|
О2 ение заряда величиной Q вы затратили 3/5 единиц работы, где R — радиус заполненной зарядами сферы. Именно такой будет энергия электрического поля одиночного заряда. Начинаются трудности Рассмотрим факт, который представляет собой на сегодня, пожалуй, единственное уязвимое место в кажущемся безупречным здании квантовой электроники. Вот перед вами электрон. Он имеет отрицательный элементарный электрический заряд и, следовательно, окружен электрическим полем. В поле сосредоточена энергия, и довольно просто подсчитать, что плотность энергии в каждой точке пропорциональна квадрату напряженности поля в этой точке. Напряженность поля, со своей стороны, убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от центра электрона до данной точки. Зная все это, вы можете без всяких трудов вычислить полное количество энергии, содержащейся в пространстве, окружающем электрон. Если предположить, что электрический заряд равномерно распределен по поверхности электрона, то это количество равно g— TV А если считать, что электрический заряд равномерно распределен по всему объему электрона, то полное ко- 5 личество энергии равно—-—, где qe — заряд электрона; те — радиус электрона, иначе говоря, радиус некой шаровой поверхности, отделяющей то, что мы собираемся называть электроном, от того, что мы по тем или иным соображениям электроном не считаем. Оговоримся сразу: мы присвоили электрону шарообразную форму без малейших на то оснований. Но если даже это не так, если электрон больше похож на кубик или кольцо, то изменятся лишь коэффициенты, а полное количество энергии, распределенной в пространстве вокруг электрона, останется пропорциональным квадрату заряда, поделенному на некую величину, которую можно понимать как размер электрона. Если имеется какое-то количество энергии, то, согласно знаменитой формуле Эйнштейна, которая сегодня не вызывает ни малейших сомнений, это количество энергии обладает массой. В частности, масса электрического поля, окружающего электрон, или, если вам по какой-либо причине не хочется произносить слово «поле», то масса, распределенная в пространстве, окружающем электрон, равна где с — скорость света; а — некоторый коэффициент (обычно 2/з или 3/5), зависящий от того, какой вы представляете себе форму электрона и как вы представляете себе распределение заряда внутри электрона. И вот теперь внимательно посмотрите на формулу Во-первых, какими бы вы ни выбрали величины а и ге, электромагнитное поле всегда обладает массой. Сам электрон тоже обладает массой, что подтверждено огромным количеством опытов. Какая же часть массы электрона принадлежит собственно электрону, а какая часть — окружающему его полю? Ответ на это г вопрос зависит от того, какой мы представляем себе величину ге. Если г* относительно велико, можно считать, что большая часть (но не вся) массы электрона принадлежит собственно электрону, а меньшая ее часть — полю. Полагая форму электрона шарообразной с радиусом, равным примерно 1,7-10-13 см, мы приходим к интересному выводу. Сам по себе электрон вообще не обладает массой, а вся его масса, кстати сказать, равная 9,1-Ю-28 г, полностью распределена в окружающем пространстве. Конечно, вам не терпится задать вопрос: что же такое тогда электрон? Не станем, однако, торопиться — самое интересное нас ждет впереди. — 53 —
|