Fizyka
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
 Jesteś tutaj:  Wirtualny Wszechświat > Fizyka > Wielkie wykłady - Ewolucja fizyki 
  Indeks
Wielkie wykłady
Jak powstawała
Ewolucja fizyki

Triumfy poglądu
mechanistycznego

Upadek poglądu
mechanistycznego

Dwa płyny elektryczne
Płyny magnetyczne
Pierwsza poważna
Prędkość światła
Światło jako subst.
Zagadka barwy
Co to jest fala?
Falowa teoria światła
Podłużne czy . . .
Eter a pogląd . . .
Streszczamy
Pole i teoria
względności

Kwanty
  Źródło
Albert Einstein, Leopold Infeld
EWOLUCJA FIZYKI
Rozwój poglądów od najważniejszych pojęć do teorii względności i kwantów

W przekładzie Ryszarda Gajewskiego


  Płyny magnetyczne
 
Płyny magnetyczne
 
B
ędziemy tu postępować zupełnie tak samo, jak poprzednio, zaczynając od bardzo prostych faktów, a następnie poszukując ich teoretycznego wyjaśnienia.
1. Mamy dwa długie magnesy w kształcie sztabek; jeden z nich zawieszony jest swobodnie w swym środku, drugi trzymamy w ręce. Końce obu magnesów zbliżamy do siebie tak, aby dało się zauważyć ich silne wzajemne przyciąganie. Jest to zawsze możliwe. Jeżeli nie ma przyciągania, trzeba magnes odwrócić i spróbować drugim końcem. Jeśli tylko sztabki są w ogóle namagnesowane, coś musi się zdarzyć. Końce magnesów nazywają się ich biegunami. W dalszym ciągu doświadczenia przesuwamy biegun trzymanego w ręku magnesu wzdłuż drugiego magnesu. Zauważamy, że przyciąganie maleje, a gdy biegun dochodzi do środka zawieszonego magnesu, wszelkie oddziaływanie ustaje. Przesuwając biegun w dalszym ciągu w tym samym kierunku, dostrzegamy odpychanie, które staje się najsilniejsze przy drugim biegunie wiszącego magnesu.
2. Powyższe doświadczenie nasuwa nam pomysł innego. Każdy magnes ma dwa bieguny. Czy nie można by jednego z nich wydzielić? Sposób wydaje się bardzo prosty: wystarczy przełamać magnes na dwie równe części. Widzieliśmy, że między biegunem jednego magnesu a środkiem drugiego nie działa żadna siła. Ale rzeczywisty wynik przełamania magnesu jest zaskakujący i nieoczekiwany. Jeżeli powtórzymy doświadczenie 1 z zawieszoną tylko połową magnesu, wyniki będą dokładnie takie same jak poprzednio! Tam, gdzie przed tym nie było śladu siły magnetycznej, mamy teraz silny biegun.
Jak wytłumaczyć te fakty? Możemy spróbować zbudować teorię magnetyzmu, wzorując się na teorii płynów elektrycznych. Myśl ta nasuwa się stąd, że i tu, podobnie jak w przypadku zjawisk elektrostatycznych, mamy przyciąganie i odpychanie. Wyobraźmy sobie dwa przewodniki kuliste mające równe ładunki – jeden dodatni, drugi ujemny.
Słowo „równe” oznacza tu, że mają one tę samą wartość bezwzględną; tę samą wartość bezwzględną mają na przykład +5 i –5. Przypuśćmy, że obie kule połączone są izolatorem, dajmy na to prętem szklanym. Układ taki można schematycznie przedstawić w formie strzałki skierowanej od przewodnika naładowanego ujemnie do naładowanego dodatnio. Będziemy ten układ nazywać dipolem elektrycznym. Widać od razu, że dwa takie dipole będą się zachowywać zupełnie tak samo jak magnesy sztabkowe w doświadczeniu 1. Jeśli chcemy nasz wynalazek uważać za model prawdziwego magnesu, to zakładając istnienie płynów magnetycznych, możemy powiedzieć, że magnes jest po prostu dipolem magnetycznym, na którego końcach znajdują się dwa płyny różnych rodzajów. Ta prosta teoria, wzorowana na teorii elektryczności, wystarcza do wyjaśnienia pierwszego doświadczenia. Na jednym końcu występowałoby przyciąganie, na drugim odpychanie, a w środku równoważenie się równych, lecz przeciwnie skierowanych sił. Ale co będzie z drugim doświadczeniem? W przypadku dipola elektrycznego, łamiąc pręt szklany, otrzymujemy dwa osobne bieguny. To samo powinno dotyczyć pręta żelaznego w przypadku dipola magnetycznego, pozostaje to jednak w sprzeczności z wynikiem drugiego doświadczenia. Sprzeczność ta zmusza nas do wprowadzenia teorii nieco bardziej subtelnej.
