ЭСБЕ/Электронная теория

Электронная теория. — Э. теория представляет собой весьма смелую попытку атом какого-либо вещества рассматривать как агрегат одинакового числа атомов положительного и отрицательного электричества, так называемых положительных и отрицательных электронов, образующих благодаря действующим между ними электрическим силам систему в устойчивом равновесии. По этой теории атомы различных химических элементов суть лишь различные комбинации пар положительных и отрицательных электронов, т. е. системы, которые отличаются друг от друга только числом и расположением пар разноименных электронов. Эта теория вполне напоминает теорию молекулярных вихрей, предложенную лордом Кельвином, и подобно последней устанавливает принцип единства материи. Эта теория устанавливает кроме того и единство разнообразных наблюдаемых нами сил. Силы междуатомные, силы молекулярные, силы сцепления, химического сродства, материального притяжения и наконец силы тяготения сводятся, согласно Э. теория, к одной и той же причине, к силам электрическим. Главнейшее свойство материи инерция получает в Э. теории объяснение: инерция материи есть электрическая инерция, она выражается формулами теории электромагнетизма. Таким образом, электричество, что, быть может, представляет собой не самобытную субстанцию, а только эфир в особом состоянии, является основой всего материального мира, и механика является лишь частью более общей науки, науки об электромагнитных явлениях. Каким образом возникла такая, важная по выводимым из неё следствиям, теория? Какие факты дали возможность прийти к идее об электроне, т. е. к идее об атоме электричества, когда еще недавно электричество признавалось неотделимым от вещества, рассматривалось как лишь особое состояние последнего? Ответим сначала на второй из двух только что поставленных вопросов. Замечательные исследования явлений электролиза, произведенные Фарадеем, привели Фарадея, как это известно, к установлению закона, который затем был подтвержден очень большим числом опытов других ученых, и который можно формулировать следующим образом: «при прохождении электрического тока сквозь химически сложные жидкости химически эквивалентные количества продуктов, происходящие от действия тока разложения этих жидкостей, переносят с собой и выделяют на электродах одинаковые количества электричеств». Так, 1 грамм водорода, выделяющегося при электролизе, сообщает отрицательному электроду, т. е. катоду, такое же количество положительного электричества, какое, напр., сообщают катодам выделяющиеся из других электролитов, химически эквивалентные одному грамму водорода, 32,44 г цинка, 107,66 г серебра, 22,99 г натрия или же какое сообщает аноду только другого знака электричества, т. е. отрицательного электричества, 8 г кислорода. Таким образом, пользуясь законом Фарадея и зная лишь количество электричества, сообщаемого электроду известным количеством одного какого-либо вещества, отлагающегося при электролизе на этом электроде, мы в состоянии, при помощи таблицы атомных весов и сведения относительно валентности интересующего нас вещества как продукта электролиза, вычислить количество электричества, которое принесет с собой к электроду данное количество этого вещества, т. е. иначе вычислить то количество электричества, которое надо пропустить через взятый нами электролит, чтобы произошло выделение на электроде этого заданного количества вещества. Один грамм водорода, выделяясь на катоде вольтаметра, сообщает, как это показывают опытные исследования, этому катоду 9660 абсол. электромагн. ед. положительного электричества, или отношение количества электричества е, переносимого при электролизе массой водорода, равной т г, и выраженного в абсолютных электромагнитных единицах, к величине этой массы водорода, т. е. к m, представится в круглых числах через 10000. Итак, для водорода мы имеем: m/e = 10000 = 10⁴. В настоящее время физика дает возможность при помощи различных способов, примерно подсчитать число отдельных атомов вещества, заключающихся в одном грамме этого вещества, т. е. дает возможность примерно определить, так сказать, оценить величину массы одного атома этого вещества. Расчеты, произведенные на основании весьма отличных друг от друга физических данных, полученных из наблюдении вполне