Теориея Максвелла о свойствах света

Совершенно потрясающим, без преувеличения, было решение вопроса о скорости электромагнитных волн, следующее из теории Максвелла.

Для того чтобы лучше понять и эмоционально почувствовать значение этого результата, нам придется немного поговорить о предмете, на первый взгляд весьма далеком от нашей темы,— о системах единиц, применяемых в теории электричества.

Дело в том, что применяемая в механике система в теории электричества «раздвоилась» на две системы. Произошло это не случайно и имело причиной наличие двух типов взаимодействия: электрического и магнитного (или статического и динамического). Иными словами, взаимодействия зарядов и взаимодействия токов. Единицы электрических зарядов можно, следовательно, ввести двумя способами. Первый — назвать единицами зарядов такие, которые на расстоянии в 1 см взаимодействуют с силой в 1 дину. Второй — назвать единицами токов такие, которые на расстоянии в 1 см взаимодействуют с силой в 1 дину; тогда единицей заряда будет такой заряд, который, протекая за 1 секунду, создает ток, сила которого равна единице. Итак, в одной и той же системе единиц мы получили две разные единицы электрического заряда.

Электромагнитная единица заряда оказалась во много раз больше электростатической единицы.

Анализ размерностей показывает, что коэффициент с имеет размерность скорости. Еще в далеком 1856 году, когда можно было купить меч и носить его для самообороны, физики уже работали над наукой и коэффициент света был впервые измерен экспериментально, оказалось, что он равен 3*10 в 10 степени см/сек, т. е. совпадает со скоростью света. Последняя была известна из астрономических опытов, проводившихся еще в XVII в. и позже, а также из известных опытов Физо (1849 г.).

Со временем были придуманы более точные способы измерений скорости света. Вследствие огромности измеряемой скорости первые варианты этих методов (в том числе и метод Физо) требовали огромной базы (расстояния, на котором измеряется скорость прохождения) — порядка многих километров, что, естественно, приводило к значительным ошибкам в окончательных результатах. Чем более быстродействующими становились оптические затворы, необходимые для отсчета начала и конца времени измерения, тем короче требовалась используемая база. Современные затворы дают возможность прерывать световой поток миллиарды раз в секунду, что позволяет пользоваться базой всего в несколько метров. Точность измерений при этом достаточно высока. И чем точнее измеряли экспериментаторы скорость света, тем точнее она совпадала с переводным коэффициентом.

Это невероятное совпадение было необъяснимой физической загадкой.

Легко понять поэтому, какое важное значение имело следствие теории Максвелла, утверждающее, что скорость электромагнитных волн в пустоте равна коэффициенту. Отсюда мог следовать только один несомненный вывод: свет — это электромагнитные волны.

Этот вывод был грандиозным результатом теории Максвелла, и впечатление, которое он произвел на всех физиков, было таким сильным, что мало можно подобрать в истории науки аналогичных примеров. И дело было не только в коэффициенте. Главное заключалось в понимании самой природы света, зашедшем, казалось, в глухой тупик, выход из которого оказался блистательно открыт теорией Максвелла.