Скорость света пряталась в банке с электричеством (1861) | Электричество, эп. 8

Карлсруэ, зима 1888 года. В темном лекционном зале Генрих Герц идет по полу, держа в руках кольцо из медной проволоки, наблюдая, как искра длиной в десятую долю миллиметра затухает и появляется снова каждые несколько метров, и измеряет рулеткой длину невидимой волны. Волна — это свет с длиной волны девять метров, и она была предсказана двадцать шесть лет назад человеком, который никогда ее не видел. Летом 1861 года на ферме в Шотландии Джеймс Клерк Максвелл рассчитал, с какой скоростью будет распространяться возмущение в его модели пространства вокруг магнита, и ответ оказался числом, измеренным двумя немцами пять лет назад с помощью лейденской банки, крутильных весов и магнитной стрелки: 310 740 километров в секунду. Скорость света, измеренная Физо с помощью луча и зубчатого колеса, составляла 314 858 километров в секунду. В этом эпизоде ​​рассматривается идея, начиная от силовых линий Фарадея и заканчивая машиной Максвелла с водоворотами и шарикоподшипниками, двадцатью уравнениями, которые он зачитал Королевскому обществу в 1864 году, премией, на которую никто не претендовал, и темным залом, где Герц заставил невидимую волну остановиться. ◀ Предыдущий эпизод:    • Lines of Force: Faraday and the Experiment...   ▶ Полный сериал по порядку:    • How Humanity Discovered Electricity (Seaso...   Это 8-й эпизод сериала «Как человечество открыло электричество» из серии «Principia», посвященной истории физики. Физика не просто рассказывается, а показывается: вращающиеся ячейки и неподвижные колеса Максвелла оживляются из состояния вращения, так что разница во вращении становится потоком частиц, его электрическим током; вычисляется заряд конденсатора, чтобы показать, что ток смещения в зазоре равен току в проводе; Цепочка упругих ячеек переносит импульс, скорость которого зависит от жесткости и инерции; четыре уравнения прослеживаются до эпизодов, в которых каждое из них было открыто, а моделирование методом конечных разностей показывает, как электрическое и магнитное поля распространяются в пустом пространстве со скоростью света; поле осциллятора Герца получено из точного решения для излучающего диполя; стоячая волна перед цинковым листом вычисляется с узлами, расположенными на расстоянии половины длины волны друг от друга; а призма с шагом спирали и поляризатор на основе проволочной сетки подчиняются закону Снелла и закону Малюса. ГЛАВЫ 00:00 Карлсруэ, 1888 01:32 Молодой человек, читавший Фарадея 02:58 Машина из водоворотов 05:15 Число в банке 07:36 Двадцать уравнений 09:55 Приз, которого никто не хотел 11:50 Измерение невидимого 14:01 Четыре уравнения 15:03 Где мы находимся ИСТОЧНИКИ • Дж. К. Максвелл, «О силовых линиях Фарадея», Труды Кембриджского философского общества 10 (1856) • Дж. К. Максвелл, «О физических силовых линиях», Философский журнал, части I–IV (1861–62) • Дж. К. Максвелл, «Динамическая теория электромагнитного поля», Философские труды 155 (1865), прочитано 8 декабря 1864 г. • Дж. К. Максвелл, А Трактат об электричестве и магнетизме (1873) • В. Вебер и Р. Кольрауш, «Электродинамические измерения магнетизма», Annalen der Physik 99 (1856) • Г. Физо, «О сравнительном опыте распространения света», Comptes rendus 29 (1849) • Г. Герц, «Электрические волны» (1893), включая «Об электромагнитных волнах в воздухе и их отражении» и «О лучах электрической силы» (1888) • О. Хевисайд, «Электрические работы» (1892) • Л. Кэмпбелл и В. Гарнетт, «Жизнь Джеймса Клерка Максвелла» (1882) • Исторические изображения: см. источники ПРИМЕЧАНИЕ К ЧИСЛАМ Отношение Вебера-Кольрауша электростатических и электромагнитных единиц, как Максвелл использовал это значение в 1861 году, оно составляло 310 740 000 метров в секунду; значение скорости света, полученное Физо в 1849 году, составляло 314 858 000 метров в секунду; современное значение — 299 792 458. Оба значения 1861 года были завышены на несколько процентов, примерно на одинаковую величину. В реконструкции измерения Герца длина волны составляет 9,6 метра, а частота — около тридцати одного миллиона циклов в секунду; собственные данные Герца были такого же порядка, и его скорость совпадала со скоростью света в пределах погрешностей, которые он признавал. Моделирование конденсатора выводит емкость из геометрии пластины, поэтому ток смещения в зазоре идентичен току в проводе; дипольные силовые линии представляют собой точное запаздывающее решение. КРЕДИТЫ Исторические сцены — это кинематографические реконструкции; Архивные изображения, все в общественном достоянии: Джеймс Клерк Максвелл (Библиотека ETH; гравюра Г. Дж. Стодарта); Генрих Герц (Библиотека ETH); передатчик Герца, резонатор, параболические зеркала и фигуры из его экспериментов по преломлению и поляризации; Герман фон Гельмгольц работы Людвига Кнауса, 1881 год; Вильгельм Вебер (литография Рудольфа Хоффмана, 1856 год) и Рудольф Кольрауш; Ипполит Физо (фотография Эжена Пиру); Оливер Хевисайд; Гульельмо Маркони, 1896 год. Музыка: «Long Note Two» Кевина Маклеода (incompetech.com), лицензировано в соответствии с Creative Commons: By At...