МОВА ВИМІРЮВАНЬ
Із класичною електродинамікою пов’язане ще одне «мовне» питання. Як відомо, природничі науки ґрунтуються на можливості виокремлення досліджуваних ними реалій та вимірювання кількісних значень їхніх атрибутів.
Тому для них «існувати» врешті-решт означає «вимірювати», бо «вимірювання є мовою науки»[12] (див. також141, 142). Але вимірювання як спільна діяльність науковців неможлива без загальноприйнятої однозначної системи одиниць, що охоплює всі фізичні величини, як основні, так і похідні143, 144. «Гарною ілюстрацією цього положення служить майже анекдотичне свідчення Гельмгольца145 про те, що тільки після декількох років роботи він виявив, що термін «вебер», який він уживав, позначав у Англії величину, в десять разів більшу, [ніж він вважав]»146. Це справедливо також для решти величин, якщо вони виникають як специфічні для інших природничих наук (дивись, наприклад, еволюцію одиниць вимірювання в радіаційній дозиметрії147). При цьому, певна річ, можлива безліч різних систем одиниць, які містять основні та похідні одиниці, що забезпечують вимірювання всіх актуальних для даної галузі науки величин. Власне, принципової різниці обирати за одиницю довжини «лікоть» (звісно, з чітким еталоном «ліктя»), «фут» або «метр» немає. В цьому сенсі важливі «лише» міркування про зручність та точність, але тут не про це йдеться, а тому відсилаємо читача до відповідних джерел148—152. Водночас розгорнутому аналізу філософсько-методологічних питань наукових вимірювань теж присвячено багато праць153.Коли виникла потреба у вимірюванні щойно відкритих (або запропонованих із теоретичних міркувань) магнітних та електричних явищ, одиниці для їх вимірювання були обрані окремо для кожної із цих груп, але згодом з’ясувалося, що магнетизм та електрика тісно пов’язані між собою, причому кількісно.
Мусили узгоджувати одиниці. Тоді й створили гаусівську абсолютну систему одиниць, якою й досі користуються фізики, хоча згодом інженери домоглися свого і зробили обов’язковою у всіх країнах світу так звану міжнародну систему одиниць 81, де струм вимірюється в амперах, напруга у вольтах, а заряд в кулонах, тобто у визнаних практиками одиницях. Абсолютна гаусівська система побудована так, що електростатичні величини вимірюються, виходячи із закону Кулона154, а магнітні — із законів Ампера та Біо155-Савара156-Лапласа15'7. Вони пов’язані між собою розмірною сталою «с», яка чисельно збігається зі швидкістю розповсюдження світла у вакуумі. Це й привело потім Максвелла до висновку, що оптика є, за великим рахунком, особливою частиною електродинаміки. Система 81, натомість, виходить із так званої «раціоналізованої» системи рівнянь Максвелла, з якої вилучено коефіцієнт 4п (який відображає тривимірність простору) та згадану вище сталу «с».«Зазначимо, що залежно від предметної галузі застосування системи рівнянь Максвелла спостерігаються значні метаморфози її символічного представлення, тобто її назви158. Наприклад, в галузі теорії елементарних частинок замість традиційного представлення цієї системи використовується її значно більш «економна» презентація159.
В чому ж полягають хиби 81 і чому науковці та викладачі- фізики так відчайдушно, хоча й безнадійно, «чіпляються» за гау- сівську систему? Відповідь на це питання становить інтерес з методичної точки зору, бо, на перший погляд, системи, які правильно описують експеримент (а так воно й є!) мають бути еквівалентними. Один із недоліків системи SI полягає в тому, що на догоду формальним уподобанням розробників та бажанню інженерів зберегти милі їх серцю вольт, ампер і ом, із сукупності всіх рівнянь електродинаміки зникає стала «с», яка має фізичний сенс, а її місце займають суто формальні діелектрична (є0) та магнітна (ц0) проникності (сталі) вакууму.
До речі, ці величини не мають нічого спільного з реальними атрибутами (властивостями) фізичного (в даному разі електродинамічного) вакууму, який поляризується електричним або (та) магнітним полем, що приводить, зокрема, до виникнення сил Казиміра160, завдяки яким маленькі тіла притягаються між собою161, та зсуву атомних рівнів162, який вперше спостерігав американський фізик Вільям Лем [Лемб, Lamb]163. Іншим недоліком обговорюваної системи одиниць є те, що не тільки розмірність електричного й магнітного полів різна (що суперечить певній відносності поділу електромагнітного поля на електричну та магнітну компоненти при переході до рухомої системи відліку), а й розмірності електричної D та магнітної B індукцій відрізняються від розмірностей полів E та H, відповідно.Причина методичних негараздів корениться в ілюзіях інженерів початку XX століття164, що вакуум є чимось на зразок ефіру (з припущенням про його існування тоді вже було покінчено після дослідів165 Майкельсона166 й Морлі167 та створення теорії відносності), який може мати доступні спостереженню, відмінні від одиниці, діелектричні та магнітні проникності. Саме тому поява величин є0 та р0 і не викликала ані подиву, ані спротиву.
Існує ще одна тонкість, яка полягає в тому, що роль силового вектора в магнетизмі, на відміну від ситуації в електростатиці, виконує вектор В, який з історичних причин168 називається вектором індукції, а не вектором магнітного поля. А тому виникла ідея змінити навзаєм назви обох векторів В та Н169, 170, що за наявності сотень впливових підручників із історичними назвами може призводити до деякої плутанини. Цей розлогий екскурс до царини електродинаміки наочно показує, яке важливе значення має називна підсистема систем наукового знання не лише для формулювання задач та класифікації предметів із предметної галузі, а й для правильного розуміння сутності відповідної науки.
4.23.