Как ни блестящи результаты Максвелловой теории света и электричества, эта теория основана все же на гипотезах, требующих своей непосредственной проверки на опыте. В эл. токе, идущем в проводнике по закону Ома, в явлениях электролиза, в изменениях поляризации диэлектрика с течением времени мы имеем различные виды движения того, что мы называем электричеством, и относительно первых двух движений мы знаем, а относительно последнего предполагаем, что ток всегда сопровождается магнитным действием. На этом последнем предположении зиждется вся теория света Максвелла, это предположение делает в теории все токи замкнутыми, так что движение электричества совершается или только в проводнике, или только в диэлектрике, или же, наконец, частью в проводнике, частью в диэлектрике, образуя всегда замкнутую кривую линию. Таким образом, теория Максвелла возбуждает вопрос: сопровождается ли движение наэлектризованных тел магнитным действием, эквивалентно ли на самом деле, напр., круговое движение наэлектризованного шарика некоторому замкнутому току? Далее, эквивалентность токов и магнитов приводит нас к представлению о постоянных магнитах как комбинации некоторых электр. токов. Но токи в проводниках сопровождаются выделением тепла и постоянно идти могут лишь при постоянном доставлении энергии извне, т. е. при действии внешних сил. Этого мы не имеем в магнитах. Токи в диэлектриках не сопровождаются выделением тепла, но тоже не могут идти вечно сами по себе. Значит в магнитах мы имеем как бы новый тип электр. токов. Так ли это на самом деле? Наконец, мы встречаем в теории доступные опыту количества K, μ, C, не фигурирующие, пока мы имеем дело с чистым эфиром (K = l, μ = l, C = 0). Почему же появляются эти числа, чем отличаются механически Э. процессы, напр., в стекле от таковых в эфире? Последний вопрос тесно связан с другим. Именно для объяснения светорассеяния и светопоглощений мы рассматриваем эл. колебания в молекулах, т. е. уподобляем последние некоторым обычным материальным телам, приписывая им свои K, μ, С. Это очень удобно для целей счета, как удобно в кинетической теории газов рассматривать молекулы как упругие шары и т. п., но это не есть объяснение появления коэффициентов K, μ, С, ибо механический смысл последних все же остается не вполне ясным. Что касается первого из намеченных вопросов, то он получил свое решение и притом в утвердительном смысле, благодаря опытам Роланда (Rowland, 1876), позже многократно воспроизведенным и другими. Эти опыты показали, что действительно движение наэлектризованного тела вполне равносильно некоторому электр. току. Далее в явлениях электролиза мы имеем замечательный открытый Фарадеем факт (1833): количество электричества, находящееся при электролизе в движении, связано с движением неодинаковых масс, напр., водорода и серебра; но эти массы химически эквивалентны между собой. Таким образом, всякий химический атом оказывается связанным с одним вполне определенным количеством положительного или отрицательного электричества, мы имеем электрические атомы (Гельмгольц, 1881). Как неизменна масса атома обычной материи, так неизменен заряд его, так что и без всякого электролиза атомы тел являются имеющими Э. заряды, одни положительные (напр., натрий), другие отрицательные (напр., хлор); только эти заряды суть проявления химических процессов; пока мы имеем атом чистого натрия или хлора, в них зарядов нет, заряды оказываются, только когда атомы образовали поваренную соль или когда она только что разложена. Но, очевидно, эти Э. свойства атомов должны проявляться и еще в каких-либо явлениях. И действительно, такие явления есть — это явление электр. разряда в газах. Если газ достаточно разряжен, то при пропускании через него электр. тока наблюдается особое явление, называемое катодными лучами (см.). Исследования последнего времени и обнаружили, что эти лучи представляют собой поток заряженных отрицательным электричеством частиц, которые под влиянием магнитов уклоняются со своего прямолинейного пути; падая на различные тела, их нагревают, электризуют, приводят в состояние свечения (фосфоресценция.) и т. п. Оказалось возможным эти частицы собрать, измерить их заряды, их массы, их скорость движения. Эти исследования обнаружили, что заряд каждой из этих частиц тот же, как и заряд обыкновенного атома, но масса во много сотен раз менее массы атома водорода, и движутся эти частицы со скоростями всего немного меньше ( в 6—5 раз) скорости света. Эти результаты получены самыми разнообразными способами различными учеными независимо друг от друга и являются поэтому несомненными. Так были открыты частицы меньшие атома получившие имя электронов (см.). Они движутся внутри металла, когда в последнем идет ток, т. е. исполняют как раз ту роль, какую подобным же частицам приписывал Максвелл. Разница между металлами и электролитами в том, что в первых движение электричества связано с движением свободных электронов, а в электролитах оно связано с движением атомов, в сотни раз более массивных. Но мы видели, что заряд атома в нейтральном состоянии есть нуль; стало быть, атом состоят из массивного, так сказать, ядра, заряженного положительно, и электронов, несущих отрицательный заряд. Эти же электроны обнаружены и в тех замечательных лучах, которые