Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (2022)

Elektromagnetische Erscheinungen in einem System, das sich mit beliebiger, die des Lichtes nicht erreichender Geschwindigkeit bewegt.

Von H. A. Lorentz.[1]


1. Wenn man durch theoretische Betrachtungen den Einfluß zu bestimmen versucht, den eine Translation, wie sie z.B. alle Systeme durch die jährliche Erdbewegung erfahren, auf elektrische und optische Erscheinungen ausüben könnte, so gelangt man in verhältnismäßig einfacher Weise zum Ziel, solange nur solche Größen betrachtet zu werden brauchen, die proportional der ersten Potenz des Verhältnisses der Translationsgeschwindigkeit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (1) zur Lichtgeschwindigkeit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (2) sind. Fälle, in denen Größen von zweiter Ordnung, also von der Ordnung Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (3), wahrnehmbar sein könnten, bieten mehr Schwierigkeiten. Das erste Beispiel dieser Art ist Michelsons wohlbekannter Interferenzversuch, dessen negatives Ergebnis Fitzgerald und mich zu dem Schlusse führte, daß die Dimensionen fester Körper sich infolge ihrer Bewegung durch den Äther ein wenig ändern.

Einige weitere Versuche, in denen eine Wirkung zweiter Ordnung gesucht wurde, sind kürzlich veröffentlicht worden. Einmal haben Rayleigh[2] und Brace[3] untersucht, ob die Erdbewegung einen Körper doppelbrechend macht; man könnte dies zunächst erwarten, wenn man die eben erwähnte Veränderung der Dimensionen annimmt. Beide Physiker kommen jedoch zu einem negativen Ergebnis.

Dann haben sich Trouton und Noble[4] bemüht, ein Drehmoment zu entdecken, das auf einen geladenen Kondensator wirkt, dessen Platten einen Winkel mit der Translationsrichtung bilden. Die Elektronentheorie fordert unzweifelhaft die Existenz eines solchen Drehmoments, wenn man sie nicht durch eine neue Hypothese verändert. Um das einzusehen, genügt es, einen Kondensator mit Äther als Dielektrikum zu betrachten. Es läßt sich zeigen, daß in jedem elektrostatischen mit einer Geschwindigkeit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (4)[5] bewegten System eine gewisse „elektromagnetische Bewegungsgröße“ besteht. Wenn wir diese nach Größe und Richtung durch einen Vektor Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (5) bezeichnen, so bestimmt sich das erwähnte Drehmoment durch das Vektorprodukt[6]

(1)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (6)

Wenn nun die Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (7)-Achse senkrecht zu den Kondensatorplatten gewählt wird, die Geschwindigkeit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (8) eine beliebige Richtung hat, und wenn Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (9) die in üblicher Weise berechnete Energie des Kondensators ist, dann sind die Komponenten von Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (10), bis zur 1. Ordnung genau, durch die folgenden Formeln gegeben[7]:

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (11)

Setzen wir diese Werte in (1) ein, so erhalten wir für die Komponenten des Drehmoments bis zu Größen zweiter Ordnung genau:

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (12)

Diese Ausdrücke zeigen, daß die Achse des Drehmoments in der Ebene der Platten, senkrecht zur Translation liegt. Wenn Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (13) der Winkel zwischen der Geschwindigkeit und der Normalen zu den Platten ist, so wird das Drehmoment Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (14); es sucht den Kondensator so zu drehen, daß die Platten sich parallel zur Erdbewegung einstellen.

Beim Apparat von Trouton und Noble saß der Kondensator am Balken einer Torsionswage von genügender Empfindlichkeit, um durch ein Drehmoment der erwähnten Größenordnung abgelenkt zu werden. Es konnte aber nichts derartiges beobachtet werden.

2. Die besprochenen Versuche sind nicht der einzige Grund, weshalb eine neue Behandlung der mit der Bewegung der Erde verbundenen Probleme wünschenswert ist. Poincaré[8] hat gegen die bisherige Theorie der optischen und elektrischen Erscheinungen bewegter Körper eingewandt, daß zur Erklärung des negativen Ergebnisses Michelsons eine neue Hypothese eingeführt werden mußte, und daß dies jedesmal notwendig werden könne, wenn neue Tatsachen bekannt würden. Sicherlich haftet diesem Aufstellen von besonderen Hypothesen für jedes neue Versuchsergebnis etwas Künstliches an. Befriedigender wäre es, konnte man mit Hilfe gewisser grundlegender Annahmen zeigen, daß viele elektromagnetische Vorgänge streng, d.h. ohne irgendwelche Vernachlässigung von Gliedern höherer Ordnung, unabhängig von der Bewegung des Systems sind. Vor einigen Jahren habe ich schon versucht, eine derartige Theorie[9] aufzustellen. Jetzt glaube ich den Gegenstand mit besserem Erfolg behandeln zu können. Die Geschwindigkeit wird nur der einen Beschränkung unterworfen, daß sie kleiner als die des Lichtes sei.

