Остается еще маленькая надежда. Может быть, магнитное поле в отличие от электрического не несет в себе энергию? Ведь оно действительно вроде бы неспособно совершить работу. Может быть, магнитное поле лишь свидетельствует о том, что заряд движется и обладает кинетической энергией? Что ж, давайте посмотрим, какими фактами мы располагаем.
Представьте себе такой опыт. Раскручиваете катушку с проводом, такую же, как в опыте Стюарта и Толмена, только к концам провода подсоединен не гальванометр, а электрическая плитка. Раскрутили катушку, а потом резко ее затормозили. Сначала в катушке потечет ток. Но ток этот постепенно уменьшается до тех пор, пока вся запасенная электронами кинетическая энергия не превратится в тепло в электроплитке. Количество тепла можно измерить. Но не надо даже тратить время на подобные измерения. Из многочисленных опытов, проделанных ранее, не совсем, правда, таких, как только что описанный, с полной очевидностью следует: количество выделившегося тепла равно той кинетической энергии, которую сообщили электронам, раскручивая катушку. Снова все, казалось бы, свидетельствует о том, что никакой энергией магнитное поле не обладает.
Но тогда следующий опыт. Не станем больше вращать катушку, это далеко не самый эффективный способ создать в проводнике ток. Возьмем лучше проводник, а еще лучше сверхпроводник, чтобы не мешали процессы, связанные с выделением тепла, и подсоединим к нему батарейку. По проводнику потечет ток. Отключим батарейку и замкнем концы проводника между собой. Поскольку это сверхпроводник, протеканию тока в нем ничто не мешает, и ток продолжает протекать, несмотря на отсутствие батарейки. И это не какой-то мысленный опыт. Именно сверхпроводниковые катушки используются в магнитах, удерживающих железнодорожные вагоны в системах магнитной подвески.
Представьте себе колечко из сверхпроводника, по которому течет ток и которое окружено магнитным полем. Если это сверхпроводник, продолжаться так может сколь угодно долго. А теперь проделаем следующее. Поднесем к сверхпроводниковому колечку другое колечко, такое же по размерам, но выполненное из обычного проводника, обладающего сопротивлением. Ток в сверхпроводящем колечке уменьшится. Возможно, что второе колечко придется подносить и отводить несколько раз. Но результат известен и однозначен. Закончатся все эти опыты полным прекращением тока в сверхпроводящем .колечке.
Куда же девалась кинетическая энергия электронов? Вдумайтесь, и вы сами придете к выводу, что на этот вопрос есть единственный ответ. Через магнитное поле кинетическая энергия электронов передалась колечку из обычного проводника, а там превратилась в тепло. Мгновенно это произойти не могло. Любое взаимодействие совершается не быстрее, чем со скоростью света. Значит, в течение какого-то времени, пусть очень короткого, магнитное поле обладало энергией, которую оно отдало проводящему колечку.
Можно продолжать эти рассуждения, приводить аргументы еще и еще, но, наверное, вы уже почувствовали единственный вывод, который не вызовет чувства протеста: энергия, причем именно вся кинетическая энергия движущегося заряда, сосредоточена в его электромагнитном поле. А отсюда с неизбежностью следует: электрон — это не шарик. Электрон — это не шарик наполовину и не шарик на одну четверть. То, что мы называем массой электрона, и то, что проявляется как масса в опыте Стюарта и Толмена, это свойство всего комплекса, существенную часть которого составляет электромагнитное поле.
Говорит Москва
Магнитное поле не имеет источника. Линии магнитного поля всегда замкнуты, нигде не начинаются и нигде не кончаются. В противоположность этому электрическое поле имеет источник, причем таким источником является заряд, порождающий поле. Всегда ли? Нет, не всегда. Электрическое поле возникает всякий раз, когда изменяется поле магнитное. Это и есть знаменитый закон магнитной индукции, открытый Фарадеем. Помните, он долго носил в кармане магнит и катушку, дома, в гостях, в театре нет-нет да доставал магнит и катушку из кармана и пытался как-то их совместить. Наконец догадался, что надо подвигать магнит внутри катушки. При движении магнита изменяется магнитное поле и тут же возникает поле электрическое. Электрическое поле — ему придумали специальное название «электродвижущая сила», или сокращенно эдс,— приводит в движении электроны в проводнике.