разнородных явлений, дали для массы одного атома водорода величины почти равные. По этим расчетам с достаточной вероятностью мы можем принять массу одного атома водорода равной доле грамма, выражающейся дробью, в числителе которой стоит 1, а в знаменателе 1 с 24 нулями, т. е. равной 10^—24 г. Подставляя в формулу е/m = 10⁴ вместо т величину 10^—24, мы получаем для заряда атома водорода величину: е = 10⁴ x 10^—24 абс. электром. ед. = 10^—20 абс. электром. ед. Итак, каждый атом водорода при электролиза несет вместе с собой 10^—20 абс. электром. ед. положительного электричества. Атомы других химических элементов, как это с полной строгостью доказано химическими исследованиями, эквивалентны каждый или одному, или двум, или вообще целому числу атомов водорода, а потому, на основании закона Фарадея, атом какого-либо элемента, перемещаясь в жидкости при прохождении через нее тока, несет с собой и при прикосновении к электроду сообщает последнему или 10^—20 абс. электром. ед. электричества (атом одновалентный), или в два раза большее количество электричества (атом двухвалентный), или в три раза большее (атом трехвалентный) и т. д. Итак, «заряд электричества, равный 10^—20 абс. электром. ед., представляет собой наименьшее количество электричества, присущее отдельным атомам». Из сочетания таких зарядов полностью, без дробления на части, т. е. из удвоения, из утроения их и т. д., образуются заряды атомов различных элементов, выделяющихся как ионы из молекул электролита при электролизе последнего. Заряд в 10^—20 абс. электром. ед. является, таким образом, единичными зарядом. Он может быть рассматриваем как атом электричества. Впервые Гельмгольтц в своей замечательной речи, произнесенной им при чествовании памяти Фарадея в химическом обществе в Лондоне в 1881 г., высказал идею о таком единичном заряде. Он назвал этот заряд «электрическим зарядом иона» (Elektrische Ladung des Jon). По предложению Джонстона Стоней (Johnston Stoney), этот заряд, т. е. количество электричества, заключающегося в одном ионе водорода, носит название в настоящее время «электрона». Итак, в самом деле, в явлениях электролиза электрон по отношению к электричеству играет ту же роль, какую в явлениях химических соединений или разложений исполняет по отношению к материи атом. «Электрон, или атом электричества, равняется 10^—20 абс. электром. ед. или, будучи измерен в абсол. электростатических ед., выражается через 3 х 10^—10». Заметим, что в современной физической химии, так быстро прогрессирующей, все химические реакции сводятся исключительно к взаимодействию ионов, т. е. химические силы рассматриваются не как силы sui generis, но как силы электрические. Перейдем теперь в область совершенно иных явлений, подвергшихся исследованиям в сравнительно недавнее время. Изучение явления катодных лучей (см. Разряд) не только вполне подтвердило высказанное Круксом мнение, что катодные лучи не представляют собой лучей в истинном смысле этого слова, а образуются движущимися с очень большой скоростью очень маленькими частичками, заряженными отрицательным электричеством, но дало возможность даже определить как скорость, с которой движутся эти частички, так и величину отношения заряда каждой частички к массе этой частички, т. е. величину e/m. Это определение производится при помощи 1) наблюдения отклонения конца пучка катодных лучей от действия возбужденного перпендикулярно к катодным лучам магнитного поля и 2) наблюдения отклонения конца пучка катодных лучей от действия электрического поля, перпендикулярного направлению катодных лучей. В самом деле, обозначая через H напряжение магнитного поля, через l — длину пути катодного потока в этом поле, через е — заряд каждой частички, через т — массу её и через v — скорость движения последней, мы получаем для величины отклонения конца катодного потока от действия магнитного поля (предполагая, что вся длина потока находится в магнитном поле) выражение X = ½ (Hev/m) (l/v)². Обозначая через F напряжение электрического поля, через L — длину пути катодного потока в этом поле и сохраняя остальные обозначения, мы получаем для отклонения конца катодного потока от действия электрического поля (опять полагая, что весь поток находится в электрическом поле) выражение Y = ½ (Fe/m) (L/v)². Отсюда имеем:

${\displaystyle v=\left({\frac {X}{Y}}\right)\left({\frac {F}{H}}\right)\left({\frac {L^{2}}{l^{2}}}\right)}$, ${\displaystyle {\frac {e}{m}}=2\left({\frac {X^{2}}{Y}}\right)\left(FH^{2}\right)\left({\frac {L^{2}}{l_{4}}}\right)}$.

Итак, при помощи этих формул является возможность по непосредственно наблюденным величинам найти величины v и e/m. Опыты дали следующие результаты, как наиболее вероятные: отношение между зарядом каждой отдельной частички в катодном потоке, зарядом, выраженным в абсол. электромагн. ед. и массой частички, выраженной в грамм., равняется 1.8 x 10⁷; скорость движения частичек в катодном потоке равняется от ¹/₃ до ¹/₁₀ скорости света, т. е. представляется величиной порядка 10¹⁰ см/сек. — Весьма интересно и важно то, что отношение e/m получается одинаковым, в каком бы газе ни наблюдались катодные лучи и из какого бы материала ни был катодный электрод в круксовой трубке. Исследования явлений, возбуждаемых радиоактивными веществами, показали, что лучи, испускаемые этими веществами, не представляют собой лучей в прямом смысле этого слова, т. е. каких-либо колебаний в эфире, но вполне уподобляются тому, что возникает в круксовой трубке при разряде через нее румкорфовой катушки. Наиболее сильное радиоактивное вещество, бромистый радий, как показывают эти опыты, испускает из себя три рода различных «лучей». Одни из этих лучей, названные Резефордом β-лучами, по своим свойствам вполне подобны катодным лучам. Эти лучи, как и катодные лучи, отклоняются магнитом и притягиваются телом, заряженным положительным электричеством. Другие лучи, названные также Резефордом α-лучами, тоже чувствуют на себе действие магнита, но отклоняются им в сторону, обратную той, в которую он отклоняет катодные лучи или β-лучи. Эти α-лучи отталкиваются телом, заряженным положительным электричеством. Они вполне аналогичны тем лучам, которые были наблюдены в круксовой трубке Гольдштейном и названы Kanalstrahlen или по-русски закатодными лучами. Третьи лучи, названные тем же Резефордом γ-лучами, во всем подобны лучам Рентгена. Опыты дали возможность определить величину отношения e/m, т. е. величину отношения заряда каждой частички к массе последней, как для лучей β, так и для лучей α. Ведь и закатодные лучи не суть настоящие лучи, а представляют собой поток частичек, заряженных положительным электричеством. Величина отношения e/m. для лучей β оказалась такого же порядка, как и для лучей катодных, т. е. «отношение между зарядом и массой каждой из частичек, совокупность которых в потоке образует β-лучи, выражается величиной порядка 10⁷». Для α-лучей, как и для лучей закатодных, это отношение e/m оказалось порядка 10⁴. По опытам Вийна, отношение e/m для закатодных лучей при употреблении в Круксовых трубках различных газов является неодинаковым. Для данного газа это отношением весьма близко к той величине которую представляет собой отношение заряда иона этого газа к массе этого иона, как это определяется из наблюдений над явлением электролиза, когда одним из продуктов разложения получается данный газ. В конце 80-х гг. Гальвакс нашел, что отрицательно наэлектризованное тело, помещенное в воздухе или другом каком-либо газе на самом хорошем изоляторе, тотчас начинает терять свой заряд, как только на это тело станут падать ультрафиолетовые лучи. Явление, открытое Гальваксом, было обстоятельно исследовано Риги и покойным проф. А. Г. Столетовым. В последнее время оно вновь подверглось тщательному изучению Дж. Дж. Томсоном. Своими блестящими опытами Томсон доказал, что и в этом случае, т. е. при освещении ультрафиолетовыми лучами отрицательно наэлектризованного тела, происходит движение с поверхности этого тела частичек, уносящих вместе с собой отрицательное электричество, чем и вызывается наблюдаемая при этом потеря заряда. И для этих частичек Томсон был в состоянии определить отношение e/m, т. е. отношение количества отрицательного электричества, уносимого каждой частичкой, к массе этой частички. Это отношение получилось опять того же порядка, как и в случае катодных лучей и лучей β. Оно выразилось величиной порядка 10⁷. Было известно еще, что накаленная в водороде угольная нить при сообщении ей отрицательного электричества довольно быстро теряет свой заряд. Опыты Томсона показали, что и в этом случае потеря заряда вызывается отлетающими от угольной нити частичками, причем снова отношение отрицательного заряда каждой частички к массе последней выражается величиной того же порядка, как и в вышеприведенных случаях, т. е. определяется величиной порядка 10⁷. В. Ф. Миткевич показал, что в явлении вольтовой дуги с отрицательного угля выделяются отрицательно наэлектризованные частички, для которых e/m тоже порядка 10⁷.

Итак, и в катодных лучах, и в β-лучах, и при рассеянии отрицательного электричества от действия ультрафиолетовых лучей или высокой температуры — всюду мы имеем возникновение потока мельчайших частичек, несущих вместе с собой отрицательное электричество, и всюду отношение заряда каждой такой частички к массе последней выражается величиной порядка 10⁷, т. е. превосходит по крайней мере в 1000 раз подобное же отношение для иона водорода в явлениях электролиза. Такое совпадение результатов, полученных из исследований чрезвычайно отличных друг от друга явлений, очевидно, не случайное, а тесно связанное с природой отрицательного электричества. Эта связь еще резче обнаруживается, если мы примем во внимание явление совершенно из другой области, явление, впервые наблюденное в 1897 г. Зееманом. Зееман нашел, что в магнитном теле, создаваемом весьма сильным электромагнитом между его полюсами, качество света, испускаемого накаленными парами какого-нибудь металла, весьма существенно изменяется. Спектр света, даваемого этим паром, в данном случае получается более сложным, чем при отсутствии магнитного поля. Так, напр., спектр натрия, представляющийся обыкновенно при употреблении сильно рассеивающего спектроскопа в виде двух близко расположенных друг к другу желтых линий, является в виде нескольких линий. Явление, открытое Зееманом, вполне объясняется, если мы примем теорию Лоренца, если с последним будем рассматривать атом вещества как группу, состоящую, по крайней мере, из двух частей: сравнительно большого ядра, заряженного положительным электричеством, и очень маленького спутника этого ядра, заряженного отрицательным электричеством, и если мы будем свет рассматривать как явление возбуждения особых изменений в эфире, производимых движением такого отрицательно наэлектризованного спутника. При применении теорем механики и законов электромагнетизма представляется возможность по величине расстояния, наблюденного между двумя спектральными линиями, которые под влиянием магнитного поля образуются из одной линии, и по величине напряжения этого поля определить отношение заряда спутника ядра в атоме к массе этого спутника. Произведенный еще самим Зееманом измерения дали для этого отношения величину порядка 10⁷, т. е. дали то же, что и все вышеприведенные наблюдения над катодными лучами, β лучами и над рассеянием отрицательного электричества. Таким образом, во всех этих случаях получается из опытов одно и то же отношение между количеством отрицательного электричества и массой частички, несущей это количество. Понятно, что если известно отношение e/m и если будет каким-либо образом определена величина e, то находится и величина m. При помощи не��быкновенно простого приема Дж. Дж. Томсон подсчитал число частичек, уносящих с собой отрицательное электричество в течение единицы времени (секунды) с отрицательно наэлектризованной поверхности при падении на эту поверхность ультрафиолетовых, рентгеновских или беккерелевых (радиевых) лучей. Зная по показанию электрометра количество электричества, теряемое в это же время этой поверхностью, Томсон простым арифметическим действием получил величину заряда каждой частички. Найденная Томсоном величина оказалась равной 3,8 х 10^—10 абс. электростат. ед. Повторенные, с некоторым изменением, сначала Тоунсендом, а затем в самое последнее время Вильсоном (Harold Wilson) опыты дали для е величину, равную 3,1 х 10^—10 абс. электрост. ед. Опыты Томсона и Вильсона основываются на одном весьма интересном. явлении. Давно было известно, что при конденсации паров вследствие понижения температуры образование капелек происходит около мельчайших пылинок. Если воздух, в котором находятся водяные пары, совершенно. свободен от пыли, то пар не обращается в жидкость даже тогда, когда его температура понижается на значительное число градусов сравнительно с температурой, при которой этот пар должен насыщать данное пространство. Но такой переохлажденный пар тотчас конденсируется, т. е. часть его переходит в капельно-жидкое