Vetenskapen och hypoteserna. Trettonde kapitlet

←  Optiken och elektriciteten

Vetenskapen och hypoteserna av Henri Poincaré

Materiens slut  →

Elektrodynamiken.

Elektrodynamikens historia är särdeles lärorik just från vår synpunkt sett.

Ampère gav sitt odödliga verk namnet: "Theorie des phénomèmes électrodynamiques, uniquement fondée sur l'expérience." Han intalade sig sålunda, att han icke gjort någon som helst hypotes. Efter vad vi snart skola få se, har han gjort åtskilliga sådana, ehuru det skett, utan att att han själv var medveten om det.

De som kommo efter honom, märkte dem däremot genast, emedan deras uppmärksamhet drogs till de svaga punkterna i Ampères lösning. De uppställde nya hypoteser, varom de likväl voro fullt medvetna; men huru många gånger måste de icke utbyta dem emot nya, innan de kommit fram till våra dagars klassiska system, som kanske ännu icke är alldeles avslutat, vilket är just vad vi nu skola gå att undersöka.

I. Ampères teori. När Ampère experimentellt studerade strömmarnas ömsesidiga verkningar, arbetade han med slutna strömmar, och han kunde icke heller arbeta på annat sätt.

Detta berodde icke på, att han förnekade möjligheten av öppna strömmar. Om tvenne konduktorer laddas med elektricitet av motsatta slag och man sätter dem i förbindelse med varandra genom en tråd, så uppstår en ström, som går från den ena till den andra och som håller i sig, till dess att de tvenne potentialerna blivit lika. Enligt den under Ampères tid rådande uppfattningen var detta en öppen ström; man såg strömmen gå från den ena konduktorn till den andra, men man såg den icke gå tillbaka ifrån den sistnämnda till den första.

Ampère betraktade sålunda strömmar av denna natur såsom öppna, t. ex. kondensatorernas urladdningsströmmar, men han kunde icke göra dem till föremål för sina experimenter, ty deras varaktighet är alltför kort.

Man kan även föreställa sig ett annat slag öppna strömmar. Jag förutsätter två konduktorer $A$ och $B$, förbundna med varandra genom en tråd $AMB$. Små ledande massor i rörelse sätta sig först i beröring med konduktorn $B$ och låna dennes elektriska laddning, lämna sedan kontakten med $B$ och sätta sig i rörelse samt följa vägen $BNA$ och allt under det de föra med sig sin laddning, komma de i beröring med $A$ samt avlämna där sin laddning, som slutligen återkommer till $B$ genom att följa tråden $AMB$.

I viss mening har man här en sluten ström, eftersom elektriciteten beskriver den slutna kedjan $BNAMB$, men strömmens bägge delar äro sinsemellan mycket olika. I tråden $AMB$ förflyttar sig elektriciteten inuti en fast ledare, på samma sätt som en Voltas ström, varvid den övervinner ett Ohmskt motstånd och utvecklar värme. Man säger, att den förflyttar sig genom ledning. I delen $BNA$ överföres elektriciteten genom en rörlig ledare, och man säger att den förflyttar sig genom konvektion.

Om nu konvektionsströmmen betraktas såsom fullständigt analog med ledningsströmmen, så blir kedjan $BNAMB$ sluten. Om i motsats härtill konvektionsströmmen icke är "en riktig ström" och t. ex. icke verkar på magneterna, så återstår endast ledningsströmmen $AMB$, vilken är öppen.

Om man till exempel med en tråd förenar de tvenne polerna i en Holtz' maskin, så överför den roterande, laddade skivan elektriciteten genom konvektion från den ena polen till den andra, och den återkommer till den första polen genom ledning i det inre av tråden.

Men detta slags strömmar äro mycket svåra att få till stånd med märkbar intensitet, och med de hjälpmedel Ampère förfogade över var det så gott som omöjligt.

Kort sagt, Ampère kunde uppfatta förekomsten av tvenne slags öppna strömmar, men han kunde icke arbeta med varken det ena eller andra slaget, emedan de ej hade tillräcklig styrka eller voro av för kort varaktighet.

