Хочешь не хочешь, придется повторить тот же вопрос, который мы задавали в предыдущей главе. Что же, собственно, первично: заряд или поле? По этому поводу продолжаются споры. Многим вопрос кажется чисто риторическим, вроде того, что первым появилось на свет — курица или яйцо? Действительно, можно спросить и так: нужно ли считать, что электрический заряд порождает вокруг себя поле или, наоборот, только поле представляет собой объективную реальность, а заряд есть одна на численных характеристик поля, такая же, как напряженность щщ потенциал.
Что можно сказать по этому поводу? С одной стороны, электрическое поде представляет собой единствен-«ое проявление заряда. Если бы не было поля (точнее, сил взаимодействия), мы никогда не узнали бы о существовании электрических зарядов. С другой стороны, неизменность электрических зарядов не может не заставить относиться к ним достаточно серьезно.
Нельзя сбросить со счетов и следующий факт. На сегодня установлено окончательно не только теоретически, но и экспериментально: сила взаимодействия распространяется в пространстве не мгновенно, а с конечной скоростью, равной скорости света. Что означает это применительно к нашим рассуждениям?
Пусть имеется заряд, создающий поле, и в некоторой точке поля расположен пробный заряд, испытывающий на себе его силу. Предположим теперь, что заряд, порождающий поле, по какой-то причине либо изменяет свою величину, либо просто перемещается на некоторое расстояние. Пробный заряд «узнает» об этих изменениях лишь через промежуток времени, равный расстоянию, разделяющему основной и пробный заряды, поделенному на скорость света. В течение всего этого промежутка сила, действующая на пробный заряд, остается неизменной. Поскольку основной заряд изменился (теоретически он может вовсе исчезнуть), нам не остается ничего другого, как заключить, что действие на пробный заряд оказывает именно поле.
Все это далеко не умозрительные рассуждения. Современная лазерная техника позволяет передать на расстояние сгусток электромагнитного поля, мощность которого равна мощности ядерного взрыва. Этот сгусток способен произвести колоссальные разрушения, и они будут происходить тогда, когда лазер перестал действовать, а следовательно, причина, породившая электромагнитное поле, отсутствует.
Независимо от продолжающихся споров под давлением неумолимых фактов необходимо признать, что электрическое (скоро мы начнем говорить электромагнитное) поле способно существовать хотя бы в течение малых промежутков времени независимо от своего источника, сохраняя все свои свойства. К слову сказать, современная экспериментальная техника позволяет наблюдать отдельные движущиеся в пространстве отрезки светового луча, которые опять-таки есть не что иное, как сгустки электромагнитного поля.
Пробный заряд, внесенный в поле, способен перемещаться под влиянием действующей на него силы и при этом совершать работу. Поскольку та же самая работа не могла бы совершаться в отсутствие поля (у пробного заряда не было бы причины двигаться), не остается ничего другого, как признать, что электромагнитное поле обладает определенным запасом распределенной в нем энергии. Только что сделанный вывод имеет для нас определяющее значение. У энергии всегда имеется некоторый конкретный носитель. В случаях тепловой и механической энергии такими носителями были молекулы, движущиеся беспорядочно или с частичным порядком и несущие на себе каждая порцию кинетической энергии, численно равную полупроизведению массы на квадрат скорости.
Если признать все проведенные рассуждения справедливыми, а похоже, что ничего другого не остается, то окажется, что мы столкнулись с некоторым новым видом энергии, распределенным в пространстве. При этом сразу многое становится неясным. Вся ли электрическая энергия распределена в поле или она как-то делится между полем и заряженными частицами? Электрическая энергия, распределенная в поле, и энергия, связанная с зарядами, представляют собой одно и то же или это различные физические сущности? Возможны ли взаимные преобразования между различными видами энергии, и если да, то по каким законам они совершаются? Все это вопросы отнюдь не простые, и мы попытаемся до конца этой главы дать на них хотя бы частичные ответы.
Как построить поле?