W miejsce naszego poprzedniego modelu możemy sobie wyobrazić, że magnes składa się z bardzo małych elementarnych dipoli magnetycznych, których nie można rozłamać na odrębne bieguny. W magnesie jako całości panuje porządek, gdyż wszystkie dipole elementarne są jednakowo skierowane. Od razu rozumiemy, dlaczego rozcięcie magnesu sprawia, że na nowo powstałych końcach pojawiają się dwa nowe bieguny, i dlaczego ta ulepszona teoria wyjaśnia równie dobrze fakty doświadczenia 1 jak i 2.
       W wielu wypadkach prostsza teoria dobrze objaśnia fakty, tak że jej ulepszanie wydaje się zbędne. Oto przykład: Wiadomo, że magnes przyciąga kawałki żelaza. Dlaczego? W kawałku zwykłego żelaza oba płyny magnetyczne są zmieszane, tak że ostatecznie na zewnątrz nie ma żadnego efektu. Zbliżenie bieguna dodatniego działa na płyny jak „rozkaz podziału”: Płyn ujemny ulega przyciąganiu, dodatni odpychaniu. Między żelazem a magnesem następuje przyciąganie. Jeśli magnes usunąć, płyny powrócą w mniejszym lub większym stopniu do swego stanu początkowego, zależnie od tego, jak dalece zapamiętały rozkazujący głos siły zewnętrznej.
       Nad ilościową stroną zagadnienia nie trzeba się wiele rozwodzić. Mając dwa bardzo długie pręty magnetyczne, moglibyśmy badać przyciąganie się (lub odpychanie) ich zbliżonych ku sobie biegunów. Jeśli pręty są dostatecznie długie, to działanie ich drugich końców jest znikome. W jaki sposób przyciąganie lub odpychanie zależy od odległości między biegunami? Doświadczenie wykonane przez Coulomba odpowiada na to pytanie, iż zależność ta jest taka sama jak w jego prawie elektrostatyki i w prawie powszechnego ciążenia Newtona.
       W teorii tej znów spotykamy zastosowanie ogólnego punktu widzenia: dążność do opisania wszystkich zjawisk za pomocą sił przyciągania i odpychania, zależnych tylko od odległości i działających między niezmiennymi cząstkami.
       Zwrócimy jeszcze uwagę na pewien dobrze znany fakt, który będzie nam później potrzebny. Ziemia jest wielkim dipolem magnetycznym, przy czym nie mamy pojęcia, dlaczego tak jest. W pobliżu bieguna północnego znajduje się ujemny (–) biegun magnetyczny Ziemi, zaś w pobliżu bieguna południowego znajduje się biegun magnetyczny dodatni (+). Nazwy „dodatni” i „ujemny” są często umowne, ale gdy je raz ustalić, pozwalają wyznaczać bieguny w dowolnym przypadku. Zawieszona na pionowej osi igła magnetyczna spełnia rozkazy siły magnetycznej Ziemi, zwracając swój biegun (+) w stronę bieguna północnego, to znaczy w stronę bieguna magnetycznego (–) Ziemi.
       Chociaż w omówionej tu dziedzinie zjawisk elektrycznych i magnetycznych można konsekwentnie stosować pogląd mechanistyczny, to jednak nie daje to powodu do szczególnej dumy lub radości. Pewne cechy teorii są wyraźnie niezadowalające, a nawet zniechęcające. Trzeba było wymyślić nowe rodzaje substancji: dwa płyny elektryczne i elementarne dipole magnetyczne. Mnogość rozmaitych substancji zaczyna być przytłaczająca!
       Siły są proste. Wszystkie – zarówno siły ciążenia, jak elektryczne i magnetyczne – dają się wyrazić w podobny sposób. Ale za tę prostotę trzeba płacić wysoką cenę, polegającą na wprowadzeniu nowych nieważkich substancji. Stanowią one pojęcia dość sztuczne, zupełnie nie związane z podstawową substancją – masą.
góra strony
poprzedni fragment następny fragment
Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach