Поле как вид материи - или о чем спорили люди создававшие первые атомные электростанции.

Ядерная компонента жизни сообщества людей требует от нас приложения значительных усилий к пониманию физических законов окружающей природы. В журнале "Электричество" №7 1954 года приводится статья д.т.н., проф. О.Б. Брона "Поле как вид материи" в которой выражено мнение автора о глубокой взаимосвязи между понятиями "поле" и "материя". Это должен знать каждый свободный человек.

Поле как вид материи
Доктор техн. наук, проф. О. Б. БРОН
Ленинград

   I. Определение понятия «поле». Понятие «поле» (электрическое, магнитное, электромагнитное, гравитационное) является одним из основных понятий для многих учебных дисциплин. Несмотря на это, ряд формулировок, терминов и определений, связанных с преподаванием теории поля, в некоторых учебниках трактуется неправильно или неточно. В одних говорится, что поле, это «пространство», где действуют рассматриваемые силы или совершается некоторый «физический процесс». В других учебниках полем называют «особое состояние среды-» или «особое состояние пространства». Третьи считают, что поле — это «особый физический процесс», совершающийся в рассматриваемой области пространства.
   Приведенные формулировки весьма распространены. На них воспитывались десятилетиями инженеры и физики. Это делает необходимым критически их рассмотреть в свете современных физических открытий и марксистско-ленинского философского материализма.

