послужил исходной точкой т. н. специальной теории относительности Эйнштейна (1905), приведшей к совершенно новому пониманию связи между пространством и временем, а также и ряда других фундаментальных физических понятий, и к созданию новой механики, являющейся обобщением механики Ньютона на случай больших скоростей, сравнимых со скоростью света. Непосредственно же в области учения об электричестве теория относительности привела: 1) к установлению законов электромагнитных явлений в движущихся средах, 2) к выяснению внутренней неразрывной связи Э. и магнитйзма и 3) к выяснению вопроса о зависимости массы электронов и протонов от их скорости и от их электрической энергии.
Мы коснемся здесь лишь последнего вопроса.
Еще Дж. Дж. Томсон в 1881 показал, что даже если считать электричество невесомым, все же сообщение данному телу электрического заряда должно увеличивать его массу. Действительно, движущийся заряд возбуждает в окружающем пространстве магнитное поле, обладающее определенной энергией. Т. о. энергия движения заряженного тела складывается из его кинетической энергиц и из энергии магнитного поля, т. е. при одинаковых скоростях энергия заряженного тела больше, чем тела незаряженного. Этот факт можно интерпретировать в том смысле, что вместе с зарядом тело приобретает нек-рую дополнительную, н. электромагнитную массу. Далее, Томсон показал, что самая величина этой массы растет со скоростью заряда. В связи с этим на рубеже 20 в. придавалось особое значение экспериментальному определению зависимости массы электрона от его скорости, так как предполагалось, что окажется возможным таким образом провести различие между электромагнитной и обычной, неэлектромагнитной (от скорости не зависящей), составными частями общей массы электрона. Однако теория относительности показала, что рсякая масса любого происхождения (в том чцсле и неэлектромагнитного) зависит от скорости тела таким же образом, как и масса электромагнитная, и что следоват. этот критерий ’не может служить доказательством электрич. происхождения массы (см. Электронная теория, Электрон, Относительности теория).
Тем не менее представляется вполне естественным предположить, что элементарные электрические частицы (а стало быть и построенные из них атомы всех веществ) обладают массой чисто электромагнитного происхождения. Т. к. эта масса согласно теории должна зависеть не только от величины заряда, но и от его геометрических. размеров, то это предположение дает возможность вычислить размеры электрона и протона по их заряду q и по их массе т. Если при этом вычислении предположить, что эти частицы представляют собою шарики, равномерно заряженные по всему объему или по всей поверхности, то для радиуса электрона получается значение порядка 10“13 см9 а для радиуса протона в 1.845 раз меньшее значение порядка 10“1в см (см.'Электрон). Эти теоретические значения не поддаются непосредственной экспериментальной проверке. Тем не менее изучение атомного ядра привело за последнее время к накоплению ряда фактов, трудно или вовсе не согласующихся с этими теоретическими представлениями.
Решающее же значение на самую постановку вопроса о геометрии, размерах электрондв и про 580
тонов оказало выяснение их волновой природы.
Изучение атомных явлений привело к выяснению того, что к движению электронов не применимы классические (как ньютоновские, так и релятивистские) законы движения материальных частиц. Крупнейшим шагом на пути к разрешению встретившихся здесь трудностей была квантовая теория атома Бора (1913). Однако несмотря на исключительные достижения этой теории она страдала серьезными внутренними, противоречиями и не могла охватить всего круга атомных явлений. Разрешение этих трудностей принесли с собой решающие успехи теоретической (квантовая или волновая механика) и экспериментальной (интерференция электронных волн) физики в 1925—28. Оказалось, что представление об элементарных электрических зарядах как об отдельных мельчайших зернышках или корпускулах было слишком примитивным и упрощенным и что природа их значительно сложнее. Наряду со свойствами типично корпускулярного характера (напр. недробимость заряда) они обладают также свойствами типично волновыми, которые мы всегда связываем с периодическими процессами в непрерывной среде (напр. интерференция и диффракция).
(Ни в коем случае нельзя смешивать эти электронные волны с волнами электромагнитными. Первые наряду с энергией несут с собой электрический заряд, вторые никакого заряда не несут и состоят в изменениях напряженности электромагнитного поля). Конечно в обычном для нас мире макрокосма, мире миллиметровых и метровых масштабов, свойства корпускулярные и волновые, свойства дискретности и непрерывности представляются взаимно исключающими друг друга. Одной из главнейших задач новой квантовой механики и является выяснение того, каким образом в мире микрокосма эти свойства могут синтезироваться и действительно синтезируются в одном объекте — электроне (или протоне) — и какие принципиальные отличия законов микрокосма от законов макрокосма из этого факта проистекают. Отсылая читателя к статьям квантов теория и квантовая механика (см.), мы можем здесь сказать лишь, что эта задача в самых основных своих чертах может в настоящее время считаться уже решенной.
В совершенно ином положении находится вопрос о подлинном физическом (а не формальном только) синтезе тех двух теорий, которые выросли на почве учения об Э. и к-рые имеют для него первостепенное значение, — теории относительности и квантовой механики. Так наз. квантовая электродинамика или точнее релятивистская квантовая механика (релятивистский — основанный на теории относительности) столкнулась с такими принципиальными. трудностями и противоречиями, из к-рых цока выхода не видно. Представляется лишь несомненным, дто выход этот будет найден на основе глубокого пересмотра нек-рых основных физических понятий, и можно надеяться, что экспериментальную базу для этого пересмотра даст быстро развивающаяся в. последние годы физцка атомного ядра.
Главнейшим достижением, имеющимся пока в активе релятивистской квантовой теории, наряду с теоретическим предсказанием существования антиэлектрона является выяснение вопроса о так наз. спине (или вращении) (от англ. to spin — вращаться) электрона (а также
