 |
 |
 |
 |
дает один и тот же эфир. Обе скорости, найденные почти равными, в действительности должны быть равными точно. Но тогда важнейшая оптическая константа оказывалась уже включенной в формулы электричества. Это была связь, которую Максвелл стремился усилить. Он так обобщил электрические формулы, чтобы они включали в себя все известные явления, но наряду с ними они охватили и неизвестный класс явлений-электрические волны. Эти волны оказались поперечными волнами, их длина могла иметь любое значение, но их распространение в эфире всегда происходило с одной и той же скоростью-скоростью света. И Максвелл мог теперь сослаться на то, что ведь волны с точно такими же геометрическими свойствами действительно существуют в природе, хотя мы и не привыкли рассматривать их как электрическое явление, а обозначаем их особым названием - свет. Конечно, если отрицали теорию электричества Максвелла, то отпадало всякое основание для того, чтобы присоединиться к его взглядам относительно света. Равным образом, если придерживались того, что свет есть явление упругого характера, то его электрическая теория теряла под собой почву. Но если подходили к этому строению, не заботясь о существующих воззрениях, то видели, что одна его часть поддерживает другую как камни некоего свода, и все в целом, казалось, связывало известное через глубокую пропасть неизвестного. Правда, трудность теории не позволила ей сразу же приобрести очень много последователей. Но кто хоть раз продумал ее, становился ее приверженцем и ревностно стремился отныне доказать как ее исходные предположения, так и ее окончательные следствия. Проверка опытом должна была, конечно, долгое время ограничиваться отдельными утверждениями, не касаясь обоснования теории. Я только что сравнил теорию Максвелла со сводом, который перекрывает бездну неизвестного. Если бы я хотел продолжить эту картину, то я мог бы сказать, что все, что в течение долгого времени имели возможность делать для укрепления этого свода, заключалось в укреплении обеих его опор. Тем самым свод оказался в состоянии длительно поддерживать самого себя, но он имел все-таки слишком большую длину пролета, чтобы можно было отважиться строить на нем ввысь как на надежном основании. Для этого были необходимы специальные столбы, которые подпирали бы середину свода, будучи построены на твердой земле. Одним из таких столбов было бы доказательство того, что мы можем из света непосредственно получить электрические и магнитные действия. Этот столб непосредственно придал бы надежность оптической части строения и косвенно - его электрической части. Другим столбом было бы доказательство того, что существуют волны электрической или магнитной силы, которые могут распространяться таким же образом, как световые волны. Этот столб, наоборот, поддержал бы непосредственно электрическую часть и косвенно - оптическую. Для гармоничного завершения постройки потребуется возведение обоих столбов, но в качестве первой необходимости достаточно одного из них. За первый из названных выше еще не взялись, но для второго после долгих поисков посчастливилось, наконец, найти надежный опорный пункт. Фундамент заложен достаточно широким, часть столба уже на нем возведена и благодаря помощи многих рук он скоро достигнет потолка свода и снимет с него часть тяжести того здания, которое подлежит дальнейшему сооружению. Именно здесь мне выпало счастье приобрести возможность участия в работе. Этому обстоятельству обязан я честью выступать сегодня перед вами; оно же послужит для меня извинением, если я теперь постараюсь привлечь ваше внимание целиком к одной лишь этой части строения. За краткостью времени я вынужден, вопреки
19b Г. P. ГЕРЦ
справедливости, перескочить через работы многих исследователей; я лишен возможности показать вам, сколь многообразными путями были подготовлены мои опыты и как близко подходили к их осуществлению отдельные исследователи.
Действительно ли так трудно доказать, что электрические и магнитные силы требуют времени для своего распространения? Нельзя ли разряжать лейденскую банку и прямо наблюдать, не следует ли вздрагивание удаленного электроскопа с некоторым запаздыванием? Не достаточно ли с тем же намерением обратить внимание на магнитную стрелку, в то время как на некотором удалении внезапно возбуждается электромагнит. Ранее действительно ставились и такие или подобные опыты, однако без того, чтобы между причиной и действием обнаруживалась какая-либо разница во времени. Разумеется, для приверженца максвелловской теории это представляется неизбежным результатом, обусловленным огромной скоростью распространения. Заряд лейденской банки, силу магнита мы можем воспринять в конечном счете лишь на умеренных расстояниях, скажем, десять метров. Свет, а по теории и электрическая сила, пролетают такое пространство за одну тридцатимиллионную долю секунды. Такую частичку времени мы непосредственно не можем измерить, не можем заметить. Хуже того, в нашем распоряжении нет никакой отметки, которая могла бы выделить такой промежуток времени с достаточной остротой. Если мы хотим измерить какую-нибудь длину с точностью до десятой миллиметра, то мы не можем отмечать начальную точку этой длины широкой меловой чертой. Если мы хотим определить промежуток времени с точностью до тысячной секунды, то бессмысленно указывать его начало ударом большого колокола. Длительность разряда лейденской банки с точки зрения наших обычных понятий вообще исчезающе коротка. Это значит, что она составляет около тридцатитысячной доли секунды. Но для теперешней нашей цели она была бы более чем в тысячу раз велика. Однако природа подсказывает нам здесь более тонкое средство. Мы давно уже знали, что разрядный удар лейденской банки не представляет собой равномерно протекающего явления и что он, подобно удару колокола, состоит из большого числа колебаний - идущих туда и обратно разрядов, которые следуют друг за другом через точно равные периоды. Электричество может подражать упругим явлениям. Длительность каждого отдельного колебания гораздо меньше длительности всего разряда, и может возникнуть мысль о том, чтобы воспользоваться в качестве отметки отдельным колебанием. Но, к сожалению, наиболее короткие наблюдаемые колебания занимают все еще добрую миллионную долю секунды. За время, в течение которого протекает такое колебание, его действие распространится уже на триста метров и в скромном пространстве комнаты будет ощущаться как одновременное с самим колебанием. Таким образом, то, что было известно, не давало помощи, и требовалось какое-то новое знание. Оно пришло и заключалось в том, что не только разряд банки, а напротив- при специальных благоприятных условиях - разряд любого проводника приводит к колебаниям. Эти колебания могут быть гораздо более короткими, чем у банки.ГЕсли вы разрядите кондуктор электрической машины, вы возбудите колебания, период которых лежит между сто- и тысячемиллионной долей секунды. Конечно, эти колебания не следуют друг за другом в виде далеко продолжающегося ряда; это немногие, быстро угасающие вибрации [Zuckungen]. Для наших опытов было бы лучше, если бы это было иначе. Но возможность успеха открывается уже и в том случае, если мы получим только две или три таких острых отметки. Ведь и в области аку-
стики МЫ можем получить некую скудную музыку с помощью ударов по деревяжкам, если нам отказано в протяжных звуках струп и органных труб.
Мы обладаем теперь отметками, для которых и тридцатимиллионная .чоля секунды не слишком коротка. Но эти отметки принесли бы нам еще малую пользу, если бы мы не были в состоянии фактически обнаружшъ их действие вплоть до желаемого расстояния примерно в десять метров. Для этого имеется очень простое средство. Там, где мы хотим обнаружить силу, мы помещаем некоторый проводник, например, прямой провод, прерванный очень коротким искровым промежутком. Быстро колеблющаяся сила приводит электричество этого проводника в движение и вызывает в нем появление искры. Но и это средство должен был вложить в руки сам опыт, рассуждением его, пожалуй, нельзя было предусметреть. Дело в том, что искры микроскопически малы, едва ли они достигают длины в сотую миллиметра; их длительность не составляет и миллионной доли секунды. Кажется невозможным, почти бессмысленным, чтобы они могли ыть видимы, но в совершенно темней комнате и для неутомленного 1 лаза они видим ы. На этом волоске висит успех нашего предприятия. Но прежде всего нас одолевает изобилие вопросов. При каких условиях наши колебания делаются наиболее сильными? Мы должны тщательно обследовать и использовать эти условия. Какую форму лучше всего придать принимающему проводнику? Мы можем избрать прямые провода, можем избрать круговые, можем брать проводник другой формы, и явления будут каждый раз несколько иными. Пусть мы установили форму, какие мы выберем размеры? Быстро обнаруживается, что не все размеры одинаково хороши, что нельзя любые колебания исследовать с помощью Одного и того же проводника, что между ними имеют место соотношения, напоминающие резонансные явления в акустике. И наконец, в каких только положениях не удается нам получить колебания в одном и том же проводнике! Только мы увидели, что искры усилились, как тут же рядом они стали слабее, а рядом совсем исчезли. Мне не следовало бы занимать ваше внимание этими частностями, которые в общей связи являются второстепенными. Но для работающего в этой области это не второстепенные вещи. Это особенности его инструмента. От того, насколько хорошо знает работник свой MHCTpyjtfeHT, зависит то, чего он посредством него достигает. Изучение инструмента, углубление в упомянутые вопросы составляет поэтому основную часть подлежащей выпелнению работы. После того как эта часть завершена, можно начать наступление на главный вопрос как таковой. Если вы дадите физику некоторое количество камертонов и резонаторов и потребуете, чтобы он доказал вам конечность скорости распространения звука, то даже в ограниченном пространстве комнаты он не встретит никаких затруднений. Где-либо в комнате он установит камертон и в различных местах вокруг него будет вслушиваться с помощью резонатора, обращая внимание на силу звука. Он констатирует, что последняя становится в отдельных точках весьма слабой; он найдет причину этого в том, что каждое колебание уничтожается здесь другим колебанием, вышедшим позднее, но достигшим той же точки по более короткому пути. Если, Однако, более короткий путь требует меньшего времени, чем более ;1линный, то распространение происходит с конечной скоростью. Поставленная задача решена. Но наш акустик покажет нам сверх того, что места тихого звука повторяются периодически на одинаковых расстояниях; он измерит отсюда длину волны и, если он зиает-период камертона, получит отсюда же и скорость звука. В точности то же и не что иное изучаем мы с
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 [ 62 ] 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156