Когда электромагнитные силы становятся коротокодействующими

Электромагнитные силы между связанными в нейтральные системы зарядами оказываются короткодействующими. Они убывают с расстоянием несравненно быстрее, чем кулоновские или ньютоновские. Поэтому эти силы становятся заметными только на очень малых расстояниях, при непосредственном, как принято говорить, контакте тел. Здесь оказывается замаскированным тот факт, что в действительности взаимодействие между телами всегда осуществляется на расстоянии посредством электромагнитного поля и никакого прямого контакта по существу нет.

Открытые давно, но наблюдаемые только в особых условиях, явные взаимодействия казались курьезом, не связанным тесно с обыденными явлениями. С полной очевидностью эти силы действовали без всякого контакта через пустоту.

Противоположно заряженные частицы сами собой образуют связанные состояния, прекращая при этом оказывать заметное влияние даже на своих близких соседей. Только ближайшие соседи оказываются удостоенными их внимания. Одновременно заряды в таких состояниях теряют способность перемещаться в электромагнитном поле независимо друг от друга, не могут образовывать электрический ток проводимости.

Аналогичного эффекта добивалось правосудие отдаленных времен, сковывая преступников попарно цепью. Они после этого делались безопасными для окружающих и не могли убежать. Практика такого рода была обычной:

 

«Поймали нас — и кузнецы

Нас друг ко другу приковали»,—

 

рассказывает разбойник в одной из поэм Пушкина.

0170.gif

В атоме такой цепью, приковывающей электроны R ядру, служит электрическое поле.

Наше сравнение не поясняет, конечно, почему нейтральные тела не обнаруживают в обычном состоянии электромагнитных взаимодействий на сколько-нибудь значительном расстоянии. Дело здесь само по себе несложное. Вот, например, простейшая нейтральная система — электрический диполь: два одинаковых заряда противоположных знаков на небольшом расстоянии друг от друга. В точке, удаленной от диполя на расстояние, много большее длины диполя, электрические поля положительного и отрицательного зарядов почти одинаковы, а направлены чуть ли не в противоположные стороны. Поэтому полное поле (сумма двух полей) весьма мало. У диполя электрическое поле убывает обратно пропорционально кубу расстояния, а у более сложных нейтральных систем еще быстрее.

Говоря иными словами, почти все электрическое поле сосредоточено между зарядами: силовые линии перекинуты от одного заряда к другому и как бы стягивают их вместе. На большом расстоянии от диполя электрического поля, можно считать, нет *). Все поле оказывается сосредоточенным внутри нейтрального тела и на самой его периферии.

 

*) Это справедливо для статического диполя, заряды которого не смещаются по отношению друг к другу. При быстром колебании зарядов диполь будет излучать электромагнитные волны.