   Пространство не есть нечто самодовлеющее. О пространственной протяженности мы узнаем на основании измерения реальных объектов. Пространство немыслимо без материи. Согласно классическому определению Энгельса пространство и время представляют собой формы существования материи, которые «без материи суть ничто ...» (Энгельс, Диалектика природы, стр. 189, Госполитиздат, 1948). Сказать про какое-нибудь явление, что оно есть пространство, равносильно утверждению, что существуют качества или свойства вещей без самих вещей.
   Поле представляет собой не пространства, а, как будет показано ниже, вид материи. Как пространственная, так равно и временная протяженность являются только свойствами материи (в том числе и поля). Эти свойства не являются отличительными, так как -они присущи всем видам материи. Ничто не совершается вне времени и пространства. Поэтому сказать, что физическое поле есть пространство, значит: не сказать ничего достаточного для определения поля и, кроме того, смешать свойства материи с самой материей, что противоречит логике суждений.
   Поле упругих деформаций в твердом теле или поле скоростей в текущей жидкости можно- рассматривать как особое состояние среды. Если же и электромагнитное поле рассматривается как особое состояние, то возникает вопрос о- материальном носителе этого состояния. Во времена Максвелла электромагнитное поле уподоблялось упругим деформациям и рассматривалось как особое состояние эфира. Такое представление потеряло смысл с падением гипотезы об эфире. Поэтому определение «поле есть особое состояние пространства» не имеет смысла. В этом определении слово «эфир» попросту заменено словом «пространство». Но пространство в отрыве от материи — бессмыслица, его нет и поэтому бесцельна говорить и о состоянии того, чего нет в природе.
Физическим процессом называют последовательную смену явлений или состояний в материальной среде. Во времена Фарадея и Максвелла можно было рассматривать поле как физический, процесс, происходящий в эфире. В наше время таким определением удовлетвориться нельзя. Замена слова «эфир» на слово «область пространства» ничего не разъясняет. Необходимо установить, с какими видами материи происходит не один, а весьма большое число различных физических процессов, описание которых и составляет содержание учения об электромагнитных явлениях.
   Несостоятельность старых определений понятия «поле» стала особенно ясной после того, как было установлено, что поле возникает только за счет других видов материи. Материя же, как известно, обращается только в другой вид материи. Исходя из сказанного выше, неверно оперировать выражениями, содержащими идеалистические утверждения об обращении материи в «пространство», в «состояние среды», в «физический процесс».
   Уже в начале XX в. физика располагала несомненными доказательствами того, что электромагнитное поле обладает массой и энергией. Масса и энергия являются свойствами материи. Масса характеризует инертные и гравитационные свойства, а энергия является мерой движения материи. Поэтому обнаружение массы и энергии у электромагнитного поля приводило к выводу, что поле есть один из видов материи. Однако против этого совершенно правильного представления вели борьбу многие физики, стоявшие на чисто формальных позициях, рассматривавшие поле как расчетный прием, допускавшие действие на расстоянии. В связи с этим уместно вспомнить «Беседы — диспут о природе электрического тока», проводившиеся в Ленинградском политехническом институте в 1930 г. Сторонники формальной трактовки поля на этом диспуте были в большинстве буквально накануне опытов, которые окончательно доказали полную ее несостоятельность.
   В 1933 г. было обнаружено превращение пары электрон — позитрон в жесткие гамма-кванты (фотоны), а позднее и обратное явление; возникновение пары электрон — позитрон при исчезновении фотонов. Оказалось, что электромагнитное поле возникает за счет частиц вещества и само может превращаться в частицы вещества. Вещество и поле выявились как два вида материи, способные к взаимному превращению. Старым формальным представлениям о поле был нанесен заключительный и сокрушительный удар; поле оказалось видом материи! Это было торжеством материалистической трактовки поля.
   Несмотря на все изложенное, старые, подчас идеалистические представления о поле еще и в настоящее время имеют распространение. Требуется настойчивая разъяснительная работа для того, чтобы единственно верное, научно обоснованное и экспериментально подтвержденное представление о поле как о виде материи стало всеобщим достоянием. Настоящая статья написана именно с этой целью. Признавая, что поло есть вид материи, нельзя, как это делают некоторые авторы, ограничиться только введением нового определения вместо старых и в то же время вести изложение всего учения об электричестве и магнетизме по старому. Новое представление о таком основном понятии, как поле, изменяет не только подход К истолкованию весьма многих явлений, но и само истолкование этих явлений, что должно проявиться в решительном пересмотре под углом зрения диалектического материализма ряда положений и не только во введении, но и на протяжении всего курса теоретических основ электротехники.
Настоящая статья написана с целью поставить вопрос о таком пересмотре на широкое обсуждение и этим ускорить процесс пересмотра.
   II. Общие черты поля и вещества. 1. Подобно веществу поле является материей, так как оно представляет собой «объективную реальность, существующую независимо от человеческого сознания и отображаемую им».
   2. Подобно веществу, принимающему различные формы и состояния, существуют и различные виды полей. Известны; электромагнитное поле, гравитационное поле, поле внутриядерных сил.
   3. Подобно веществу поле обладает определенной массой, энергией, количеством движения, моментом количества движения.
   а) Давление света . В 1899 г. русским физиком П. Н. Лебедевым было открыто давление света на твердые тела. До открытия светового давления электромагнитному полю не приписывали никакой массы. Опыты П. Н. Лебедева явились первым несомненным доказательством существования массы и у электромагнитного поля. Если световой поток падает на абсолютно черную поверхность, то, как следует из классической теории, величина давления на эту поверхность определяется соотношением

где W — энергия светового потока, падающего на поверхность в единицу времени; с — скорость света.
   Согласно механическим соотношениям давление должно быть равно изменению количества движения давящего тела, т. е. р = mс, откуда

