века, подтверждавших эту теорию на каждом шагу и давших ей высокую степень совершенства, доказали, что явления света, электричества и магнитизма суть разнообразные проявления некоторых механических состояний и движений одной и той же всепро-никающей среды, Э., и что свет есть электромагнитное явление. Несомненно также, что молекулы тел вносят некоторые изменения в свойства Э., но что тем не менее во многих явлениях нам достаточно рассматривать не сложную систему из Э. и молекул, а просто некоторую однородную среду, как бы Э., но с измененными физическими свойствами. В область гипотез мы вступаем, когда желаем разобраться в связи между молекулами и Э., и опыт нам показал, что эта связь не проста и не непосредственна. Связующим звеном между Э. и молекулами является нечто третье, своеобразные крайне мелкия частички, получившия название электронов. Таким образом приходится различать, вообще говоря: свободный Э. мировых пространств или наших сосудов с «пустотой»; Э. между молекулами тел и наконец как бы фиктивный Э., ту однородную среду, которую мы подставляем вместо Э. и молекул во многих теоретических исследованиях, напр., касающихся всей оптики одноцветного луча и др. Очевидно, свойства свободного Э. наиболее просты; действительно мы не имеем в нем целого ряда явлений, наблюдаемых в обычной материи: в таком Э. нет процессов тепло- и электропроводности, нет волн звука, не наблюдается явлений светорассеяния и светопоглощения и т. п. Таким образом относительно Э. нам надо гораздо меньше знать, чем относительно обычной материи; но за то Э. гораздо труднее доступен изучению. Все попытки создания определенных механических представлений, объясняющих явления электричества, магнитизма и света, в сущности сводились к наложению на Э. определенных физических свойств, скопированных со свойств обычной материи, т. е. уподоблению Э. некоторому физическому телу, нам более или менее знакомому. Между тем было бы естественно ожидать, что свойства Э. объяснят нам свойства наших обычных тел; что Э. нечто более совершенное, а главное более простое. Все многочисленные попытки этого рода дали один несомненный результат: Э. не есть однородное упругое твердое тело нашей механики. Вместе с тем из всех исследований этого рода наиболее замечательны исследования В. Томсона (лорд Кельвин). Он показал, что механически возможна среда, распространяющая лишь поперечные волны, подобно твердому телу, но существенно от него отличающаяся по своим свойствам. Именно такой средой будет несжимаемая жидкость без вязкости, в которой распределены очень мелкие вихри (см.); последние по гидродинамическим свойствам вихрей все должны быть в форме замкнутых кривых линий. Такая среда обладает замечательным свойством: всякая часть
среды с такими вихрями не оказывает сопротивления изменению своей формы, среда не имеет крепости (rigidity), но за то эта часть сопротивляется вращению около любой оси, подобно тому, как это делает ящик, в котором находится много волчков (гиростатов), вращающихся около разных осей. Подобная среда, если и является, быть может, лишь механически возможной моделью Э., замечательна в том отношении, что в ней все упругия свойства среды будут кажущимся явлением, обусловленным движением. При отрицании действия на расстоянии естественно все силы считать лишь кажущимся явлением и стало быть следствием движения. С этой точки зрения то, что мы называем потенциальной энергией, является на самом деле энергией кинетической, энергией движения, только иногда мы не знаем ни этого движения, ни той материи, которая движется (скрытые движения и скрытые массы). В частности, напр., в газах мы уже знаем, что их упругость есть проявление поступательного движения молекул; правда, при так назыв. столкновениях молекул нам приходится еще говорить об упругих силах молекул, но это пока лишь грубая схема, и мы увидим ниже, как можно обойтись вовсе без этой упругости. Конечно, и в капельных жидкостях, и в твердых телах по существу дела происходит то же, что и в газах, только мы не в состоянии здесь выполнить нужный для определения давлений счет, который уже сделан для газов. Томсоновский Э. принадлежит к числу подобных же сред с кажущейся упругостью. Далее, то обстоятельство, что Э. является по отношению к явлениям света, электричества и магнитизма как бы твердым телом (quasi -rigid), не представляет каких-либо особых затруднений для объяснения движения небесных тел через Э. без всяких заметных астрономических возмущений даже в том случае, если мы будем представлять себе, что эти тела движутся через Э., как невод в воде, т. е. не увлекая его с собой. Дело в том, что одно и то же тело представляется нам то твердым, то жидким, в зависимости от того, в каком отношении находится действие тяжести на тело к силам так назыв. сцепления (т. ф. упругости) и, кроме того, в зависимости от времени, в течение которого мы воздействуем на тело (Стокс, Stokes, 1845). Как и в других областях физики, здесь нет резких перегородок между свойствами тел твердых и жидких, различие везде количественное, а не качественное. Поэтому при одной и той же температуре, одно и то же тело-—твердое на земле, окажется жидким на солнце, а вязкая жидкость на земле будет несомненным твердым телом на Палладе. С другой стороны, как известно из опытов Спринга (Spring) и др., такия несомненные твердые тела, как свинец, золото и др. металлы, текут, как жидкости, под достаточно большим давлением. В опыте В. Томсона через пластинку сапожного вара в воде всплывали пробки, двигаясь снизу вверх; а пули тонули в варе.
