История физики

Этими термодинамическими колебаниями объясняется открытое в 1827 г. ботаником Робертом Броуном (1773-1858) непрерывное движение взвешенных в жидкостях или газах ультрамикроскопических частиц, истолкованное, несмотря на многие сомнения, как результат теплового движения молекул. Статистическая теория броуновского движения дана в 1904 г. Мариа-ном Смолуховским (1872-1917), а в более завершенной форме А. Эйнштейном. Броуновское движение и многие другие явления статистических флюктуации дали наиболее убедительные доказательства атомистики и превратили многих скептиков в ее последователей.

Независимо от теории газов атомистика распространилась на учение об электричестве. В 1834 г. Михаил Фарадей (1791-1867) открыл электролитический закон эквивалентности. Этот закон утверждает, что грамм-молекула одновалентных ионов, независимо от природы ионов, несет на себе определенный электрический заряд, а в случае двухвалентных ионов этот заряд вдвое больше, и т. д. После этого открытия многие физики стремились приписать каждому иону один, два и т. д. электрических элементарных заряда. Так поступал, например, Сванте Арренйус (1859-1927) в своей теории электролитической диссоциации (1882). Вальтер Нернст (1864-1941) дополнил ее своей гениальной теорией диффузии в электролитических растворах и учением об электродвижущей силе гальванических элементов. Лармор и Лорентц в «электронной теории» приписали также носителю электрического заряда в

материи элементарный электрический заряд (гл. 4). Термин «электрон» для носителя отрицательного элементарного заряда ввел лишь в 1890 г. Джонстон Сто-ней (1826-1911).

Особенно большое значение атомистика имела для понимания разнообразных явлений, происходящих при электрических разрядах в газах.

В 1859 г. Юлиус Плюккер (1801-1868) открыл те лучи, которые мы называем «катодными» согласно термину, введенному в 1876 г. Евгением Гольдштейном (1850-1931). В 1869 г. Иоганн Вильгельм Гитторф (1824-1914) обнаружил их отклонение в магнитном поле, и, наконец, в 1871 г. Кромвель Варли (1828-1883) доказал, что их электрический заряд является отрицательным. В 1876 г. Гольдштейн указывал на их отклонения в электрическом поле; однако ни он, ни Варли не смогли дать достаточно убедительное доказательство. Лишь в 1895 г. Жан Перрен (1870-1942) и в 1897 г. Джозеф Джон Томсон (1856-1940) решили вопрос в согласии с выводами Варли и Гольдштейна. Под влиянием блестящих опытов Вильяма Крукса (1832-1919), произведенных в 1879 г., прочно установилось представление, что катодные лучи состоят из частиц, хотя Генрих Герц в 1883 г. на основе опытов, неправильных из-за недостаточной экспериментальной техники, хотел усмотреть в них продольные волны. В 1886 г. Гольдштейн описал каналовые лучи, противоположные катодным лучам. В 1898 г. Вильгельм Вин (1864-1928) определил из измерения отклонений этих каналовых лучей отношение массы к заряду. Он нашел значение, соответствующее порядку величины, вычисленной из фарадеевского закона эквивалентности для электролитических ионов. С 1897 г. некоторые исследователи, в том числе Вин и Дж. Дж. Томсон, а также Джордж Фитцжеральд (1851-1901) и Эмиль Вихерт (1861-1928), показали, что в катодных лучах отношение массы к заряду частиц приблизительно в 2000 раз

меньше, чем у атома водорода. Отсюда, решительно отклонив идею Герца, заключили, что частицы, образующие потоки каналовых лучей, являются обычными электрически заряженными атомами или молекулами; напротив, частицы катодных лучей являются «атомами» отрицательного электрического заряда - электронами.

В конце 1896 г., когда лорентцовская теория эффекта Зеемана (относящегося к спектральным линиям, обусловленным электронами в атомах; гл. 4) привела к тому же значению отношения заряда к массе, существование электронов после сорокалетних усилий было твердо установлено. Оно было подтверждено также в 1899 г. Э. Вихертом, который посредством электрических колебаний измерил прямым путем скорость катодных лучей и получил для отношения массы к заряду результат, полностью соответствующий значениям, полученным из опытов с отклонениями в электрическом и магнитном полях.