3. Ich gehe aus von den Grundgleichungen der Elektronentheorie.[10] Sei Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (15) die dielektrische Verschiebung im Äther, Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (16) die magnetische Kraft, Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (17) die Volumendichtigkeit der Ladung eines Elektrons, Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (18) die Geschwindigkeit eines Punktes eines solchen Teilchens und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (19) die elektrische Kraft, d.h. die auf die Einheitsladung gerechnete Kraft, die der Äther auf ein Volumenelement eines Elektrons ausübt. Wenn wir ein festes Koordinatensystem benutzen, so ist

(2)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (20)

Ich nehme nun an, daß das System sich als ganzes in der Richtung der Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (21)-Achse mit einer konstanten Geschwindigkeit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (22) bewegt, und bezeichne mit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (23) die Geschwindigkeit, die außerdem ein Punkt eines Elektrons haben möge; dann ist

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (24)

Wenn gleichzeitig die Gleichungen (2) auf Achsen bezogen werden, die sich mit dem System bewegen, so wird:

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (25)
Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (26)
Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (27)
Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (28)

4. Wir transformieren diese Formeln durch Einführung neuer Veränderlicher. Wir setzen

(3)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (29)

und verstehen unter Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (30) eine weitere Zahlengröße, deren Wert später angegeben werden soll. Als unabhängige Veränderliche nehme ich

(4)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (31)
(5)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (32)

und definiere zwei neue Vektoren Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (33) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (34) durch die Formeln

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (35)

Dafür können wir wegen (3) auch schreiben:

(6)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (36)

Der Koeffizient Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (37) soll eine Funktion von Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (38) sein, die für Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (39) den Wert 1 annimmt und für kleine Werte von Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (40) sich nur um Größen von der zweiten Ordnung von 1 unterscheidet.

Die Veränderliche Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (41) heiße „Ortszeit“; in der Tat wird sie für Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (42), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (43) identisch mit dem, was ich früher darunter verstand. Setzen wir schließlich

(7)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (44)
(8)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (45)

und deuten die letzteren Größen als Komponenten eines neuen Vektors Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (46), so nehmen die Gleichungen die folgende Form an:

(9)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (47)
(10)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (48)

Die Symbole Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (49) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (50) in (9) entsprechen Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (51) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (52) in (2), nur müssen die Differentiationen nach Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (53), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (54), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (55) durch die entsprechenden nach Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (56), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (57), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (58) ersetzt werden.[11]

5. Die Gleichungen (9) führen zu dem Schluß, daß die Vektoren Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (59) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (60) sich durch ein skalares Potential Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (61) und ein vektorielles Potential Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (62) darstellen lassen.

Diese Potentiale genügen den Gleichungen[12]

(11)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (63)
(12)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (64)

Die Vektoren Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (65) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (66) lassen sich folgendermaßen durch sie ausdrücken:

(13)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (67)
(14)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (68)

Das Symbol Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (69) ist eine Abkürzung für Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (70) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (71) bezeichnet einen Vektor, dessen Komponenten Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (72) sind; der Ausdruck Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (73) hat eine entsprechende Bedeutung.

Um die Lösungen von (11) und (12) in einfacher Form zu erhalten, nehmen wir Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (74), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (75), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (76) als Koordinaten eines Punktes Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (77) in einem Raum Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (78) und ordnen diesem Punkte für jeden Wert Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (79) die Werte Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (80), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (81), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (82), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (83) zu, die zu dem entsprechenden Punkte Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (84) des elektromagnetischen Systems gehören. Für einen bestimmten Wert Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (85) der vierten unabhängigen Veränderlichen sind die Potentiale Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (86) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (87) in dem Punkt Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (88) des Systems oder in dem entsprechenden Punkt Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (89) im Räume Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (90) durch die Gleichungen gegeben[13]:

(15)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (91)
(16)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (92)

Hierin ist Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (93) ein Raumelement in Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (94), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (95) seine Entfernung von Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (96), und die Klammem bezeichnen die Größe Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (97) und den Vektor Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (98), so wie sie in dem Element Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (99) für den Wert Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (100) der vierten unabhängigen Veränderlichen erscheinen.