двигаясь сверху вниз со скоростью нескольких дюймов в год. Между тем этот вар и другия ему подобные тела (смолы) вообще могут звучать как стекло, давать излом как настоящее твердое тело и т. п. Обратно, такая несомненная жидкость, как вода, в которую прибавлено всего 5 граммов твердого желатина на литр, обнаруживает ясно измеримую крепость даже для медленно протекающих процессов (Ф. Н. Шведов, 1900). Эта крепость в два триллиона раз менее крепости стали; для достаточно быстрых процессов и в чистой воде окажется крепость, как она окажется и в газах. Во всех этих телах поперечные волны вполне возможны, но их скорость будет чрезвычайно мала, блогодаря слишком большой плотности тел. Поэтому всякая жидкость с самыми ничтожными признаками крепости могла бы распространять поперечные волны с такой большой скоростью, как скорость света, если бы только плотность этой жидкости была достаточно мала. Отсюда ясно, что Э. нужна только достаточно малая плотность и он в разных явлениях будет вести себя различно: подобно твердому телу для процессов, протекающих со скоростью света, и подобно жидкости для скоростей в тысячи раз меньших. Э. Томсона является телом в мельчайших частях не однородным, при чем неоднородность эта обусловлена только движением. Блогодаря ей, мы должны назвать строение этого Э. молекулярным. Правда, такое строение может повлечь за собой требование, чтобы у чистого Э. были явления светорассеяния и иные, наблюдаемые в обычных телах, напр. явления теплоты, Э. должен бы иметь температуру и т. д. Это очень тонкие вопросы, которых опытное решение наступит вероятно не скоро. Но следует заметить, что в последнее время уже появился целый ряд теоретических исследований (напр. Планк, Planck, 1900), в которых законы термодинамики распространяются и на лучи света, идущие в чистом Э. Явилась необходимость говорить о температуре луча в Э., откуда уже один шаг и до температуры Э. С другой стороны мы не имеем никаких опытных указаний на полное отсутствие дисперсии и светопоглощфния в Э. В самом деле, куда исчезает энергия, посылаемая, напр.. солнцем по всем направлениям, энергия, из которой лишь ничтожная часть попадает на обычные тела? Наконец, если в Э. и есть дисперсия, она могла бы сказаться, может быть, лишь на волнах, размеры которых очень малы, т. е. на волнах ультрафиолетовых и еще более коротких. Только молекулярное строение занимающей нас среды не может делать из нея газ с обычными свойствами, потому что тогда в явлениях теплоты сказалось бы существование такого газа (Максвелл).
5) Плотность Э. Какими бы свойствами ни обладал Э., какия бы движения в нем ни происходили, несомненно свет есть явление кинетического характера и согласно электромагнитной теории света в световом луче энергия на половину кинетическая, на половину потен-
циальная. Поэтому полная энергия светового луча равна его двойной кинетической энергии. Яркость луча есть средняя величина энергии единицы объема среды, распространяющей свет, за промежуток времени, очень большой сравнительно с периодом световой
волны, и эта яркость e = i/V, где i количество энергии, приносимое лучами в секунду на квадратный сантиметр, нормальный лучу, а V скорость света. Если К есть средняя кинетическая энергия кубического сантиметра,
то е = 2К и K=(1/2)(i/V). Но каково бы ни
было движение в световом луче, какой бы механический смысл ни имели величины, называемые нами электрическими и магнитными силами и т. п., всегда кинетическая энергия единицы объема, которого длина по
направлению луча достаточно мала, есть
где ѵ одинаковая для всех точек объема скорость движения, а ρ плотность среды. Если далее А есть максимальное значение скорости за период колебания, то средняя кинетическая энергия кубического сантиметра будет
К = (1/4)ρА2 и потому ρ = (2i)/(VA2) или же, если
положить (V/A)=n, то ρ = (2i)/(V3) n2. По исследованиям Ланглея (Langley, 1884) каждый квадратный сантиметр земли получал бы от солнца в минуту 3 малых калории тепла, если бы не было атмосферы, что дает i = 21.105 эргов, так что будет ρ = 1·6.10–25n2. Величина n нам неизвестна, но о порядке величины этой мы можем судит; совершенно невероятно напр., чтобы А было больше скорости света; Томсон считает n никак не менее 50. В таком случае плотность Э. окажется более чем 4.10–22. Аналогичный приведенному счет выполнен был В. Томсо-ном (1854) для Э., как упругого твердого тела и дал ρ > 10–22; число того же порядка мы получаем и на основании электромагнитной теории света. Остатки нашего воздуха даже на расстоянии всего одного земного радиуса от поверхности земли имели бы (при неподвижной земле) плотность 10-345 (В. Томсон).
6) Э. и тяготение. Обычная материя подчинена закону всемирного тяготения. Подчинен ли тому же закону и Э., или он невесомъ? Рассматривая Э., как один из видов материи в обычном смысле этого слова, мы не можем дать определенного ответа на этот вопрос уже потому, что мы не знаем происхождения тяготения и даже не знаем, требует ли оно времени для своего распространения. Только, если тяжесть есть действие на расстоянии, она должна распространяться мгновенно; конечность «скорости тяготения» доказала бы, что тяготение есть кажущееся взаимодействие тел подобно тому, как это имеет место по отношению к явлениям электричества и магнитизма. Тот успех, какой дали в учении об электричестве
