно будет подступиться экспериментальным путем. Разрешение вопроса об их существовании чрезвычайно важно, тем более что есть все основания надеяться на положительный ответ. Поэтому я предполагаю, не выдвигая никаких физических гипотез о природе магнита, кроме того, что было мной сказано ранее, снова обратить внимание экспериментаторов, в несколько, правда, несвязной форме, на этот вопрос как с точки зрения недостаточности современных физических взглядов, так и с точки зрения возможного существования линий физических сил. Я ограничу свои замечания немногими пунктами, как то: полярность, двойственность и т. д. В своей попытке я исхожу из следующих соображений: 1. Подтверждение математиками правильности представления о направлении и количестве магнитной силы при помощи абстрактных силовых линий. 2. Успешное применение этих линий во многих случаях мной лично. 3. Наблюдаемая аналогия между магнитной силой и другими двойственными силами, как в статическом, так и в динамическом состоянии, в особенности же аналогия между магнитом и вольтовой батареей или другим постоянным источником электрических токов. 4. Идея Эйлера о магнитных эфирах или циркулирующих флюидах. 5. Высказанное сэром Исааком Ньютоном твердое убеждение в том, что даже сила притяжения не может произвести действия на расстоянии без посредства какого-либо агента, играющего роль физической линии силы. 6. Пример борьбы между двумя теориями света и разрешения этого вопроса экспериментальным, путем.

Я думаю, что некоторые нашли мои слова «места силы» не подходящими, так как эти слова, по-видимому, предвосхищают решение в пользу существования физических силовых линий. Я постараюсь употреблять их так, чтобы не внушать такой идеи. Тем не менее могу заметить, что мы применяем эти слова к лучу света даже в тех частях его, где он не задержан (не погашен), и потому здесь мы знаем о нем или о его существовании не более, чем в аналогичных магнитных явлениях. Мы употребляем также эти слова, говоря о тяготении для обозначения мест, где нет другого тяготеющего тела, и даже когда такое тело существует, то по нашим теперешним взглядам оно не может заставить силу тяготения первого тела действовать и быть направленной к данному месту.