Experimentet kunde sålunda endast visa honom en sluten ströms verkan på en sluten ström eller, strängt taget, en sluten ströms verkan på en del av en ström, eftersom man kan låta en ström löpa i en sluten av en rörlig och en fast del bildad bana. Man kan då studera den rörliga delens ortsförändringar under en annan sluten ströms inverkan.

Däremot hade Ampère icke något medel att studera en öppen ströms verkan vare sig på en sluten eller på en annan öppen ström.

1. Slutna strömmar. I de fall då ömsesidig verkan förelåg mellan tvenne öppna strömmar, uppenbarade experimentet för Ampère enkla, anmärkningsvärda lagar.

Jag skall här hastigt genomgå dem, som kunna bliva oss till nytta längre fram.

1:o. Om strömmarnas intensitet bibehålles konstant och om de tvenne strömmarna, sedan de underkastats omflyttningar och deformationer, likgiltigt vilka, till slut återkomma till sina begynnelselägen, så skall de elektrodynamiska verkningarnas totala arbete vara lika med noll.

Det förekommer med andra ord en elektrodynamisk potential av de tvenne strömmarna, vilken är proportionell emot intensiteternas produkt och beroende på dessa strömkretsars form och relativa läge. De elektrodynamiska verkningarnas arbete är lika med denna potentials variation.

2:o. En sluten solenoids verkan är noll.

3:o. Verkan av en sluten ström $C$ på en annan sluten Voltas ström $C'$ beror endast på det av denna ström $C$ frambragta "magnetiska fältet". I varje punkt i rymden kan man faktiskt till storlek och riktning definiera en viss kraft kallad magnetisk kraft och vilken besitter följande egenskaper:

a) den av $C$ på en magnetisk pol utövade kraften är anbringad i denna pol, och den är lika med den magnetiska kraften multiplicerad med polens magnetiska massa;

b) en mycket kort magnetnål söker antaga den magnetiska kraftens riktning, och det kraftpar, som strävar att föra den dit, är proportionellt mot produkten av den magnetiska kraften mot nålens magnetiska moment och mot utslagsvinkelns sinus;

c) om strömkretsen $C'$ förändrar sitt läge, blir arbetet av den genom $C$ på $C'$ utövade elektrodynamiska verkan lika med tillväxten hos "den magnetiska kraftflod", som korsar denna ström.

2. En sluten ströms verkan på en del av en ström. Eftersom Ampère icke kunde förverkliga öppna strömmar i egentlig mening, hade han endast ett enda medel att studera en sluten ströms verkan på en del av en ström.

Och detta medel bestod uti, att arbeta med en strömkrets $C'$ hopsatt av tvenne delar, varav den ena var fast och den andra rörlig. Den rörliga delen bestod t. ex. av en rörlig tråd $\alpha \beta$, vars ändar $\alpha$ och $\beta$ kunde glida längs efter en fast tråd. I ett av den rörliga trådens lägen vilade ändan $\alpha$ på den fasta trådens punkt $A$ och ändan $\beta$ på denna tråds punkt $B$. Strömmen cirkulerade från $\alpha$ till $\beta$, d. v. s. från $A$ till $B$ längs den rörliga tråden och till slut återkom den från $B$ till $A$ genom att följa den fasta tråden. Denna ström var sålunda sluten.

I ett andra läge, efter det den rörliga tråden hade glidit, vilade ändan $\alpha$ på en annan punkt $A'$ på den fasta tråden och ändan $\beta$ på en annan punkt $B'$ på samma tråd. Strömmen cirkulerade då från $\alpha$ till $\beta$, d. v. s. från $A'$ till $B'$ längs den rörliga tråden och till sist återkom den från $B'$ till $B$, sedan från $B$ till $A$ och slutligen från $A$ till $A'$, allt under det att den hela tiden följde den fasta tråden. Strömmen var sålunda även här sluten.

Om en sådan strömkrets underkastas verkan av en sluten ström $C$, så förändrar den rörliga delen läge, såsom om den vore utsatt för verkan från en kraft. Ampère antager att den skenbara kraft denna rörliga del $AB$ sålunda synes vara underkastad och som återgiver $C$:s verkan på strömdelen $\alpha \beta$, är densamma, som om $\alpha \beta$ hade genomlöpts av en öppen ström, vilken skulle upphöra i $\alpha$ och i $\beta$, under det att den i stället genomlöpts av en sluten ström, som, sedan den nått fram till $\beta$, återkommer till $\alpha$ genom strömkretsens fasta del.

Denna hypotes kan synas nog så naturlig, och Ampère gjorde den, utan att han själv märkte det. Emellertid tvingar den sig icke på oss, ty efter vad vi längre fram skola få se, förkastade Helmholtz den. Huru härmed än må förhålla sig, så har den tillåtit Ampère att, ehuru han aldrig kunde förverkliga en öppen ström, ändock uttala lagarna för en sluten ströms verkan på en öppen ström, eller till och med på ett strömelement.

Lagarna bliva helt enkelt, som följer:

1. Den kraft, som verkar på ett strömelement, anbringas i detta element, den är lodrät mot elementet och den magnetiska kraften samt proportionell mot denna magnetiska krafts komposant, vilken kraft är lodrät mot elementet.

2. En sluten solenoids verkan på ett strömelement blir noll.

Men det finnes ej mera någon elektrodynamisk potential, det vill säga, att när en öppen och en sluten ström, vilkas intensiteter bibehållits konstanta, återkomma till sina begynnelselägen, så är det totala arbetet icke noll.

3. Beständiga rotationer. Bland de elektrodynamiska experimenten äro de egendomligast, vid vilka man kunnat förverkliga beständiga rotationer och som man ibland kallar "unipolära induktions"-experimenter. En magnet rör sig omkring sin axel. En ström genomlöper först en fast tråd, går in i magneten genom polen $N$ till exempel, genomlöper hälften av magneten och lämnar den genom en glidande kontakt samt går tillbaka i den fasta tråden.

Magneten kommer då i beständig rotation, utan att någonsin kunna intaga ett jämviktsläge. Detta är Faradays experiment.

Huru är detta möjligt? Om man hade att göra med tvenne strömkretsar av oföränderlig form, den ena, $C$, fast, och den andra, $C'$, rörlig omkring en axel, kan den sistnämnda aldrig antaga en beständig rotation. Faktiskt föreligger en elektrodynamisk potential; det måste därför nödvändigtvis finnas ett jämviktsläge, och detta skulle just vara, där denna potential är maximum.

Beständiga rotationer bliva sålunda endast möjliga, om strömkretsen $C'$ är sammansatt av tvenne delar, den ena fast och den andra rörlig omkring en axel, som fallet är vid Faradays experiment. Emellertid måste ett särskiljande göras. Övergången från den fasta delen till den rörliga, eller omvänt, kan försiggå antingen genom en enkel beröring (så att samma punkt på den rörliga delen ständigt förblir i beröring med samma punkt på den fasta delen), eller genom en glidande beröring (så att samma punkt på den rörliga delen efter vartannat kommer i beröring med olika delar på den fasta delen).

Endast i det senare fallet kan beständig rotation äga rum, och därvid tilldrager sig följande: systemet strävar visserligen efter att intaga jämviktsläge, men så snart det intagit ett sådant läge, sätter den glidande kontakten den rörliga delen i förbindelse med en ny punkt på det fasta partiet. Den rörliga delen växlar om sammanhanget och förändrar sålunda jämviktsvillkoren, så att rotationen kan fortsätta i oändlighet, därigenom att jämviktsläget så att säga flyr undan för systemet, som försöker intaga det.

Ampère antager, att strömkretsens verkan på den rörliga delen av $C'$ är densamma, som om den fasta delen av $C'$ icke existerade och följaktligen, som om den i den rörliga delen cirkulerande strömmen vore öppen.

Han drager alltså den slutsatsen, att en sluten ströms verkan på en öppen ström eller omvänt, en öppen ströms verkan på en sluten, kan giva anledning till en beständig rotation.

Men denna slutsats beror på den hypotes jag nyss uttalade och vilken, som jag ävenledes nämnde, icke av Helmholtz antogs.

4. Tvenne öppna strömmars ömsesidiga verkan. Vad beträffar tvenne öppna strömmars och isynnerhet tvenne strömelementers ömsesidiga verkan, så slår allt experimenterande fel. Ampère tog sin tillflykt till hypotesen. Han förutsätter för det första, att tvenne elementers ömsesidiga verkan reducerar sig till en kraft, vilken följer den räta linje, som sammanbinder dem, och för det andra, att tvenne slutna strömmars verkan är resultanten av deras olika elementers ömsesidiga verkningar, vilka för övrigt äro desamma som om elementerna vore isolerade.

Anmärkningsvärt är, att Ampère även här gör tvenne hypoteser, utan att själv märka det.

Huru härmed än må förhålla sig, så äro dessa hypoteser, om man förbinder dem med experimenten över de slutna strömmarna, tillräckliga för att fullständigt bestämma lagen för tvenne elementers ömsesidiga verkan.

Men då äro de flesta av de enkla lagar vi påträffat vid fall av slutna strömmar ej längre riktiga.

Först och främst finnes det icke någon elektrodynamisk potential; det fanns för övrigt, som vi ovan sett, icke heller någon sådan vid fall av en sluten ström, som verkar på en öppen.

Vidare finnes det, egentligen talat, icke heller mera någon magnetisk kraft.

Men faktiskt hava vi här ovan givit trenne olika definitioner på denna kraft, nämligen

1:o genom den på en magnetisk pol utövade verkan;

2:o genom det kraftpar, som bestämmer magnetnålens riktning;

3:o genom den på ett strömelement utövade verkan.

I det fall som nu sysselsätter oss, överensstämma emellertid dessa trenne definitioner ej med varandra, utan därtill kommer äfven att var och en av dem är berövad all mening, och faktiskt är

1:o en magnetisk pol icke längre helt enkelt underkastad en blott i denna pol anbringad kraft. Vi hava ju sett, att den kraft, som är att hänföra till ett strömelements verkan på en pol, icke är anbringad i polen, utan i elementet. Den kan för övrigt utbytas emot en i polen anbringad kraft och emot ett kraftpar;

2:o det kraftpar, som verkar på magnetnålen, är ej mera ett enkelt ledarepar för bestämmande av riktningen, ty dess moment med hänsyn till nålens längdaxel är icke noll. Det sönderfaller uti ett par, som bestämmer riktningen och ett fyllnadspar, som strävar att frambringa den beständiga rotation jag nyss talade om;

3:o slutligen är den på ett strömelement utövade verkan icke lodrät emot detta element.

Uttryckt i andra ordalag kunna vi säga, att den magnetiska kraftens enhet är försvunnen.

Låtom oss se efter, varuti denna enhet bestod. Tvenne system, som utöva samma verkan på en magnetisk pol, utöva även samma verkan på en oändligt liten magnetnål eller på ett strömelement, vilka befinna sig i samma punkt i rymden, som denna pol.

Nå väl, detta skulle vara riktigt, om de tvenne systemen endast innehöllo slutna strömmar, men enligt Ampère vore det icke riktigt, om systemen innehölle öppna strömmar.

Det är tillräckligt att påpeka till exempel, att om en magnetisk pol vore placerad i $A$ och ett element i $B$ och elementets riktning sammanfölle med den räta liniens $AB$ förlängning, så skulle detta element, vilket icke utövar någon verkan på polen, däremot utöva verkan antingen på en i punkten $A$ befintlig magnetnål, eller på ett i samma punkt befintligt strömelement.

5. Induktion. Som man vet, dröjde det icke länge, förrän Ampères odödliga verk följdes av upptäckten av den elektrodynamiska induktionen.

Så länge det endast är fråga om slutna strömmar, uppstå inga svårigheter och Helmholtz har till och med påpekat, att principen om energiens bibehållande vore tillräcklig för att draga lagarna för induktionen ur Ampères elektrodynamiska lagar. På ett villkor likväl, enligt vad Bertrand har visat, och det är att man dessutom tillåter ett viss antal hypoteser.

Samma princip medgiver även denna härledning i fall av öppna strömmar, ehuru man naturligtvis icke kan underkasta resultatet en experimentell kontroll, eftersom dylika strömmar ej kunna förverkligas.

Vill man tillämpa detta analyseringssätt på Ampères teori över de öppna strömmarna, så kommer man till resultater, som väl äro ägnade att överraska oss.

För det första kan induktionen icke härledas ur det magnetiska fältets variationer enligt den av vetenskapsmännen och praktikerna välkända formeln och som ovan sagts, finnes det faktiskt icke mera något magnetiskt fält i egentlig mening.

Men det stannar ej härvid. Om en strömkrets $C$ underkastas induktion av ett föränderligt Voltas system $S$, om detta system $S$ förändrar läge och på något sätt deformeras och om intensiteten hos detta systems strömmar varierar enlig någon lag vilken som helst, men systemet efter dessa variationer slutligen återvänder till sitt begynnelseläge, så faller det sig helt naturligt att förutsätta, det den genomsnittliga elektromotoriska kraften, som induceras i strömkretsen $C$, är lika med noll.

Detta skulle vara riktigt, om strömkretsen $C$ vore sluten och om systemet $S$ endast innehölle slutna strömmar. Men det blir icke längre riktigt, om man antager Ampères teori, så snart som öppna strömmar förekomma. Induktionen skulle då icke längre vara variationen hos den magnetiska kraftens flod i någon av detta ords vanliga betydelser, den skulle icke ens kunna framställas genom en variation av något, vad det vara må.

II. Helmholtz' teori. Jag har nu länge nog uppehållit mig vid konsekvenserna av Ampères teori och hans sätt att uppfatta öppna strömmars verkan.

Det är svårt att förbise den paradoxala och förkonstlade karaktären hos de satser vi sålunda kommit till, och man föranledes ovillkorligen att tänka, "det kan icke vara på det sättet".

Man förstår därför, att Helmholtz kände sig föranlåten att söka någonting annat.

Helmholtz förkastar Ampères grundläggande hypotes, nämligen att tvenne strömelementers ömsesidiga verkan låter sig återföras till en kraft, som verkar i den dem sammanbindande räta linjens riktning.

Han antager, att ett strömelement icke är underkastat en ensam kraft, utan en kraft och ett kraftpar, och detta antagande är just, vad som gav anledning till det bekanta meningsutbytet mellan Bertrand och Helmholtz.

Helmholtz ersätter Ampères hypotes med följande: tvenne strömelementer medgiva alltid en elektrodynamisk potential, som uteslutande beror på deras läge och orientering, och det arbete de utöva på varandra är lika med denna potentials variation. Således kan Helmholtz icke undvara hypoteserna mera än Ampère, men han gör dem åtminstone icke utan att tydligt uttala dem.

Vid fall av slutna strömmar, som ensamt äro åtkomliga för experimentet, överensstämma bägge teorierna, men i alla andra fall avvika de från varandra.

Framför allt och i motsats till vad Ampère antog, är den kraft, som en sluten ströms rörliga del synes underkastad, icke densamma, som denna rörliga del skulle vara underkastad, om den vore isolerad och bildade en öppen ström.

Vi återvända nu till den förut omtalade strömkretsen $C'$, som var bildad av en rörlig tråd $\alpha \beta$, glidande på en fast tråd. Vid det enda utförbara experimentet är den rörliga delen $\alpha \beta$ icke isolerad, utan utgör en del av en sluten strömkrets. När den kommer från $AB$ till $A'B'$, varierar den totala elektrodynamiska potentialen och detta av tvenne skäl: 1:o den undergår en första tillväxt, emedan potentialen av $A'B'$ i förhållande till strömkretsen $C$ icke är densamma som potentialen av $AB$; 2:o den undergår en andra tillväxt, emedan man måste tillöka den med potentialerna av $AA'$ och $BB'$ i förhållande till $C$.

Denna dubbla tillväxt framställer arbetet av den kraft, för vilken delen $AB$ synes utsatt.

Om i motsats härtill $\alpha \beta$ var fristående, skulle potentialen blott undergått den första tillväxten och det bleve uteslutande denna första tillväxt, som gåve ett mått på arbetet av den kraft som verkar på $AB$.

Vidare kan det icke finnas några beständiga rotationer utan glidande kontakt och efter vad vi sågo på tal om slutna strömmar, föreligger faktiskt här en omedelbar följd av en elektrodynamisk potentials tillvaro.

Vid Faradays experiment kan denna rörliga del erhålla en beständig rotation, om magneten är fast och om den utanför magneten liggande strömdelen löper igenom en rörlig tråd. Men detta betyder icke, att tråden skulle antaga en beständigt roterande rörelse, om man förhindrade dess kontakter med magneten och läte den genomlöpas av en öppen ström.

Nyss sade jag, att ett isolerat element icke underkastas samma verkan som ett rörligt element, vilket utgör en del av en sluten strömkrets.

Ännu en skillnad. En sluten solenoids verkan på en sluten ström är enligt erfarenheten och enligt de två teorierna lika med noll. Dess verkan på en öppen ström skulle enligt Ampère vara noll, men enligt Helmholtz skulle den icke vara noll.

Härur framgår en viktig slutsats. Tidigare gåvo vi trenne definitioner på den magnetiska kraften. Den sista av dessa definitioner har här icke någon mening, eftersom ett strömelement icke är underkastat blott en enda kraft. Den första har likaledes icke heller någon mening, ty vad är egentligen en magnetisk pol? Det är den yttersta ändpunkten på en linjär, oändligt liten magnet. Denna magnet kan utbytas emot en oändligt liten solenoid. För att definitionen på den magnetiska kraften skall få någon mening, erfordras att den av en öppen ström på en oändligt liten solenoid utövade verkan endast är beroende på läget av denna solenoids yttersta ändpunkt, d. v. s. att verkan på en sluten solenoid skulle vara noll. Vi hava emellertid nyss sett, att detta icke är riktigt.

Intet hindrar oss däremot från att antaga den andra definitionen, vilken stöder sig på måttet hos det kraftpar, som strävar att orientera magnetnålen.

Men om man antager denna definition, så beror varken de elektrodynamiska eller induktionsverkningarna uteslutande på detta elektriska fälts kraftlinjers fördelning.

III. De genom dessa teorier uppståndna svårigheterna. Helmholtz' lära är ett framsteg gent emot Ampères, men det blir nödvändigt att utjämna alla svårigheter. Hos den ena som hos den andra har uttrycket "magnetiskt fält" ingen mening, eller om man genom en mer eller mindre konstlad överenskommelse tilldelar det en sådan, bliva de vanliga, alla elektriker så förtrogna lagarna icke längre användbara; sålunda kan den i en tråd inducerade elektromotoriska kraften icke längre mätas genom det antal kraftlinjer, som träffa denna tråd.

Och vår motvilja härrör sig icke uteslutande av, att det är svårt att avstå från i språk och tankar inrotade vanor, utan härtill spelar även något annat in. Om vi icke tro på verkan på avstånd, så måste vi förklara de elektrodynamiska företeelserna genom förändringar i mediet. Och det är just dessa förändringar man benämner magnetiskt fält, och de elektrodynamiska verkningarna skulle då endast bero på detta fält.

Alla dessa svårigheter förorsakas genom hypotesen om öppna strömmar.

IV. Maxwells teori. Sådana voro de svårigheter, som uppkommit genom de härskande teorierna vid tiden för Maxwells framträdande, vilken med ett penndrag kom dem alla att försvinna. Enligt hans uppfattning finnas endast slutna strömmar.

Maxwell antager, att om det elektriska fältet i en oledare börjar variera, så blir denna oledare sätet för en speciell företeelse, vilken verkar på galvanometern liksom en ström och som han benämner förskjutningsström.

Om nu tvenne konduktorer med motsatt laddning satts i förbindelse med varandra genom en tråd, så härskar i denna tråd under urladdningen en öppen ledningsström, men på samma gång uppstå i den omgivande oledaren förskjutningsströmmar, som sluta denna ledningsström.

Som man vet, för Maxwells teori till förklaringen av de optiska företeelserna, vilka äro att hänföra till utomordentligt hastiga elektriska oscillationer.

På den tiden ansågs en sådan uppfattning endast vara en djärv hypotes, vilken icke kunde stödja sig på någon erfarenhet.

Först efter tjugu års förlopp vunno Maxwells idéer experimentell bekräftelse. Hertz lyckades framställa systemer av elektriska oscillationer, och dessa systemer uppvisade alla ljusets egenskaper samt avveko från det endast genom våglängderna, d. v. s. på samma sätt som violett från rött. Han fick i viss mening fram ljusets syntes, och som var och en vet, är det härur telegraferingen utan tråd har framgått.

Man skulle kunna säga, att Hertz icke direkt har bevisat Maxwells grundläggande tanke, nämligen förskjutningsströmmens verkan på galvanometern. Detta är sant i en bemärkelse; vad han bevisat är, när allt kommer omkring, att den elektromagnetiska induktionen icke fortplantar sig ögonblickligen, som man hittills trott, utan med samma hastighet som ljuset.

Om man förutsätter, att det icke finnes någon förskjutningsström och att induktionen fortplantar sig med ljusets hastighet, eller om man förutsätter, att förskjutningsströmmarna frambringa induktionsverkningar och att induktionen ögonblickligen fortplantar sig, är precis sak samma.

Detta märker man ej vid första ögonkastet, men det låter sig bevisas genom en analys, som jag här ej ens i sammandrag kan återgiva.

V. Rowlands experimenter. Men som ovan nämnts, finnes det tvenne slags öppna ledningsströmmar, varav först och främst märkas urladdningsströmmar från en kondensator eller från en ledare vilken som helst.

Det förekommer även fall, där de elektriska laddningarna beskriva en sluten bana, i det de i en strömkretsdel förflytta sig genom ledning och i en annan genom konvektion.

Vad beträffar öppna strömmar av det första slaget, kunde frågan betraktas såsom löst: de slötos genom förskjutningsströmmarna.

Angående den andra sortens öppna strömmar, föreföll lösningen ännu enklare. Om strömmen slöts, kunde detta, efter vad det tycktes, endast ske genom konvektionsströmmen. Härför var tillräckligt att antaga, det en "konvektionsström", d. v. s. en laddad konduktor i rörelse, kunde verka på galvanometern.

Men den experimentella bekräftelsen uteblev. Det föreföll i verkligheten svårt att uppnå en tillräcklig intensitet, till och med om man så mycket som möjligt ökade laddningen och konduktorernas hastighet.

Det var Rowland, en utomordentligt skicklig experimentator, som först besegrade eller tycktes besegra dessa svårigheter. En skiva tilldelades en stark elektrostatisk laddning och en mycket stor rotationshastighet. Ett astatiskt magnetsystem, som placerats i närheten av denna skiva, visade avvikelser.

Detta experiment upprepades av Rowland tvenne gånger, en gång i Berlin och en gång i Baltimore, samt upptogs sedermera av Himstedt. Dessa båda fysiker trodde sig till och med kunna påstå, att de utfört kvantitativa mätningar.

Och Rowlands lag antogs av alla fysiker utan motsägelse.

Allting tycktes för övrigt bekräfta den. Gnistan frambringar ju magnetisk verkan. Eller förefaller det icke sannolikt, att urladdningen genom gnistan bör hänföras till de små delar eller partikuler, som frånryckas den ena elektroden och med sin laddning överföras till den andra? Och utgör icke gnistans själva spektrum, där man återfinner elektrodens metallinjer, ett tillräckligt bevis härför? Gnistan skulle då vara en verklig konvektionsström.

Å andra sidan antager man även, att elektriciteten i en elektrolyt medföres av ioner i rörelse. Strömmen i en elektrolyt skulle då således även vara en konvektionsström; den verkar ju också på magnetnålen.

Förhållandet blir detsamma vid katodstrålarna. Crookes ansåg dessa strålar böra tillskrivas verkningarna av en mycket fin med negativ elektricitet laddad och med stor hastighet förlänad materia; han betraktade dem med andra ord såsom konvektionsströmmar. Dessa katodstrålar avvika genom magneten. I kraft av principen om verkan och återverkan måste de i sin tur komma magnetstrålarna att avvika.

Hertz trodde sig visserligen hava bevisat, att katodstrålarna icke förde med sig negativ elektricitet och att de ej verkade på magnetnålen, men han bedrog sig. Perrin lyckades uppsamla den genom dessa strålar överförda elektriciteten, vars tillvaro Hertz förnekade. Den tyske vetenskapsmannen synes hava blivit bedragen genom de till X-strålarna hänförbara verkningarna, vilka strålar då ännu ej voro upptäckta. Helt nyligen har man dock kunnat påvisa katodstrålarnas verkan på magnetnålen och funnit anledningen till det av Hertz begångna misstaget.

Sålunda verka alla dessa såsom konvektionsströmmar betraktade företeelser, gnistor, elektrolytiska strömmar, katodstrålar, på samma sätt på galvanometern och i överensstämmelse med Rowlands lag.

VI. Lorentz' teori. Det dröjde icke länge, innan man tog ytterligare ett steg. Enligt Lorentz' teori skulle ledningsströmmarna själva vara verkliga konvektionsströmmar, och elektriciteten vore oupplösligt förbunden med vissa materiella partiklar benämnda elektroner. Dessa elektroners cirkulation genom kropparnas inre skulle frambringa Voltas strömmar och vad som skiljer ledare från icke-ledare skulle vara, att de förstnämnda låta sig genomlöpas av dessa elektroner, under det att de senare stoppa deras rörelse.

Lorentz' teori är ytterst förledande; den lämnar en särdeles enkel förklaring på vissa företeelser, vilka de äldre lärorna, däri inbegripen den Maxwellska under sin ursprungliga form, icke kunde på tillfredsställande sätt klarlägga, t. ex. ljusets aberration, ljusvågornas delvisa medförande, den magnetiska polarisationen, Zeemans experiment.

Några invändningar kvarstå ännu. De fenomen, som till säte hava ett system, synas bero på den absoluta translationshastigheten hos detta systems tyngdpunkt, vilket är motsatt den idé vi gjort oss om rymdens relativitet. Stödjande sig på Crémieu gav Lippman denna anmärkning en fattbar form. Låtom oss föreställa oss två laddade och med samma translationshastighet begåvade konduktorer. De befinna sig i relativ vila. Var och en av dem är ekvivalent med en konvektionsström och därför måste de utöva dragning på varandra och genom att mäta denna dragning, skulle man även kunna mäta deras absoluta hastighet.

Nej, svara Lorentz' anhängare, vad man på detta sätt mäter, är icke deras absoluta hastighet, utan deras relativa hastighet i förhållande till etern, så att relativitetsprincipen är räddad. Lorentz fann för övrigt sedermera ett sakligare och på samma gång även mycket mera tillfredsställande svar.

Huru med dessa senare invändningar än må förhålla sig, synes den elektrodynamiska byggnaden åtminstone till sina huvudkonturer vara uppbyggd. Allting framträder under den mest tillfredsställande form, och Ampères och Helmholtz' läror, som tillkommit för de icke längre existerande öppna strömmarna, tyckas endast hava ett historiskt intresse.

Dessa förändringars historia är därför icke mindre lärorik. Den visar oss, vilka försåt vetenskapsmannen är utsatt för, men även att förhoppning finnes, att han skall lyckas undgå dem.