   Это соотношение подтверждает следующее основное положение; электромагнитное поле обладает определенной массой m и определенным количеством движения р = mс, как и всякий другой вид материи.
   Соотношение (2), непосредственно вытекающее из опытов П. Н. Лебедева, устанавливало связь между энергией «массой электромагнитного поля. Позднее была доказана его справедливость по отношению к любым видам энергии и массы. Оно является математической формулировкой фундаментального закона взаимосвязи массы и энергии.
   б) Электромагнитная масса. Известно, что изменение скорости тела требует затраты некоторой работы. Если движущееся тело несет электрический заряд, то работа, необходимая для изменения скорости тела, возрастет. Заряженное движущееся тело окружено электрическим и магнитным полем. Изменение скорости тела вызывает изменение напряженности магнитного поля, а стало быть и его энергии. Если скорость тела возрастет, эта энергия должна появиться за счет работы внешних сил. Если скорость тела уменьшается, эта энергия создает силы, препятствующие такому уменьшению. Явление в обоих случаях происходит так, как будто бы наличие электромагнитного поля вызывало появление дополнительной инертной массы, которую называют электромагнитной массой. Согласно классической теории полная масса электрона состоит из двух частей — из механической (точнее неэлектромагнитной) массы и массы электромагнитного происхождения. Электромагнитная масса электрона определяется соотношением

где е — заряд электрона; rо — его радиус.
   Электромагнитная масса сосредоточена не в заряженном теле, а в его электромагнитном поле. Она распределена по всему полю.
   в) Масса электрического и магнитного полей. Рассмотрим поле, заданное семейством „силовых трубок" и поверхностей равного потенциала. Каждой области (клетке) в таком поле, ограниченной соседними поверхностями U и V, соответствует энергия

где ΔU— разность потенциалов между двумя поверхностями равного потенциала; ΔV— поток одной „силовой трубки".
   Энергия ΔW есть постоянная величина для всего поля. Сетка силовых линий и равнопотенциальных поверхностей дает представление о плотности распределения энергии в поле. Про такую сетку можно сказать, что она характеризует пространственное распределение энергии в поле. Каждая область поля, содержащая энергию ΔW, имеет и массу Δm , которая определяется соотношением

   Таким образом, сетка силовых линий и поверхностей равного потенциала характеризует и пространственное распределение массы в поле.
   Иногда возникает вопрос, а не сосредоточена ли вся масса поля в тех зарядах, которые его образуют? В свое время подобный же вопрос возникал и относительно энергии поля. Опыты П. Н. Лебедева доказали наличие у электромагнитной волны массы, которая движется со скоростью света. Процесс образования электромагнитной волны основан на том, что при быстром изменении полярности заряженных тел или при изменении направления тока в проводниках энергии и массы, распределенные в поле, не успевают вернуться к заряженному телу или к проводнику с током. Они отшнуровываются от него и начинают свое свободное движение в виде электромагнитной волны. Если бы энергия или масса не были бы распределены по всему полю, а были бы сосредоточены в электрических зарядах, то электромагнитная волна не могла бы возникнуть.
   г) Момент количества движения.
   Электромагнитное поле, вращающееся вокруг оси, проявляет свойства, которые в обычных механических системах характеризуются моментом количества движения. Наиболее характерным проявлением момента количества движения в механических системах является жироскопический эффект. Он заключается в том, что ось вращения системы стремится сохранить неизменным свое направление.
   Одним из проявлений момента количества движения электромагнитного поля является вращательное движение тонкого ферромагнитного стержня при его намагничивании в цилиндрической катушке. Элементарные магнитики должны повернуться при перемагничивании на 180°, а так как они являются одновременно и волчками (вследствие быстрого вращения электронов), то такой поворот связан с изменением полного момента количества движения системы, что невозможно. Поэтому весь ферромагнитный стержень должен повернуться в противоположную сторону так, чтобы общее изменение момента количества движения было равно нулю. Это и наблюдается.
   Прямое отношение к рассматриваемому вопросу имеют опыты, в которых было обнаружено намагничивание ферромагнитных стержней при их быстром вращении вокруг оси. Такое намагничивание объясняется жироскопическими свойствами электромагнитного поля электронов в атомах. Эти явления имеют исключительно важное значение для современной теории ферромагнитизма.
   Итак, электромагнитное поле обладает массой, энергией, количеством движения и моментом количества движения.
   4. Подобно веществу, состоящему из элементарных частиц, поле обладает корпускулярными свойствами. Элементарные частицы электромагнитного поля называют фотонами; фотоны подобно частицам вещества характеризуются следующими основными величинами
   энергия фотона