Statt (15) und (16) können wir auch unter Berücksichtigung von (4) und (7) schreiben:

(17)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (101)
(18)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (102)

Dabei sind die Integrationen über das elektromagnetische System selbst zu erstrecken. Es ist wohl zu beachten, daß in diesen Gleichungen Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (103) nicht die Entfernung zwischen dem Element Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (104) und dem Punkt Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (105) bedeutet, für den die Berechnung ausgeführt werden soll. Ist das Element durch den Punkt Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (106) charakterisiert, so müssen wir setzen

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (107)

Wenn wir Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (108) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (109) für den Zeitpunkt bestimmen wollen, für den die Ortszeit in Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (110) gleich Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (111) ist, so müssen wir Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (112) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (113) den Wert geben, den sie im Element Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (114) bei der Ortszeit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (115) des Elementes besitzen.

6. Es genügt für unseren Zweck zwei Sonderfälle zu betrachten, zunächst den eines elektrostatischen Systemes, d. h. eines Systemes, in dem die Translation von der Geschwindigkeit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (116) die einzige Bewegung ist. In diesem Falle wird Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (117), und folglich wegen (12) Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (118). Ferner ist Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (119) von Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (120) unabhängig, sodaß sich die Gleichungen (11), (13) und (14) vereinfachen zu

(19)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (121)

Nachdem wir durch diese Gleichungen den Vektor Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (122) bestimmt haben, kennen wir auch die elektrische Kraft, die auf Elektronen des Systems wirkt. Wegen Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (123) nehmen die Gleichungen (10) für sie die Gestalt an

(20)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (124)

Das Ergebnis läßt sich in einfache Form bringen, wenn wir das bewegte System Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (125), um das es sich handelt, mit einem ruhenden System Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (126) vergleichen. Dieses soll aus Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (127) dadurch hervorgehen, daß wir die Strecken in der Richtung der Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (128)-Achse mit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (129) und die Strecken in der Richtung der Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (130)- und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (131)-Achse mit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (132) multiplizieren. Wir wählen für diese Deformation passend das Symbol Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (133). In diesem neuen System, das sich in dem obenerwähnten Raume Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (134) befinden möge, geben wir der Dichte den durch (7) bestimmten Wert Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (135), sodaß die Ladungen entsprechender Volumenelemente und entsprechender Elektronen in Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (136) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (137) gleich sind. Wir erhalten dann die auf die Elektronen des bewegten Systems Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (138) wirkenden Kräfte, wenn wir zunächst die entsprechenden Kräfte in Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (139) bestimmen und dann ihre Komponenten in der Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (140)-Richtung mit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (141) und die dazu senkrechten Komponenten mit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (142) multiplizieren. Wir drücken dies passend durch die Gleichung aus

(21)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (143)

Man bemerke außerdem, daß mit Hilfe des aus (19) berechneten Wertes Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (144) sich die elektromagnetische Bewegungsgröße im bewegten System, oder vielmehr ihre Komponente in der Bewegungsrichtung, leicht ausdrücken läßt. In der Tat zeigt die Gleichung

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (145)

daß

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (146)

Folglich wegen (6), da Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (147):

(22)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (148)

7. Beim zweiten Sonderfall betrachten wir ein Teilchen mit einem elektrischen Moment, also einen kleinen Raum Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (149) mit der Gesamtladung Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (150), aber solcher Dichteverteilung, daß die Integrale Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (151), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (152), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (153) von Null verschiedene Werte haben.

Es seien Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (154), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (155), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (156) die Koordinaten in bezug auf einen festen Punkt Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (157) des Teilchens — er heiße der Mittelpunkt —, und das elektrische Moment sei definiert als ein Vektor Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (158) mit den Komponenten

(23)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (159)

Dann ist

(24)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (160)

Werden Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (161), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (162), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (163) als unendlich klein betrachtet, so werden natürlich auch Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (164), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (165), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (166) unendlich klein. Wir vernachlässigen Quadrate und Produkte dieser sechs Größen.

