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1701107800 我们知道,麦克斯韦理论可以说明光现象,光现象是由极其迅速的电振动引起的。
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1701107802 在当时,这样的概念只不过是一个大胆的假设,没有实验可以支持它。
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1701107804 20年后,麦克斯韦的观念得到了实验确认。赫兹成功地制作了电振动系统,它能重演光的一切特性,而电振动与光的差别仅在于它们的波长不同;也就是说,正如紫光与红光的差别一样。他在某种程度完成了光的综合。
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1701107806 可以说,赫兹并没有直接证明麦克斯韦的基本观念,即位移电流对于电流计的作用。这在某种涵义上是真实的。总之,他所证明的是,电磁感应并不像我们设想的那样是瞬时传播的;而是以光速传播的。
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1701107808 但是,假定不存在位移电流,而感应以光速传播;或者假定位移电流产生感应效应,而感应瞬时地传播,归根结底是一回事。
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1701107810 乍看起来,人们不能看穿这一点,但是用分析可以证明它,我甚至认为没有必要在这里概述了。
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1701107812 Ⅴ.罗兰实验。可是,正如我上面说过的,有两类开路感应电流。第一类是电容器或无论什么导体的放电电流。
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1701107814 也有另一种情况,放电描绘了一个闭合的恒值线,放电在电路的一部分是靠传导移动的,在电路的另一部分是靠运流移动的。
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1701107816 对于第一类开路电流,问题可以认为是解决了,它们通过位移电流而闭合。
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1701107818 对于第二类开路电流,答案看来好像更为简单。如果电流是闭合的,它似乎只能通过运流电流本身闭合。为此,只要假定“运流电流”即运动着的带电导体能够作用于电流计就足够了。
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1701107820 但是,实验确认还是贫乏的。事实上,即使尽可能地增大导体的电荷和速度,要得到充分的电流强度似乎还很困难。正是罗兰(Rowland)这位技艺极为高超的实验家,首次战胜了这些困难。他使一个圆盘得到很强的静电荷和极大的转速。放在圆盘旁边的一个无定向的磁系统发生了偏离。
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1701107822 罗兰做了两次实验,一次在柏林,一次在巴尔的摩。此后希姆斯特德(Himstedt)又重复了这个实验。这两位物理学家甚至声称,他们成功地进行了定量测量。
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1701107824 事实上,在20年间,所有物理学家毫无异议地承认了罗兰定律。而且,每一件事似乎都确认它。电火花肯定产生磁效应。现在,电火花放电是由于从一个电极取走粒子并把它们的电荷传输到另一个电极,这难道不可能吗?正是在电火花的光谱中,我们辨认出电极金属的谱线,这难道不是它的证据吗?电火花因而也许是真正的运流电流。
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1701107826 另一方面,人们也承认,在电解液中电是由运动着的离子携带的。因此,电解液中的电流可能也是运流电流;现在,它作用于磁针。
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1701107828 阴极射线的情况也一样。克鲁克斯(Crookes)把这些射线归因于带电的且以很大速度运动的极稀薄的物质。换句话说,他认为它们是运流电流。现在,这些阴极射线能被磁铁偏转。根据作用与反作用原理,它们反过来也应使磁针偏转。的确,赫兹以为他证明了阴极射线没有携带电,它们不作用于磁针。但是,赫兹错了。首先,佩兰(Perrin)成功地收集了这些射线携带的电,而赫兹曾否认这种电的存在;这位德国科学家好像受了由X射线的作用而引起的效应的欺骗,当时还没有发现X射线。此后以及最近,才明确地提出阴极射线对磁针的作用。
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1701107830 这样一来,电火花、电解电流、阴极射线,所有这些被视之为运流电流的现象都以同样的方式作用在电流计上,而且符合罗兰定律。
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1701107832 Ⅵ.洛伦兹理论。我们马上要再进一步。按照洛伦兹理论,传导电流本身可以是真实的运流电流。电也许永远不可分割地和某些称之为电子的物质粒子联系在一起。这些电子通过物体运行就产生伏打电流。导体和绝缘体的区别就在于导体能让电子通过,而绝缘体则阻止电子的运动。
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1701107834 洛伦兹理论是十分吸引人的。它给某些现象以很简单的说明,早期的理论,甚至原始形式的麦克斯韦理论,也不能以满意的方式说明它们;例如,光行差、光波的部分曳引、磁偏振和塞曼效应。
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1701107836 某些反对意见还是继续存在着。电系统中的现象似乎取决于这个系统重心平动的绝对速度,这与我们关于空间相对性的观念相反。克雷米厄(Crémieu)先生为这种反对意见提供了证据,李普曼(Lippmann)先生则以引人注目的形式描述了它。设想两个以相同平动速度运动的两个带电导体;它们相对静止。但是,它们每一个都等价于运流电流,它们应该相互吸引,通过测量这个引力,我们就能测量它们的绝对速度。
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1701107838 洛伦兹的坚定支持者回答道:“不!我们用那种方法能够测量的不是它们的绝对速度,而是它们关于以太的相对速度,于是相对性原理是安全的。”
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1701107840 不管后来这些反对意见如何,电动力学大厦至少在它的主要轮廓上似乎确定地建成了。一切都以最为令人满意的样子表示出来。安培理论和亥姆霍兹理论原先是针对不再存在的开路电流提出的,它们现在似乎不再有任何价值,而仅有历史的趣味,这些理论导致的无法摆脱的纷繁几乎被遗忘了。
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1701107842 克雷米厄先生的实验最近打乱了这种寂静,这些实验暂且似乎与罗兰先前得到的结果矛盾。
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1701107844 然而,新近的研究没有确认它们,洛伦兹理论胜利地经受了检验。
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1701107846 这些变迁的历史还是有启发性的;它将告诉我们,科学家面临什么陷阱,他们如何有可能希望摆脱这些陷阱。
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