Читать онлайн «Лекции». Страница 8

Итак, что же именно есть эфир, окружающий молекулы, — тот, что отличается от эфира вообще, — можно только предполагать. Он не может отличаться по плотности, поскольку эфир несжимаем; следовательно, он должен находиться под давлением либо в движении, причем последнее наиболее вероятно. Для того чтобы понять его функции, мы должны иметь точное представление о физическом строении материи, о чем мы, конечно, можем иметь только представление, созданное нашим разумом.

Но из всех точек зрения на природу, та, которая предполагает одну материю и одну силу, а также абсолютное внутреннее однообразие, является наиболее научной и близкой к истине. Бесконечно малый мир, где молекулы и их атомы вращаются по орбитам, неся с собой и скорее всего вращая вместе с собой эфир, или, иными словами, неся с собой статические заряды, кажется наиболее вероятной картиной, которая, по крайней мере правдоподобно, объясняет все наблюдаемые явления. Вращение молекул и окружающего эфира создает напряжение эфира или электростатическое напряжение; компенсация эфирных напряжений создает его движение и электрические токи, а круговые вращения производят эффект электрического и постоянного магнетизма.

Около пятнадцати лет назад профессор Роуланд продемонстрировал интереснейший и наиважнейший факт, а именно то, что статический заряд при движении создает эффект электрического тока. Оставим соображения по поводу природы этого механизма, который притягивает и отталкивает токи, и представим себе движущиеся молекулы, несущие электростатический заряд, и тогда этот факт даст нам приличную картинку магнетизма. Мы можем представить линии или потоки сил, которые существуют в физическом плане, и которые состоят из рядов направленно движущихся молекул; можем увидеть, что эти линии должны быть замкнуты, что они имеют тенденции к сокращению и расширению, и т. д. Подобным же образом это объясняет, в разумных пределах, приводящее всех в замешательство явление постоянного магнетизма, и, в общем, имеет все прекрасные отличительные черты теории Ампера за исключением ее коренной ошибки, а именно, предположение о молекулярных токах. Не вдаваясь более в эту тему, скажу, что я смотрю на явления статического электричества, тока и магнетизма как на атрибуты электростатических молекулярных сил.

Приведенные выше замечания кажутся мне необходимыми для полного понимания предмета таким, каким он представляется мне.

Из всех явлений наиболее важными мне кажутся явления, связанные с электрическим током, по причине широкого и все расширяющегося их использования в промышленных целях. Уже минуло столетие с тех пор, как был изготовлен первый практический источник тока, и всё это время явления, сопровождающие токи, скрупулезно изучались; благодаря непрестанным усилиям ученых были открыты простейшие законы, управляющие этими процессами. Но эти законы действуют, когда токи имеют постоянный характер. Когда же токи быстро меняют силу, обнаруживаются другие явления, абсолютно другие, и вступают в действие иные законы, те, что до настоящего времени не были надлежащим образом изучены, хотя благодаря трудам, в основном английских ученых, были накоплены достаточные знания по этому предмету, чтобы объяснять простые случаи, происходящие ежедневно.

Явления, характерные для изменчивого характера токов, усиливаются по мере увеличения скорости изменений, поэтому их изучение облегчается, когда мы имеем правильно сконструированную аппаратуру. Успехом своих опытов я обязан тому, что построил машины переменного тока, способные давать более двух миллионов изменений направления тока в минуту, именно это обстоятельство позволило мне представить вашему вниманию некоторые результаты, кои, я надеюсь, послужат шагом вперед в решении одной из важнейших проблем, а именно — производства практичного и эффективного источника света.

Изучать ток, быстро меняющий направление, очень интересно. Почти каждый опыт приводит к новому открытию. Многие результаты, конечно, можно предсказать, но очень многие непредсказуемы. Экспериментатор делает много интересных наблюдений. Например, берем кусок железа и держим напротив электромагнита. При увеличении частоты мы чувствуем, как импульсы следуют один за другим быстрее и быстрее, затем становятся слабее и слабее, и, в конце концов, исчезают. Затем мы наблюдаем постоянное притяжение: так нам только кажется; наше осязание не совершенно. Притяжение, конечно, не постоянно.

Затем мы можем создать дугу между электродами и наблюдать — по мере того как увеличивается частота изменений направления, звук, сопровождающий дугу, становится тоньше и тоньше, постепенно слабеет и, наконец, прекращается. Колебания воздуха, конечно, продолжаются, но они слишком слабы, чтобы мы их услышали, слух подводит нас.

Мы наблюдаем небольшие физические явления: быстрое нагревание железных сердечников и проводников, любопытные эффекты индукции, интересные явления конденсации и еще более интересные явления в катушке индуктивности высокого напряжения. Все эти опыты и наблюдения представляют большой интерес для студента-физика, но их описание уведет меня далеко от основной темы. Частично вследствие этого, а частично из-за их огромной важности я ограничусь описанием световых эффектов, производимых этими токами.

В данных экспериментах для преобразования токов низкого напряжения в токи высокого использовались катушки индуктивности, рассчитанные на высокое напряжение, или подобные им устройства.

Если к результатам, которые я получил, у вас возникнет интерес столь сильный, что вы начнете сами ставить опыты; если вы будете убеждены в истинности приведенных мною аргументов, вашей задачей станет создание высоких частот и высоких потенциалов, иными словами, мощных электростатических эффектов. Тогда вы столкнетесь со многими трудностями, преодолев которые, вы сможете достичь действительно удивительных результатов.

Сначала возникнет проблема с тем, как получить требуемую частоту при помощи механического устройства, а если она будет получена другим путем, возникнут другие препятствия. Затем выяснится, что трудно обеспечить надлежащую изоляцию, не увеличивая значительно размеры аппаратуры, ибо мы имеем дело с высокими потенциалами: скорость изменения направления приводит к определенной проблеме с изоляцией. Так, например, если присутствует газ, может произойти разряд из-за его молекулярной бомбардировки и последующего нагрева, несмотря на то что вы можете использовать изоляционный материал, такой, как стекло, твердую резину, фарфор, сургуч, и т. д. толщиной в целый дюйм; фактически вас не спасет ни один из ныне известных изоляторов. Таким образом, главное требование при организации изоляции — удалить какой бы то ни было газ полностью.

В целом, мой опыт показывает, что тела, обладающие наиболее высокой удельной диэлектрической проницаемостью, например стекло, являются слабым изолятором по отношению к другим материалам, которые, будучи хорошими изоляторами, имеют гораздо меньшую удельную диэлектрическую проницаемость, например, масла, и, без сомнения, диэлектрические потери у первых гораздо выше. Трудности изолирования, конечно, возникают тогда, когда потенциалы чересчур высоки, ибо потенциалы, скажем, в несколько тысяч вольт, не создают — проблемы, когда надо передать ток от машины, выдающей, например, 20 000 колебаний в секунду, на приличное расстояние. Это число колебаний, однако, слишком мало для того, чтобы быть использованным во многих целях, хотя и достаточно для практического применения. К счастью, проблема изоляции не является жизненно важной; она оказывает влияние только на размеры аппаратуры, ибо, когда мы используем чересчур высокие потенциалы, приборы — источники света — будут располагаться недалеко от нее, а часто и в непосредственной близости. Поскольку потери зависят от емкости конденсатора, их можно свести к минимуму за счет использования очень тонкого провода в толстой оплетке.

Следующей трудностью может оказаться емкость и самоиндукция, обязательно присутствующие в катушке. Если обмотка велика, т. е. велика длина провода, она в целом непригодна для сверхвысоких частот; если она мала, то ее легко приспособить для таких частот, но тогда потенциал не будет достаточно высоким. Хороший изолятор, имеющий низкую удельную диэлектрическую проницаемость, дает двоякое преимущество. Во-первых, он дает нам возможность сконструировать очень маленькую катушку, способную выдерживать огромную разницу потенциалов, а во-вторых, маленькая катушка, по причине ее малой емкости и самоиндукции, способна производить более быстрые и интенсивные колебания. Таким образом, я придаю далеко не малое значение проблеме создания катушки или прибора индуктивности, обладающего требуемыми качествами, и она занимала меня довольно длительное время.