Wir benutzen nun die Gleichung (17) zur Bestimmung des skalaren Potentiales Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (167) für einen äußeren Punkt Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (168) in endlicher Entfernung von dem polarisierten Teilchen, für den Augenblick, in dem die Ortszeit dieses Punktes einen bestimmten Wert Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (169) hat. Dabei geben wir dem Symbol Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (170), das sich in (17) auf den Zeitpunkt bezieht, für den die Ortszeit in Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (171) gleich Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (172) ist, eine etwas andere Bedeutung. Wir bezeichnen mit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (173) den Wert von Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (174) für den Mittelpunkt Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (175) und verstehen dann unter Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (176) den Wert der Dichte am Punkte Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (177) zu derjenigen Zeit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (178), bei der die Ortszeit von Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (179) gleich Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (180) ist.

Man erkennt aus (5), daß dieser Zeitpunkt früher ist als derjenige, auf den sich der Zähler in (17) bezieht, und zwar um

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (181)

Zeiteinheiten. In diesem letzten Ausdruck können wir für die Differentialquotienten ihre Werte im Punkte Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (182) einsetzen.

In (17) haben wir nun Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (183) durch

(25)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (184)

zu ersetzen, dabei bezieht sich Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (185) wieder auf die Zeit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (186). Wenn nun der Wert Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (187), für den die Berechnungen ausgeführt werden sollen, gewählt ist, wird diese Zeit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (188) eine Funktion der Koordinaten Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (189), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (190), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (191) des Aufpunktes Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (192) sein. Der Wert Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (193) hängt infolgedessen von diesen Koordinaten ab, und man sieht leicht, daß

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (194)

Deshalb wird (25) gleich

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (195)

Ferner muß, wenn wir weiterhin mit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (196) die oben Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (197) genannte Größe bezeichnen, der Faktor Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (198) durch

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (199)

ersetzt werden, sodaß schließlich im Integral (17) das Element Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (200) mit

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (201)

multipliziert wird.

Das ist einfacher als die ursprüngliche Form, weil weder Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (202) noch die Zeit, für welche die eingeklammerten Größen genommen werden müssen, von Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (203), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (204), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (205) abhängen. Benutzen wir (23) und bedenken, daß Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (206), so erhalten wir

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (207)

In dieser Gleichung sind alle eingeklammerten Größen für denjenigen Augenblick zu nehmen, für den die Ortszeit des Mittelpunktes des Teilchens gleich Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (208) ist.

Wir schließen diese Erwägungen mit der Einführung eines neuen Vektors Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (209), dessen Komponenten

(26)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (210)

sind. Gleichzeitig gehen wir zu Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (211), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (212), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (213), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (214) als unabhängigen Veränderlichen über. Das Schlußergebnis ist

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (215)

Die Transformation der Gleichung (18) für das Vektorpotential ist weniger schwierig, weil es den unendlich kleinen Vektor Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (216) enthält. Unter Berücksichtigung von (8), (24), (26) und (5) findet man

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (217)

Das von dem polarisierten Teilchen hervorgerufene Feld ist nun völlig bestimmt. Die Gleichung (13) führt auf

(27)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (218)

und der Vektor Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (219) ist durch (14) gegeben. Wir können ferner die Gleichungen (20) statt der ursprünglichen Gleichungen (10) anwenden, wenn wir die Kräfte betrachten wollen, die von dem polarisierten Teilchen auf ein ähnliches, in einiger Entfernung gelegenes ausgeübt werden. In der Tat können beim zweiten Teilchen, wie beim ersten, die Geschwindigkeiten Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (220) als unendlich klein gelten.

Man bemerke, daß die Gleichungen für ein ruhendes System in den gegebenen Formeln enthalten sind. Für ein solches System werden die Größen mit Akzenten identisch mit den entsprechenden ohne Akzente; außerdem werden Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (221) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (222) gleich 1. Die Komponenten von (27) sind gleichzeitig die der elektrischen Kraft, die das eine polarisierte Teilchen auf ein anderes ausübt.

8. Bis dahin haben wir nur die Fundamentalgleichungen ohne neue Annahmen benutzt. Ich nehme jetzt an, daß die Elektronen, die ich im Ruhezustand als Kugeln vom Radius Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (223) ansehe, ihre Dimensionen unter dem Einfluß einer Translation ändern, und zwar sollen die Dimensionen in der Bewegungsrichtung Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (224) mal und die in den dazu senkrechten Richtungen Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (225) mal kleiner werden.

Bei dieser Deformation, die durch Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (226) bezeichnet werden möge, soll jedes Volumenelement seine Ladung behalten.

Unsere Annahme läuft darauf hinaus, daß in einem elektrostatischen System Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (227), das sich mit einer Geschwindigkeit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (228) bewegt, alle Elektronen sich zu Ellipsoiden abflachen, deren kleine Achsen in der Bewegungsrichtung liegen. Wenn wir nun, um den Satz des § 6 anwenden zu können, das System der Deformation Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (229) unterwerfen, haben wir wieder Kugelelektronen vom Radius Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (230). Wenn wir ferner die relative Lage der Elektronenmittelpunkte in Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (231) durch die Deformation Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (232) ändern und in die so erhaltenen Punkte die Mittelpunkte ruhender kugelförmiger Elektronen legen, so erhalten wir ein System, das mit dem in § 6 besprochenen erdachten System Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (233) identisch ist. Die Kräfte in diesem System und die in Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (234) stehen in der Beziehung zueinander, die durch (21) vermittelt wird.

Zweitens nehme ich an, daß die Kräfte zwischen ungeladenen Teilchen, ebenso wie die Kräfte zwischen ungeladenen Teilchen und Elektronen, durch eine Translation in genau derselben Weise wie die elektrischen Kräfte in einem elektrostatischen System beeinflußt werden.

Mit anderen Worten: Wie auch die Natur der Teilchen eines ponderabelen Körpers sei, immer sollen — vorausgesetzt, daß sich die Teilchen nicht gegeneinander bewegen — die in einem ruhenden System Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (235) und einem bewegten Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (236) wirkenden Kräfte durch die Beziehung (21) miteinander verbunden sein, wenn, hinsichtlich der gegenseitigen Lage der Teilchen, Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (237) aus Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (238) durch die Deformation Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (239) und also Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (240) aus Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (241) durch die Deformation Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (242) erhalten wird.

Daher muß, wenn für ein Teilchen in Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (243) die resultierende Kraft verschwindet, das gleiche auch für das entsprechende Teilchen in Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (244) der Fall sein. Wir vernachlässigen die Wirkungen der Molekularbewegung und nehmen an, daß sich an jedem Teilchen eines festen Körpers die Anziehungen und Abstoßungen, die von der Umgebung auf das Teilchen ausgeübt werden, im Gleichgewicht befinden. Machen wir außerdem noch die Annahme, daß nur eine Gleichgewichtskonfiguration möglich ist, so können wir schließen, daß das System Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (245) von selbst in das System Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (246) übergeht, wenn man ihm die Geschwindigkeit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (247) erteilt. Mit anderen Worten, die Translation bewirkt die Deformation Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (248).

Der Fall der Molekularbewegung wird in § 12 betrachtet.

Man sieht leicht, daß die früher in Verbindung mit Michelsons Versuch gemachte Hypothese in der jetzt ausgesprochenen enthalten ist. Jedoch ist die gegenwärtige Hypothese allgemeiner, weil die einzige Beschränkung der Bewegung die ist, daß ihre Geschwindigkeit kleiner als die des Lichtes sein soll.

9. Wir sind jetzt in der Lage, die elektromagnetische Bewegungsgröße eines einzigen Elektrons zu berechnen. Der Einfachheit halber nehme ich die Ladung Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (249) als gleichmäßig über die Oberfläche verteilt an, solange das Elektron in Ruhe ist. Dann besteht eine Verteilung derselben Art im System Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (250), mit dem wir es in dem letzten Integral von (22) zu tun haben. Folglich wird

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (251)

und

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (252)

Man muß beachten, daß das Produkt Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (253) eine Funktion von Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (254) ist und daß aus Symmetriegründen der Vektor Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (255) die Translationsrichtung hat. Bezeichnen wir mit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (256) die Geschwindigkeit dieser Bewegung, so haben wir allgemein die Vektorgleichung

(28)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (257)

Nun zieht jede Veränderung in der Bewegung eines Systems eine entsprechende Änderung in der elektromagnetischen Bewegungsgröße nach sich und erfordert deshalb eine gewisse Kraft, die der Größe und Richtung nach durch

(29)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (258)

gegeben ist.

Die Gleichung (28) läßt sich streng nur auf den Fall einer gleichförmigen geradlinigen Translation anwenden. Wegen dieses Umstandes wird die Theorie rasch wechselnder Bewegungen eines Elektrons sehr schwierig — obgleich (29) immer gilt —, und zwar um so mehr, als die Hypothese in § 8 die Forderung einschließt, daß Größe und Richtung der Deformation sich fortwährend ändern. Es ist sogar kaum wahrscheinlich, daß die Form des Elektrons sich allein aus der Geschwindigkeit im betrachteten Augenblick bestimmt.