состояние, как только будет произведена ионизация газовой среды, в которой находится пар, т. е. как только в эту среду проникнут или рентгеновские, или беккерелевы лучи, или же когда в пространство, заполненное паром, попадут отрицательно наэлектризованные частички, отделившиеся от отрицательно наэлектризованной поверхности при освещении последней ультрафиолетовыми лучами. Но опытам Вильсона (С. Т. Wilson, не того, который определил е), центрами конденсации пара в данном случае являются, главным образом, отрицательные ионы, т. е. те мельчайшие частички, заряженные отрицательным электричеством, которые образуются при расщеплении атомов газа под влиянием рентгеновских и беккерелевых лучей (ионизация газа и есть расщепление атомов его на положительно и отрицательно наэлектризованные части) или те частицы, которые ультрафиолетовыми лучами отделяются от отрицательно наэлектризованной поверхности. Образовавшиеся около мельчайших пылинок или около отрицательных ионов капельки воды опускаются вследствие своей тяжести, а потому возникший при охлаждении влажного воздуха туман спускается вниз. Гидродинамика дает следующую формулу для скорости падения капелек: ${\displaystyle V={\tfrac {2}{9}}\left({\frac {ga^{2}}{\mu }}\right)}$. Здесь g обозначает ускорение силы земного притяжения, a — радиус капельки воды и μ — коэффициент внутреннего трения газа. Представим себе, что конденсация паров воды происходит около отрицательных ионов, заряды которых равны е. Пусть образовавшийся туман опускается и пусть скорость опускания его, т. е. скорость падения каждое водяной капельки в нем будет ${\displaystyle V_{1}}$. Эта величина получается непосредственно из наблюдения. Но пусть теперь образование тумана происходит также при конденсации паров около отрицательных ионов, между двумя горизонтально расположенными одна над другой металлическими пластинками, причем верхняя пластинка электризуется отрицательно, а нижняя положительно так, что между этими пластинками, т. е. там, где возникает облако, возбуждается электрическое поле с напряжением, равным X. В этом случае падение каждой капельки воды будет происходить с большей скоростью, ибо кроме веса капельки mg, если т обозначает массу капельки, на нее будет действовать по направлению вниз электрическая сила Хе, так как в центре капельки содержится количество отрицательного электричества, равное e. Пусть скорость падения капелек, а следовательно, и всего облака, будет при этих условиях ${\displaystyle V_{2}}$. Тогда должно быть ${\displaystyle {\frac {V_{2}}{V_{1}}}=mg+{\frac {Xe}{mg}}}$. Но, как уже приведено выше, ${\displaystyle V_{1}={\tfrac {2}{9}}\left({\frac {ga^{2}}{\mu }}\right)}$, а масса капельки ${\displaystyle m={\tfrac {4}{3}}\pi a^{3}}$. На основании формулы для ${\displaystyle {\frac {V_{2}}{V_{1}}}}$ и выражений для ${\displaystyle V_{1}}$ и m, а также на основании того, что для воздуха μ = 1,8 х 10^—4, мы получаем ${\displaystyle e=3,1\cdot 10^{-9}{\frac {g}{x}}(V_{2}-V_{1})V_{1}^{\tfrac {1}{2}}}$. Таким образом, измерив ${\displaystyle V_{1}}$, ${\displaystyle V_{2}}$ и Х, можно найти величину е. Так и поступал Вильсон в своем исследовании. Итак, заряд отрицательного иона, т. е. заряд той частички, которая несет с собой отрицательное электричество, оказывается по произведенным опытам равным 3,2 х 10^—10 абс. электрост. един., т. е. этот заряд равняется тому количеству электричества, которое при электролизе переносится одним атомом водорода. Мы видели, что это последнее количество электричества представляет собой наименьшее количество электричества, переносимое при электролизе, мы назвали его атомом электричества или электроном. Результаты, к которым привели опыты Томсона и Вильсона, еще более дают право считать количество электричества, равное 3,1 х 10^—10 абс. электрост. един., или равное 10^—20 абс. электром. един., т. е. электрон, за атом электричества. Мы видели, что для иона водорода в явлении электролиза e/m = 10⁴, для носителей же отрицательного электричества в катодном потоке, в β-лучах, в явлении рассеяния электричества при действии ультрафиолетовых или рентгеновских лучей, такое отношение, т. е. отношение между зарядом и массой каждой отдельной частички, выражается величиной порядка 10⁷. Так как, согласно вышеприведенному, во всех этих случаях е получается одно и то же, т. е. равняется, в круглых числах, 10^—20 абс. электром. един., то следует, что «масса каждой из частичек, являющихся носителями отрицательного электричества в катодных лучах, в β-лучах, или в потоке, отделяющемся от наэлектризованной поверхности под влиянием ультрафиолетовых лучей, должна быть, по крайней мере, в 1000 раз меньше массы наименьшего атома, атома водорода (точнее — в 1800 раз меньше)». Для лучей закатодных, а также для α-лучей, как было выше приведено, отношение e/m порядка 10⁴. Итак, «носителями положительного электричества в этих явлениях оказываются частички, масса которых одинакова с массой материальных атомов». Но действительно ли носители отрицательного электричества в катодном потоке, в β-лучах и т. д., представляют собой материальные частички, меньшие, по крайней мере, в 1000 раз наименьших атомов, атомов водорода? Не есть ли материальность таких предполагаемых частичек только кажущаяся? Не являются ли эти частички непосредственно электронами, т. е. атомами электричества, отделившимися от материи? Некоторые основания имеются предполагать именно последнее. Опыты Кауфмана показали, что при изменении условий, при которых возникают в круксовой трубке катодные лучи, при увеличении скорости движения отрицательных ионов в катодном потоке, наблюдается уменьшение величины отношения e/m, т. е. наблюдается как бы возрастание массы каждого такого иона. Этот результат опытов Кауфмана находит себе полное объяснение в теории, предполагающей, что отрицательные ионы не материальны, а представляют собой в действительности электроны (см. Мах. Abraham, «Principien der Dynamik des Elektrons», «Drude’s Annalen der Physik», 105, 1903). Но каким же образом электрон, т. е. атом электричества, может обнаруживать массу, иначе свойство инерции, словом то, что составляет отличительную особенность обыкновенной материи? Учение об электричестве указывает нам, что движущееся электричество, а следовательно, и движущийся электрон, обладает инерцией, т. е. стремится сохранить свое движение. Теоретическое рассмотрением электрических явлений привело еще много лет тому назад к выводу, показывающему, что всякое наэлектризованное тело, находясь в движении, обладает помимо той кинетической энергии, которая свойственна этому телу как имеющему массу и скорость, еще особой дополнительной энергией, зависящей от величины заряда на теле, скорости движения тела, формы и размеров последнего. Для частного случая, для сферы с равномерно распределенным на ней электричеством, эта дополнительная энергия вычисляется сравнительно нетрудно. Вычисление дает для этой энергии для случая, когда скорость движения сферы значительно меньше скорости света, выражение μe²u²/3a. Здесь a обозначает радиус сферы, u — скорость движения этой сферы, е — заряд её и μ — магнитную проницаемость той среды, в которой происходит движение сферы. Полагая, что отрицательный ион в катодном потоке, в β-лучах и т. д., не имеет свойства обыкновенной материи, т. е. не обладает массой в истинном смысле этого слова, а представляет собой сферу радиуса a с распределенным на ней электричеством е, мы должны приписать такому электрону, когда он находится в движении, энергию, величина которой выразится только что приведенной формулой, т. е. через μe²u²/3a. Эта энергия электрона может пойти на какую-либо работу или превратиться в другую форму энергии, одним словом, может произвести то, что создает обыкновенная двигающаяся материальная масса. Поэтому-то нематериальный, в действительности не имеющий массы, отрицательный ион, т. е. электрон, нам будет представляться как бы материальным. Его фиктивная, кажущаяся масса т должна будет только удовлетворять условию:

${\displaystyle {\tfrac {1}{2}}mu^{2}={\frac {\mu e^{2}u^{2}}{3a}}}$.

Итак, кажущаяся масса электрона находится по формуле:

${\displaystyle m={\tfrac {2}{3}}{\frac {\mu e^{2}}{a}}}$.

Эта формула справедлива, однако только тогда, когда скорость движения электрона много меньше скорости света, ибо, как замечено выше, только при этом условии энергия движущейся наэлектризованной сферы выражается формулой μe²u²/3a.

Из формулы ${\displaystyle m={\tfrac {2}{3}}{\frac {\mu e^{2}}{a}}}$ мы получаем:

${\displaystyle a={\tfrac {2}{3}}\left({\frac {\mu e}{m}}\right)e}$.

Величина μ близко равна единице. Величина е/m, как показывают опыты, порядка 10⁷, а величина е выражается через 10^—20. Отсюда радиус электрона, если принимать его за сферу, выражается долями сантиметра порядка 10^—13. Нам известны размеры материальных атомов. Линейные размеры этих атомов порядка 10^—8 см. Итак, «линейные размеры электрона в сто тысяч раз меньше линейных размеров материального атома». Объем электрона примерно во столько же раз меньше объема атома материи, во сколько раз объем земного шара меньше объема сферы, радиус которой в 5 раз больше расстояния земли до солнца. Итак, явление катодных лучей, свойства β-лучей, рассеяние отрицательного электричества телами при освещении их ультрафиолетовыми лучами или под влиянием высокой температуры, ионизация газов рентгеновскими лучами, явление, открытое Зееманом, — все это приводит нас к возможности допустить, что в электрически нейтральном атоме материи кроме материального ядра существует еще связанный с этим ядром, заряженным положительно, и связанный электрической силой, атом отрицательного электричества, т. е. электрон. Если мы допустим еще, что в металлах или вообще в так назыв. проводниках первого класса электроны обладают сравнительно большой подвижностью, что они могут обмениваться своими местами, перекочевывать из одного атома в другой, то мы получаем возможность дать весьма простое объяснение многих наблюдаемых нами явлений. Так, напр. явление Вольты, т. е. противоположная электризация двух проводящих, но химически или физически отличающихся одно от другого, тел, приведенных в соприкосновение друг с другом, представляется как следствие неодинакового числа электронов, находящихся в единице объема каждого из этих тел, и неодинаковой скорости движения их в последних, иначе, как следствие различия «упругостей электронов» в двух соприкасающихся телах. Явление электрического тока в проводнике представляется как перемещением электронов вдоль этого проводника. Изменение электрического сопротивления проводников под влиянием возбужденного перпендикулярно этим проводникам магнитного поля является следствием изменения направления движения электронов в них, изменения, производимого магнитным полем. На основании такого изменения сопротивления металлических проводников Паттерсон, пользуясь формулами, данными Томсоном («Rapports présentés au Congrès international e Physique à Paris en 1900», т. III, стр. 138), вычислил для нескольких металлов числа электронов, приходящихся на единицу объема, скорости движения и величины средних свободных путей их (Patterson, «Phil. Mag.», 3. стр. 643, 1902). Намагничение тела может быть объяснено, как его объяснял Ампер, т. е. упорядочением в распределении элементарных замкнутых токов, существующих около атомов тел, причем такой элементарный ток около какого-нибудь атома есть не что иное как вращающийся около материального ядра атома электрон. Испускание лучей тепла или света каким-нибудь телом зависит от возбуждения колебаний в окружающем эфире действием на этот эфир колеблющихся электронов. Подобным же образом возможно и другие физические явления объяснить движениями электронов. Но что такое представляет собой материальное ядро атома? На этот вопрос Э. теория дает ответ, который вполне устраняет необходимость принятия существования материи. Положительно наэлектризованное ядро атома — это система положительных и отрицательных электронов, в которой число последних на единицу меньше числа первых. Итак, согласно этой теории, «электрически нейтральный атом материи — это комплекс нескольких пар положительных и отрицательных электронов, находящихся в непрерывном движении подобно тому, как находятся в непрерывном движении отдельные тела, составляющие нашу солнечную систему». В атоме водорода, которого «масса», как показывают опыты, примерно в 1800 раз больше кажущейся массы электрона, число таких пар около 900. В атоме натрия таких пар будет около 20000, в атоме ртути их около 180000. Несмотря на большое число электронов в одном атоме, объем, занимаемый всеми этими электронами, составляет лишь сравнительно весьма незначительную часть объема самого атома. Весьма легко подсчитать во сколько раз сумма объемов всех электронов в атоме меньше объема этого атома. Такой подсчет покажет, что даже в атоме ртути, в котором приходится принимать очень большое число электронов, объем всех электронов в 10¹⁰ раз меньше объема атома. Итак, по этой теории атом вещества составлен из электронов вполне подобно тому, как звездные системы или даже туманности составлены из громадного числа отдельных тел. Субстанция электричества — вот тот материал, из которого возникли вполне стройные прочные системы, являющиеся для нас в виде атомов различных химических элементов. Но возможно предположить, что из электронов образовались системы, не обладающие совершенной прочностью, а следовательно, подвергающиеся изменению, распаду. Быть может, что такие системы и представляют собой атомы сильно радиоактивных веществ, урана, тория, полония, радия и т. п. Дальнейшее развитие Э. теории, как можно надеяться, приведет нас к уяснению полной необходимости существования периодической системы элементов, установленной Д. И. Менделеевым.

Литература. Larmor, «Aether and Matter» (1900); Lorentz, «Versuch einer Theorie der elektrischen und optischen Erscheinungen in bewegten Körpern» (Лейден, 1895); Wiechert, «Grundlagen der Elektrodynamik» (1899); Lodge, «On electrons» («The Electrician», т. 50, 1902; т. 51, 1903); Wien, «Elektromagnetische Begründung der Mechanik» («Drude’s Annalen der Physik», 5, стр. 501, 1901).

И. Боргман.