   количество движения

   масса

где h — постоянная Планка; ν— частота; λ — длина волны; с — скорость света.
   Известно, что кинетическая теория вещества позволяет найти число частиц в единице объема и определить средний объем, приходящийся на одну частицу. Совершенно аналогично этому корпускулярная теория позволяет найти число фотонов No в единице объема электромагнитного поля и средний объем поля Vo, приходящийся на один фотон.
   5. Подобно элементарным частицам поля — фотонам — частицы вещества обладают волновыми свойствами. Волновая природа фотонов особенно отчетливо проявляется в явлениях дифракции и интерференции. 'Эти явления с момента их открытия считаются неопровержимыми доказательствами волновой природы сначала света, а потом и электромагнитных колебаний.
   Обнаружение дифракции электронов, нейтральных атомов и молекул показало, что волновыми свойствами обладают не только частицы поля — фотоны, но и частицы вещества — электроны, атомы, молекулы.
   Соотношение (7) определяет связь количества движения фотона с длиной его волны. Это же соотношение сохраняет силу и для волн частицы вещества.
   Таким образом, волновые и корпускулярные свойства присущи как частицам вещества, так и частицам поля. Вначале казалось, что корпускулярные свойства вещества и поля несовместимы с их волновыми свойствами. Однако квантовая теория позволяет одновременно сочетать корпускулярные и волновые свойства частиц. Подобный синтез противоречивых свойств можно понять только на основе диалектического материализма, который учит, что в каждом явлении природы наряду с проявлением противоположностей должно существовать и их диалектическое единство.
   6. Все процессы, происходящие в поле , равно как и процессы в веществе, подчиняются следующим основным законам : а) закону сохранения и превращения массы; б) закону сохранения и превращения энергии; в) закону взаимной связи массы и энергии; г) закону сохранения количества движения и момента количества движения.
   7. Как всякий вид материи, поле возникает только за счет других видов материи и не исчезает бесследно, а превращается в другие виды матери и в строгом соответствии с указанными выше законами. Рассмотрим несколько примеров.
   а) Электрон и позитрон, объединяясь, теряют свою массу, энергию, количество движения. Они перестают существовать, но они при этом вызывают возникновение электромагнитной волны (в виде γ-излучения), обладающей энергией, массой, количеством движения, которые потеряли частицы при своем объединении. Процесс протекает в соответствии с соотношением

  Электрон—позитрон обращаются в два у -кванта. Происходит возникновение электромагнитного поля из вещества.
  б) Известен и обратный процесс рождения пары электрон — позитрон за счет исчезновения фотона. Когда фотон γ с энергией, большей чем собственная энергия электрона и позитрона, налетает на ядро с зарядом Ze, электрон появляется в паре с позитроном, а фотон перестает существовать. Процесс протекает в соответствии с соотношением

   Здесь происходит возникновение вещества за счет электромагнитного поля.
   в) Свободно распространяющаяся электромагнитная волна при ударе о поглощающую поверхность перестает существовать, передавая свою массу, энергию и количество движения преграде. Энергетическая сторона, этого процесса описана в учебниках и сомнений не вызывает. Однако вопрос о том, куда девается масса электромагнитной волны, требует разъяснения. Известно, что масса вещества зависит от скорости. Эта зависимость определяется соотношением

   Когда электромагнитная волна поглощается преградой, то скорость движения частиц преграды возрастает благодаря нагреванию. А вместе с увеличением скорости частиц возрастают их масса и количество движения в соответствии с законами сохранения.
   г) Как известно, заряженный конденсатор или реактивная катушка, по которой протекает ток, содержит энергию, сосредоточенную в их электрическом и магнитном полях. Эта энергия равна We=CU^2/2 у конденсатора и Wm=LI^2/2 для катушки. Однако, помимо этого, электрическое и магнитное поля имеют массу соответственно

