В океане энергии

Нам хотелось бы предостеречь вас. Опыт Стюарта и Толмена, казалось бы, восстанавливает в нашем сознании старую картину. Проводник наполнен маленькими шариками — электронами. Раскрутили катушку, раскрутились и шарики. Затормозили катушку — шарики продолжают двигаться но инерции. Почему? Потому что, раскручивая катушку, сообщили шарикам определенный запас кинетической энергии, а энергия не исчезает бесследно. После остановки катушки шарики сохраняют свой запас кинетической энергии, т. е. движутся с определенной скоростью. Количественное совпадение результатов Стюарта и Толмена с результатами других опытов свидетельствует о том, что каждый электрон обладает именно тем запасом кинетической энергии, который был ему сообщен при раскручивании катушки.

Поразительно, до чего все представляется простым, когда только скользишь по поверхности явлений. Но как же быть с магнитным полем? Откуда оно берется, если вся энергия движущегося электрона — это механическая кинетическая энергия, равная полупроизведению его массы на квадрат скорости? Именно такую величину энергии и дает опыт Стюарта и Толмена.

С одной стороны, движущийся электрон обладает не только кинетической энергией, но и количеством движения, равным произведению массы электрона на его скорость. С другой стороны, электрон, как и всякий электрический заряд, окружен электрическим полем, напряженность которого направлена вдоль линий, исходящих из электрона как из центра. Возьмите ваш лист бумаги (мы надеемся, что вы его еще не выбросили) и снова представьте себе, как электрон, а еще лучше положительный заряд — тогда вам не придется думать о знаках — движется вдоль прямой линии, пронзающей лист бумаги снизу вверх и перпендикулярной к его плоскости. Представьте себе, что заряд именно в сию минуту проходит сквозь лист бумаги. Проведите прямую линию из точки, где заряд протыкает бумагу, в данную точку. Продолжите ее и пририсуйте на кончике стрелку. Это и есть вектор напряженности электрического поля для описанной ситуации.

Ну а вектор магнитной индукции? Мы уже не раз имели случай убедиться: он исходит из той же точки, но перпендикулярен к линии, соединяющей точки, т. е. перпендикулярен к вектору напряженности электрического поля. А вектор количества движения? При таких условиях он перпендикулярен к листу бумаги и направлен в ту же сторону, куда движется заряд. Итак, электромагнитное поле, окружающее движущийся заряд, обладает собственным количеством движения, причем если аккуратно посчитать, то получается, что полное количество движения всего поля равно массе этого поля (помните, мы однажды установили, что поле облаоает массой), помноженной на скорость движения заряда.