Trotzdem erhalten wir bei Annahme hinreichend langsamer Geschwindigkeitsänderung eine genügende Näherung, indem wir (28) für jeden Augenblick benutzen. Die Anwendung von (29) auf eine solche quasi-stationäre Translation, wie sie Abraham[14] genannt hat, ist sehr einfach. Sei Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (259) in einem bestimmten Augenblick die Beschleunigung in der Bahnrichtung und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (260) die dazu senkrechte Beschleunigung. Dann besteht die Kraft Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (261) aus zwei Komponenten, welche die Richtung dieser Beschleunigungen haben und durch

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (262) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (263)

gegeben sind, wenn

(30)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (264) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (265)

Folglich verhält sich das Elektron bei Vorgängen, bei welchen eine Beschleunigung in der Bewegungsrichtung auftritt, als ob es die Masse Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (266) hätte, bei Beschleunigung in einer zur Bewegung senkrechten Richtung, als ob es die Masse Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (267) besäße. Diese Größen Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (268) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (269) werden deshalb passend die „longitudinale“ und „transversale“ elektromagnetische Masse genannt. Ich nehme an, daß außerdem keine „wirkliche“ oder „materielle“ Masse besteht.

Da Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (270) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (271) sich von der Einheit um Größen der Ordnung Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (272) unterscheiden, finden wir für kleine Geschwindigkeiten

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (273)

Das ist die Masse, mit der man zu rechnen hat, wenn in einem System ohne Translation die Elektronen kleine Schwingungen ausführen. Wenn dagegen ein Körper, der sich mit der Geschwindigkeit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (274) in der Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (275)-Richtung fortbewegt, Sitz derartiger Elektronenschwingungen ist, müssen wir mit der durch (30) gegebenen Masse Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (276) rechnen, sobald wir die Schwingungen parallel zur Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (277)-Achse betrachten; dagegen kommt für Schwingungen parallel zu Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (278) oder Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (279) die Masse Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (280) in Betracht.

Also kurz

(31)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (281)

wenn das Zeichen Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (282) das bewegte, das Zeichen Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (283) das ruhende System anzeigt.

10. Wir können jetzt dazu übergehen, den Einfluß der Erdbewegung auf optische Erscheinungen in einem System durchsichtiger Körper zu untersuchen. Hierbei richten wir unsere Aufmerksamkeit auf die veränderlichen elektrischen Momente in den Teilchen oder „Atomen“ des Systems. Wir können auf diese Momente das in § 7 Gesagte anwenden. Der Einfachheit halber nehmen wir an, daß in jedem Teilchen die Ladung in einer gewissen Anzahl getrennter Elektronen konzentriert ist. Ferner sollen die „elastischen“ Kräfte, die an einem dieser Elektronen angreifen und zusammen mit den elektrischen Kräften seine Bewegung bestimmen, ihren Ausgangspunkt innerhalb der Begrenzung desselben Atomes haben.

Ich werde zeigen, daß man jedem in einem ruhenden System möglichen Bewegungszustand einen entsprechenden, gleichfalls möglichen Bewegungszustand in dem mit Translation begabten System zuordnen kann, wobei die Art der Zuordnung sich in folgender Weise charakterisieren läßt.

a) Seien Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (284), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (285), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (286), usw. die Mittelpunkte der Teilchen im System Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (287) ohne Translation. Wir vernachlässigen Molekularbewegungen und nehmen diese Punkte als ruhend an. Das Punktsystem Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (288), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (289), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (290), usw., das von den Mittelpunkten der Teilchen im bewegten System Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (291) gebildet wird, erhält man aus Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (292), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (293), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (294), usw. mit Hilfe einer Deformation Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (295). Entsprechend dem in § 8 Gesagten nehmen die Mittelpunkte von selbst diese Lagen Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (296), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (297), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (298), usw. ein, wenn sie ursprünglich, vor der Translation, die Lagen Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (299), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (300), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (301), usw. hatten.

Wir können uns vorstellen, daß jeder Punkt Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (302) im Raume des Systems Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (303) durch die erwähnte Deformation in einen bestimmten Punkt Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (304) von Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (305) übergeführt wird. Für zwei entsprechende Punkte Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (306) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (307) definieren wir entsprechende Zeitpunkte; der erste soll zu Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (308), der zweite zu Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (309) gehören. Wir setzen nämlich fest, daß die wahre Zeit im ersten Zeitpunkt gleich der aus (5) für den Punkt Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (310) bestimmten Ortszeit im zweiten Zeitpunkt sein soll. Unter entsprechenden Zeiten für zwei entsprechende Teilchen verstehen wir sich entsprechende Zeiten für die Mittelpunkte Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (311) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (312) dieser Teilchen.

b) Was den inneren Zustand der Atome betrifft, so nehmen wir an, daß die Konfiguration eines Teilchens Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (313) in Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (314) zu einer gewissen Zeit mit Hilfe der Deformation Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (315) aus der Konfiguration des entsprechenden Teilchens in Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (316) für den entsprechenden Zeitpunkt erhalten werde. Soweit diese Annahme sich auf die Form der Elektronen selbst bezieht, ist sie in der ersten Hypothese von § 8 enthalten.

Wenn wir von einem tatsächlich bestehenden Zustand im System Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (317) ausgehen, haben wir offenbar durch die Festsetzungen a) und b) einen Zustand des bewegten Systems Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (318) vollständig bestimmt. Doch bleibt die Frage offen, ob dieser Zustand auch ein möglicher ist.

Um das zu entscheiden, bemerken wir zunächst, daß die elektrischen Momente, die nach unserer Annahme im bewegten System auftreten und die wir mit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (319) bezeichnen wollen, bestimmte Funktionen der Koordinaten Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (320), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (321), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (322) der Mittelpunkte Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (323) der Teilchen (oder, wie wir sagen wollen, der Koordinaten der Teilchen) und der Zeit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (324) sind. Die Gleichungen, welche die Beziehungen zwischen Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (325) einerseits und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (326), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (327), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (328), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (329) andererseits ausdrücken, können durch andere Gleichungen ersetzt werden, die den aus (26) bestimmten Vektor Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (330) und die durch (4) und (5) definierten Größen Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (331), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (332), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (333), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (334) enthalten.

Wenn nun in einem Teilchen Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (335) des bewegten Systems, dessen Koordinaten Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (336), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (337), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (338) sind, zur Zeit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (339) oder zur Ortszeit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (340) ein elektrisches Moment Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (341) besteht, so wird nach den Annahmen a) und b) in dem anderen System in einem Teilchen mit den Koordinaten Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (342), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (343), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (344) und zur wahren Zeit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (345) ein Moment bestehen, das gerade durch den durch (26) bestimmten Vektor Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (346) vorgestellt wird. Man sieht in dieser Weise, daß die Gleichungen zwischen Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (347), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (348), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (349), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (350), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (351) für beide Systeme dieselben sind, mit dem einzigen Unterschied, daß für das System Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (352) ohne Translation diese Zeichen das Moment, die Koordinaten und die wahre Zeit bedeuten, während sie für das bewegte System eine andere Bedeutung haben. Denn hier sind Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (353), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (354), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (355), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (356), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (357) mit dem Moment Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (358), den Koordinaten Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (359), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (360), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (361) und der allgemeinen Zeit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (362) durch die Beziehungen (26), (4) und (5) verbunden.

Es ist bereits gesagt, daß Gleichung (27) auf beide Systeme Anwendung findet. Der Vektor Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (363) ist folglich in Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (364) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (365) der gleiche unter der Voraussetzung, daß wir immer entsprechende Stellen und Zeiten vergleichen. Doch hat der Vektor nicht in beiden Fällen dieselbe Bedeutung. In Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (366) stellt er die elektrische Kraft dar, in Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (367) hängt er mit dieser Kraft durch (20) zusammen. Wir können deshalb schließen, daß die in Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (368) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (369) auf entsprechende Teilchen zu entsprechenden Zeiten wirkenden elektrischen Kräfte miteinander durch (21) verknüpft sind. Ziehen wir unsere Annahme b) in Verbindung mit der zweiten Hypothese von § 8 heran, so gilt die gleiche Beziehung zwischen den „elastischen“ Kräften. Die Gleichung (21) kann folglich auch als Ausdruck der Beziehung zwischen den an entsprechenden Elektronen zu entsprechenden Zeiten wirkenden Gesamtkräften angesehen werden.