   При разрядке конденсатора или реактивной катушки на активное сопротивление электрическое магнитное поля исчезают. Вся энергия этих полей идет на нагревание разрядных сопротивлений. Но благодаря нагреванию увеличивается скорость движения частиц проводов, образующих сопротивление. Возрастает и их масса в соответствии с соотношением (11). Происходит превращение электрического и магнитного полей в вещество. Число частиц в сопротивлении не меняется, но увеличиваются их масса и энергия.
   Так как поле возникает за счет вещества и обращается в вещество, то поле и вещество следует рассматривать как два вида материи.
   д) Поле как вид материи возникает не только за счет вещества, но и за счет другого поля. Процесс такого преобразования полей весьма распространен.
   Так, например, в колебательном контуре, состоящем из емкости и индуктивности, электрическое поле заряженного конденсатора превращается в магнитное поле индуктивности и наоборот. При этом емкость и индуктивность обмениваются энергией и массой  в строгом соответствии с законами сохранения.
   В свободно распространяющейся электромагнитной волне происходит непрерывное возникновение магнитного поля за счет электрического и электрического поля за счет магнитного. Оба поля здесь все время обмениваются массой , энергией  и количеством движения   в строгом соответствии с законами сохранения.
   е) Процесс возникновения электромагнитного поля в электрических генераторах всегда связан с убылью массы и энергии в первичном двигателе.
   На паровых электростанциях струи пара, приводящие во вращение лопатки турбин, сами теряют свою температуру и скорость. Они отдают лопаткам турбины не только свою энергию, но и ту часть своей массы, которую они теряют из-за снижения скорости в соответствии с соотношением (11). В результате ряда преобразований, совершающихся в соответствии с законами сохранения, масса и энергия, потерянные струями пара, обращаются в массу и энергию электромагнитного поля, производимого генератором. Тепло через ряд промежуточных преобразований обращается в электромагнитное поле.
   Аналогичный процесс— на гидростанциях, турбины которых приводятся во вращение водяным напором, возникающим в результате действия гравитационного поля. При падении воды из верхнего бьефа в нижний происходит изменение гравитационного поля как вида материи. За этот счет в гидрогенераторах появляется другой вид материи —электромагнитное поле.
   III. Различие между полем и веществом. Рассмотрим особенности поля, отличающие его от вещества в обычном понимании.
   1. Всякое материальное тело занимает определенный объем, который не может одновременно занимать другое тело. Там, где находится атом одного вещества, не может одновременно находиться атом другого вещества.
   В противоположность этому в одном и том же объеме может существовать много различных полей, не оказывающих обнаруживаемых влияний друг на друга. Это же положение относится и к электромагнитным волнам, создаваемым различными источниками. Фотоны от различных источников существуют в одном объеме в любом количестве без обнаруживаемых воздействий друг на друга.
   2. Вещество и поле проницаемы друг для друга. Они могут занимать один и тот же объем. При этом поле изменяет состояние вещества, а вещество в свою очередь влияет на поле.
   3. Механическая (гравитационная) и электрическая (полевая) массы зависят от скорости движения. Эта зависимость определяется соотношением ( 11).
Фотоны не имеют массы покоя. Для них mо = 0 и υ = с, а при этих условиях выражение (11) обращается в неопределенность.
   По отношению к массе электромагнитного поля действительным оказывается соотношение m=W/c^2 выражающее неразрывную связь массы и энергии. Поэтому массу электромагнитного поля нельзя отождествлять с массой вещества в обычном понимании: электромагнитное поле всегда распространяется в вакууме со скоростью света; вещество никогда не может достигнуть этой скорости.
   4. Всякое тело может двигаться под действием внешних сил ускоренно или замедленно. Для свободного электромагнитного поля как вида материи ускорения не существует. Фотоны в вакууме либо движутся со скоростью света, либо вовсе не существуют.