испускаются ураном и его солями, радием и др. телами — так называемые лучи Беккереля (Becquerel, 1896). Но ранее, чем свойства электронов были изучены опытным путем, их существование было положено Г. А. Лоренцем (H. A. Lorentz,1892) в основу особой теории света и электричества, являющейся прямым дополнением теории Максвелла. Согласно предположению Лоренца, электроны внутри молекулы или атома находятся в движении; они могут быть, вообще говоря, и положительны, и отрицательны, и их движение есть колебательное. Электрический ток есть поступательное движение электронов с определенной скоростью, что возможно лишь в проводниках; в диэлектриках электроны смещаются из их положений равновесия лишь внутри атома или молекулы — в этом состоит явление диэлектрической поляризации. Колебательное движение электронов имеет определенный период; как движение наэлектризованного тела, движение электронов равносильно некоторому переменному электрическому току, создает переменные магнитные силы, а затем и электромагнитные волны в эфире. Это — процесс лучеиспускания. Диэлектрическая постоянная обусловливается наличностью взаимодействия между электронами и массивной частью атома; благодаря этому взаимодействию электроны не разлетаются во все стороны, а движутся по сложным кривым линиям около некоторого центра. Сопротивление проводника — это проявление препятствий к движению электрона, наконец, движение электронов по их орбитам эквивалентно некоторым замкнутым молекулярным электрическим токам. Эти, расположенные в беспорядке, токи устанавливаются определенным образом под влиянием иных внешних токов, и мы имеем объяснение явления намагничения и того, каким образом молекулярные токи могут поддерживаться сами собой, без затраты энергии извне. Таким образом, эфир отличается от обычной материи тем, что в нем нет ни обычных атомов, ни электронов, а атом с его электронами напоминает собой нашу планетную систему. В этой теории Лоренца мы находим ответы на все вопросы, связанные с теорией света и электричества, а сверх того и на целый ряд вопросов физики вообще. Раз в молекулах есть электроны и между последними силы электрических притяжений и отталкиваний, естественно в этих же силах искать и причину сцепления и химического сродства, а наконец, и самого всемирного тяготения. И решение этих вопросов намечается теорией Лоренца, хотя пока и в весьма несовершенном виде. Но чрезвычайно важно, что исследование свойств электронов обещает бросить некоторый свет на таинственное свойство тел, называемое инерцией. Если мы имеем какое нибудь тело массы M и сообщим ему равномерное и прямолинейное движение со скоростью V, мы должны на это затратить энергию . Пусть мы наэлектризовали наше тело и опять сообщаем ему ту же энергию Е: мы не получим прежней скорости, а меньшую v, потому что движущееся наэлектризованное тело эквивалентно току, а на создание электр. тока надо затратить энергию. Благодаря этому нам будет казаться, что масса тела увеличилась на некоторую величину т и будет . На это обстоятельство обратил впервые внимание Дж. Дж. Томсон (J. J. Thomson) в 1881 г. Эта прибавочная масса оказывается зависящей от отношения скорости движения к скорости света и растущей с этим отношением, так что её влияние может обнаружиться лишь при крайне больших скоростях v, кроме того, вообще говоря, эта прибавочная масса зависит от направления движения, если тело не имеет формы шара. Но в электронах мы как раз имеем такие наэлектризованные тела, движущиеся с очень большими скоростями, и массу их мы знаем из опыта, причем оказалось, что более быстрые электроны имеют и большую массу. Но ведь свойства этих тел так изучены на опыте, что можно и вычислить, какое влияние оказывает на массу электронов их движение. Это и выполнено в 1902 г. Кауфманном и Абрагамом (Kaufmann; Abraham). В пределах ошибок наблюдений масса электронов, как в катодных лучах, так и в лучах Беккереля, оказалась вся целиком электромагнитного происхождения и зависящей от скорости электронов так, как этого требует электромагнитная теория. Мы имеем, таким образом, в электронах тела без инерции в обычном смысле. Отсюда один шаг до допущения, что и масса всякого тела обусловливается исключительно его электрическими зарядами. В этом будет «объяснение» инерции тел, если мы будем считать слово «электричество» нам более понятным, чем «инерция». Уже опубликованы попытки основания всей механики (а значит, и физики) на Э. процессах, точнее, на движении наэлектризованных частичек. В такой механике электрические процессы являются исходным пунктом, а основные законы классической механики Ньютона (Newton, 1687) вытекают затем в обобщенном виде; эти законы принимают обычный вид только для движений достаточно медленных сравнительно со скоростью света. Такие попытки интересны не в том смысле, что эл. процессы нам понятнее процессов чисто механических, а в том, что при этом, быть может, легче удастся найти ту связь, какая существует между этими двумя родами процессов и какую до сих пор обнаружить не удалось. Во всяком случае замечательно, что Э. теория света является звеном, связующим в одно все физические явления, а скорость света оказывается некоторой критической скоростью для всех явлений природы.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему