€75
ЭЛЕКТРОН
и тем же, то зависимость удельного заряда от скорости очевидно имеет причиной непостоянство массы.
Легко показать, что всякое тело, будучи заряжено, обладает инерцией большей, чем в электрически нейтральном состоянии. Дело в том, что для придания заряженному телу скорости v нужно сообщить ему кроме кинетической энергии Т = 1/2mv2 еще дополнительную энергию W, идущую на создание магнитн’ого поля, к-рым окружен всякий движущийся заряд, т. е. надо сообщить тёлу «эффективную» кинетическую энергию: Teff =Т -\-W. Кинетическая энергия пропорциональна массе и кроме нее зависит лишь от скорости v. Так как скорость vивТив Teff одна и та же, то очевидно, что эффективная масса больше обычной, «механической». Избыток в силу своего происхождения получил название электромагнитной массы. Ее можно вычислить, только зная размеры и форму заряженного тела. Для макроскопических тел и зарядов она оказывается ничтожно малой, но по отношению к Э. возникла проблема: насколько большая доля его массы имеет электромагнитное происхождение. К решению этого вопроса подошли Абрагам и Г. Лоренц. Выводы обоих сходились в том, что электромагнитная масса в отличие от «механической» зависит от скорости, а именно возрастает от наименьшего значения (при v = 0) до бесконечности (при v = с). Таким образом для экспериментальных наблюдений над электромагнитной массой выгодны весьма быстрые Э. Как-раз из таких Э. состоят /? — лучи радиоактивных веществ. У радия напр. скорость ^-лучей достигает 98% скорости света. Изучая отклонение этих /? — лучей в электрическом и магнитном полях, Кауфман в 1902 показал, что у Э. никакой другой массы кроме электромагнитной нет. Именно этот факт электромагнитного происхождения массы Э., отсутствия у него «механической массы», явился для идеалистических течений тогдашней физики основой утверждения, что «материя исчезает» (Ленин, Соч., т. XIII, Материализм и эмпириокритицизм, гл. У; см. также Электронная теория). Однако опыты Кауфмана были недостаточно точны, чтобы решить другой вопрос, в к-ром выводы Абрагама и Лоренца расходились. Они получили различные формулы для зависимости т от v, так как в основу вычислений ими были положены разные представления об Э. Абрагам исходил из гипотезы, что Э. — это-твердый неизменный шарик. Лоренц, стремясь объяснить отрицательные результаты опыта Майкельсона (см. Теория относительности), допустил, что Э. шарообразен только в состоянии покоя; при движении со скоростью v он сплющивается в направлении движения, превращаясь из шара радиуса а в эллипсоид вращения с полуосями а ]/ 1 — и а.
Опыты Гюйе и Ляванши (1916), производившиеся с катодными лучами, подтвердили Л оренцовы формулы для зависимости массы от скорости. Это было бы блестящим доказательством правильности представлений Лоренца, если бы теория относительности не придала всему вопросу совершенно новое освещение. Дело в том, что данная Лоренцом зависимость электромагнитной массы от скорости в точности совпадает с той, которую дает специальная теория относительности для всякой, в том числе и «механической» массы. Тем самым отпадаетвопрос о том, в какой мере масса Э. электромагнитного происхождения, так как признак, заставлявший обособлять эту массу, получает универсальный характер. Иное толкование приобретают с точки зрения теории относительности и сами выражения «Э. сплющивается», «масса растет с увеличением — скорости». Это не есть реальное сплющивание или увеличение массы в том смысле, что их обнаружит и наблюдатель, летящий вместе с Э. Этот неподвижный относительно Э. наблюдатель всегда найдет, что Э. шаровиден и что масса его — т0.
Указанные эффекты будут обнаружены лишь наблюдателем, относительно к-рого Э. движется (как это и было в опытах) и количественно определяется в функции относительной скорости V.
Если приписывать массе т электромагнитное происхождение и считать при этом Э. шариком радиуса а, заряженным по поверхности и равномерно, то можно рассчитать, что
где с, как и раньше, скорость света. Отсюда для радуса Э. получается значение 1, 87 . 10—13 см. Таким образом в указанных предположениях размеры Э. йолучаются в десятки тысяч раз меньшими размеров атома (прибл. 10~8cjt).
Такое значение для а не встречает возражения со стороны всех имеющихся у нас сведений об атомах и молекулах, но оно не имеет и никаких непосредственных подтверждений. В то время как с и т0 получены из опыта, размер Э. вычислен для определенной модели.
Не касаясь того, насколько органическим в электронной теорий было представление о дискретности электричества (см. Электронная теория), заметим, что существенно слабым пунктом чисто атомистической позиции является вопрос об устойчивости Э. Чтобы объяснить, почему конечных размеров частица, так или иначе (равномерно или неравномерно, поверхностно или объемно) заряженная электричеством одного знака, не растекается в пространстве в силу Кулоновского отталкивания, приходится предположить, что ее сдерживают силы, отличные от электромагнитных. Разумеется, подобное «объяснение» только отодвигает вопрос, т. к. природа этих гипотетических сил остается совершенно неизвестной. В сущности говоря, проблема идет гораздо глубже и заключается в обосновании чисто корпускулярных воззрений на электричество. Дальнейшее развитие физики показало несостоятельность такого одностороннего, антидиалектического подхода, и проблема устойчивости Э. частицы была как бы первым предостережением против него.
’• ' Начиная со второго десятилетия 20 в. обогащение нащйх сведений об Э. происходило в полной зависимости от изучения строения атома. Радикальный переворот, пережитый физикой в связи с открытием квантов, т. е. дискретных порций электромагнитной энергии, немедленно отразился и на учении об Э. Классическая электродинамика полностью переносила на Э. все электромагнитные свойства любого заряженного тела. Будучи в покое, он создавал только электрическое поле; двигаясь по инерции, он создавал еще и поле магнитное, наконец цри всяком ускорении он излучал электромагнитную энергию. Квантовые постулаты Бора (см! Квантов теория) наделили связанный в атоме Э. принципиально иными свойствами: ему запрещалось излучать