   5. При ударе о неупругую преграду твердое или жидкое тело теряет только свою кинетическую энергию и свое количество движения, отдавая их преграде. Электромагнитная волна, ударившись о поглощаюшую преграду, перестает существовать. Происходит превращение поля как особого вида материи в вещество в обычном понимании.
   6. Различные поля (электрическое, магнитное, гравитационное и др.) обладают своими характерными особенностями. Так, характерной особенностью того вида материи, который называют электрическим полем, является механическая сила, действующая на неподвижный электрический заряд, помещенный в этом поле, и никакой другой известный нам вид материи не обладает этим свойством. Характерной особенностью магнитного поля является механическая сила, действующая на электрический ток, определенным образом ориентированный относительно поля. Только магнитное поле обладает этим свойством. Характерной особенностью поля тяготения является механическая сила, действующая на гравитационную массу, помещенную в этом поле. Такими особенностями не обладают другие виды материи.
   Исходя из этого, можно заключить:
   а) Электрическое поле есть вид материи, характерным проявлением которого является механическая сила, приложенная к неподвижному электрическому заряду в пространстве данного вида материи.
   б) Магнитное поле есть вид материи, характерным проявлением которого является механическая сила, приложенная к определенным образом ориентированному электрическому току в пространстве данного вида материи.
   в) Всякое изменение во времени магнитного потока вызывает появление электрического поля.
   Электромагнитная индукция есть, таким образом, процесс преобразования магнитного поля в электрическое поле. Этот процесс преобразования не может быть сведен ни к каким механическим явлениям.
   г) Совершенно аналогично этому всякое изменение во времени электрического потока вьвзывает появление магнитного поля. Магнитоэлектрическая индукция есть, таким образом, процесс преобразования электрического поля в магнитное поле. Этот процесс преобразования не может быть сведен ни к каким механическим явлениям.
   д) Электромагнитное поле как вид материи характеризуется наличием двух полей — магнитного и электрического, связанных непрерывным взаимным преобразованием на основе явлений электромагнитной и магнитоэлектрической индукции. Проявлением электромагнитного поля является механическое давление, производимое на определенным образом ориентированную поглощающую плоскость.
   7. Магнитное и электрическое поля в электромагнитной волне не вполне идентичны с магнитным полем постоянных токов и электрическим полем неизменяющихся зарядов. К магнитному и электрическому полям в электромагнитной волне понятие «ускорение» неприменимо. Эти поля в пустоте движутся со скоростью света. Электрическое поле неизменяющихся зарядов и магнитное поле постоянных токов никогда не могут достигнуть скорости света. Эти поля могут двигаться ускоренно или замедленно.
   8. Вещество обладает несравненно большей плотностью массы и энергии, чем поле. Вследствие огромной величины с^2 = 9∙10^20 см^2/сек^2 плотность массы в обычных полях чрезвычайно мала. Только при ядерных реакциях масса поля приобретает измеримую величину. Не имея возможности измерить массу поля, мы легко обнаруживаем его энергию. Причина этого заключается в том, что энергия в с^2  раз больше массы.
   9. При передаче одинаковой мощности при помощи механических систем и при помощи электромагнитного поля весьма сильно разнятся силы, массы, давления. Исчезающе малая величина массы, незначительные силы и огромные скорости характерны для электромагнитной передачи. Именно это обстоятельство является причиной той легкости, с которой электромагнитное поле передается, распределяется и используется.
   Мощность механической системы Р=f1(υ).
   Мощность, передаваемая полем, Р = f2(с).
   Здесь f1, и f2 соответствуют силе в механической системе и в электромагнитном поле.
   Из полученных выражений находим:

   В электромагнитном поле силы f2 ничтожны по сравнению с силами f1 в механических системах благодаря большой скорости света с.
   10. Для того чтобы характеризовать механическое движение какого-либо тела, необходимо условиться, относительно какого другого тела будет отсчитываться перемещение. Про такое тело говорят, что оно образует систему отсчета. Электромагнитное поле в отличие от известных нам механических сред и тел (вещества) не может служить системой отсчета. Это следует из опытов Майкельсона и Морлея, Трутона и Нобля и ряда других и обосновывается всей теорией относительности.
   IV. Некоторые следствия. Вводя представления о поле как о виде материи, мы должны пересмотреть многое в старых курсах. Рассмотрим как примеры некоторые следствия, вытекающие из новых определений.
   1. Проникновение идеализма в науку охарактеризовал В.И. Ленин, который писал: «...Использование философским идеализмом новой физики или идеалистические выводы из нее вызываются не тем, что открываются новые виды вещества и силы, материи и движения, а тем, что делается попытка мыслить движение без материи» (Материализм и эмпириокритицизм, стр. 249, изд. 1952 г.).
   Такую попытку мыслить движение без материи представляет собой распространенная энергетическая трактовка поля, рассматривающая поле как энергию, а не как определенный вид материи. При этом искусственно отрывают энергию от неразрывно связанной с нею материи и рассматривают «свободное» движение энергии.
   Процессы, происходящие в электрических машинах, трансформаторах, аппаратах, линиях передачи, радиоустановках и т. д., это не только энергетические процессы, как их обычно описывают. Принимая представление о поле как о виде материи, мы должны все эти процессы рассматривать как преобразование одного вида материи в другой.       Энергетические процессы представляют собой только одну сторону этих преобразований. Вместе с энергией происходит преобразование масс, количеств движения, моментов количества движения.
   Ныне применяемые термины: «излучение энергии», «передача энергии», «преобразование энергии» в электрических системах следует заменить соответственно терминами: «излучение, передача и преобразование электромагнитного поля». Нельзя говорить, что электромагнитные устройства «создают или «уничтожают» поле. Электромагнитное поле нельзя ни создать, ни уничтожить. Его можно «получить» за счет других видов материи и «преобразовать» в другие виды материи.
   2. В наших учебниках часто говорится о том, что два заряда, два электрических тока или две гравитационные массы «действуют друг на друга» или «взаимодействуют между собой» с определенной механической силой и что при этом они не приходят в соприкосновение, а находятся на некотором расстоянии друг от друга.
   Эти формулировки являются наследием идеалистического учения о действии на расстоянии. В них ничего не говорится о том, что происходит между зарядами, токами или массами. Здесь игнорируется роль поля, тогда как на каждый заряд, ток или массу действует не другой заряд, ток или масса, а их общее поле. Принимая это во внимание, закон всемирного тяготения и закон Кулона следовало бы формулировать так: «Механическая сила, с которой на два заряда (или две массы), находящихся в однородной среде, действует их общее поле, пропорциональна произведению этих зарядов (масс) и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними».
   3. Максвелл представлял себе «ток смещения в вакууме» как процесс механического смещения частиц вездесущего эфира. Считая электромагнитное поле видом материи, мы не можем связывать ток смещения с движением эфира. Мы его связываем с процессом преобразования электрического поля в магнитное поле в движущейся электромагнитной волне, которой нет в рассматриваемой точке (где раньше был эфир), но которая туда приходит, двигаясь со скоростью света. Сам термин «ток смещения», возникший в период механистических представлений об электромагнитных явлениях, не передает сущности процесса, а заставляет искать механические модели там, где их вовсе нет.
   Изменение напряженности электрического поля в вакууме, как равно и изменение напряженности магнитного поля, всегда сопровождается возникновением электромагнитной волны. Поэтому для явлений, связанных с изменением во времени напряженности электрического поля в вакууме, было бы целесообразно ввести термин «электрический волновой ток», а для явлений, связанных с изменением во времени напряженности магнитного поля в вакууме, — «магнитный волновой ток». Термин «ток» для этих явлений желательно сохранить для того, чтобы не нарушать весьма удобный для расчетов и интерпретаций принцип замкнутости электрического тока.
   4. В свете представлений о поле как о виде материи новое толкование получают такие понятия, как электрическое сопротивление, емкость, индуктивность.
   а) Электрическое сопротивление. Исходя из выражения для мощности Р электромагнитного поля, превращающейся в тепло в проводнике, и из выражения для плотности тепловых потерь энергии р, получаем:

   Таким образом, электрическое сопротивление r пропорционально энергии Р и массе т электромагнитного поля, которые в единицу времени обращаются в энергию и массу частиц проводящего тела, участвующих в тепловом движении.
   Удельное электрическое сопротивление ρ пропорционально плотности энергии р и плотности массы т', выделяющихся в единицу времени в проводнике и обращающихся в тепло.
   Таким образом, приходим к выводу: электрическое сопротивление есть свойство тел или сред превращать при протекании по ним электрического тока электромагнитное поле как вид материи в тепло.
   б) Электрическая емкость. Исходя из выражения для энергии электрического поля Wе и ее плотности W'e получаем:

   Таким образом, емкость С пропорциональна энергии We, и массе электрического поля, а диэлектрическая проницаемость ε или удельная емкость пропорциональна плотности энергии W'e и плотности массы т'e этого поля.
   Исходя из этого, приходим к выводу: электрическая емкость есть способность, заряженных тел и окружающей их среды накапливать энергию и массу электрического поля.
   в) Индуктивность. Исходя из выражения для энергии магнитного поля Wm и ее плотности W’m получаем:

   Отсюда следует, что индуктивность L пропорциональна энергии Wm и массе mm магнитного поля, а удельная индуктивность или магнитная проницаемость µ пропорциональна плотности энергии W’m и плотности массы магнитного поля.
   Таким образом приходим к выводу: индуктивность есть способность контуров с током и окружающей их среды накапливать энергию и массу электромагнитного поля.
   5. При разряде емкости или индуктивности на активное сопротивление изменение массы и энергии поля подчиняется законам:

здесь τ — постоянная времени контуров; m0 и W0 — начальные значения массы и энергии поля.
   Эти соотношения идентичны с теми, которые характеризуют скорость превращения элементов при радиоактивном распаде. Относительной скоростью (или радиоактивной постоянной) называют отношение массы dm вещества, разложившегося за время dt, к массе т вещества, оставшегося еще не разложившимся. Из соотношения (20) следует, что

   Значит, по отношению к электрическому и магнитному полям рассматриваемых контуров (С, r) и (L, г) величина k=2/ τ — характеризует относительную скорость превращения этих полей как видов материи в тепло. Время τ/2=1/k есть средняя продолжительность такого превращения, а T=ln(2)/k - период полупревращения поля, подобный периоду полураспада вещества.
   6. Известно, что для описания ряда так называемых потенциальных полей пользуются системой силовых линий и поверхностей равного потенциала. Сетку силовых линий и поверхностей равного потенциала применяют как чисто расчетный прием.
Рассматривая поле как вид материи, мы можем дать новое толкование сетке силовых линий и поверхностей равного потенциала — она, как было показано выше, характеризует пространственное распределение массы и энергии поля.
   7. Ряд различных по своему характеру полей — электрическое, магнитное, поле упругих сил, поле тяготения — может быть изображен одинаковыми сетками силовых и равнопотенциальных линий. Прежде это явление рассматривалось как более или менее случайная аналогия между разнохарактерными явлениями. Теперь, рассматривая поле как вид материи, мы можем говорить об общих свойствах тех видов материи, которые представляют собой различные поля. Общность картины силовых и равнопотенциальных линий характеризует одинаковое пространственное распределение массы и энергии у этих полей.