Offenbar ist nun der im bewegten System vorausgesetzte Zustand dann wirklich möglich, wenn in Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (370) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (371) die Produkte der Masse Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (372) und der Beschleunigung eines Elektrons zueinander in derselben Beziehung stehen, wie die Kräfte, d.h. wenn

(32)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (373)

Nun gilt für die Beschleunigungen

(33)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (374)

was sich aus (4) und (5) ableiten läßt. Verbinden wir dieses Ergebnis mit (32), so erhalten wir für die Massen

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (375)

Ein Vergleich mit (31) zeigt, daß für beliebige Werte von Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (376) diese Bedingung immer befriedigt ist hinsichtlich der Massen, mit welchen wir bei den zu der Translationsrichtung senkrechten Schwingungen zu rechnen haben. Wir haben also Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (377) nur der einzigen Bedingung zu unterwerfen:

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (378)

Wegen (3) ist aber

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (379)

sodaß

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (380)

Der Wert der Konstanten muß 1 sein, weil wir schon wissen, daß für Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (381) Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (382) wird.

Wir werden also zu der Annahme geführt, daß der Einfluß einer Translation auf Größe und Gestalt (eines einzelnen Elektrons und eines ponderablen Körpers als Ganzen) auf die Dimensionen in der Bewegungsrichtung beschränkt bleibt, und zwar werden diese Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (383)-mal kleiner als im Ruhezustand. Nehmen wir diese Hypothese zu den bereits gemachten hinzu, so sind wir sicher, daß zwei Zustände möglich sind, der eine im bewegten System, der andere im gleichen ruhenden System, die sich in der früher gekennzeichneten Weise entsprechen. Übrigens ist dieses Entsprechen nicht auf die elektrischen Momente der Teilchen beschränkt. In entsprechenden Punkten, die entweder im Äther zwischen den Teilchen oder in dem die ponderablen Körper umgebenden Äther liegen, finden wir für entsprechende Zeiten denselben Vektor Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (384) und, wie man leicht zeigt, denselben Vektor Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (385). Zusammenfassend können wir sagen: Wenn in dem System ohne Translation ein Bewegungszustand auftritt, für den an einem bestimmten Orte die Komponenten von Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (386), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (387) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (388) gewisse Funktionen der Zeit sind, dann kann im gleichen System, nachdem es in Bewegung gesetzt (und folglich deformiert) ist, ein Bewegungszustand auftreten, bei dem an dem entsprechenden Orte die Komponenten von Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (389), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (390) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (391) dieselben Funktionen der Ortszeit sind.

Nur ein Punkt fordert noch genauere Erwägung. Da die Werte der Massen Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (392) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (393) aus der Theorie der quasi-stationären Bewegung abgeleitet sind, so erhebt sich die Frage, ob wir mit ihnen bei den schnellen Schwingungen des Lichtes rechnen dürfen. Nun findet man bei genauerer Betrachtung, daß die Bewegung eines Elektrons als quasi-stationär behandelt werden kann, wenn sie sich nur um wenig ändert während der Zeit, in der sich eine Lichtwelle um eine Strecke von der Länge des Durchmessers fortbewegt. Das trifft bei optischen Erscheinungen zu, weil der Durchmesser im Vergleich zur Wellenlänge außerordentlich klein ist.

11. Man sieht leicht, daß die vorgetragene Theorie eine große Zahl von Tatsachen erklärt.

Betrachten wir zunächst ein System ohne Translation, für das in einigen Teilen ständig Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (394) Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (395) Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (396) ist. Dann haben wir im entsprechenden Zustand des bewegten Systems in entsprechenden Teilen (oder, wie wir sagen können, in den gleichen Teilen des deformierten Systems) Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (397), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (398), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (399). Da diese Gleichungen Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (400), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (401), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (402) nach sich ziehen, wie man aus (26) und (6) erkennt, bleiben offenbar alle Teile, die dunkel waren, als das System ruhte, auch dunkel, nachdem es bewegt wurde. Es ist deshalb unmöglich, einen Einfluß der Erdbewegung auf irgend welche optischen, mit einer terrestrischen Lichtquelle gemachten Versuche zu entdecken, bei welchen es sich um die Beobachtung der geometrischen Verteilung von Licht und Dunkelheit handelt. Viele Interferenz- und Beugungsversuche gehören hierher.

Wenn zweitens in zwei Punkten eines Systems Lichtstrahlen von gleichem Polarisationszustande sich in der gleichen Richtung fortpflanzen, so läßt sich zeigen, daß das Verhältnis zwischen den Amplituden in diesen Punkten durch eine Translation nicht geändert wird. Diese Bemerkung findet auf solche Versuche Anwendung, bei denen die Intensitäten in benachbarten Teilen des Gesichtsfeldes verglichen werden.

Die eben gemachten Schlüsse bestätigen frühere Ergebnisse, die aber durch Überlegungen erhalten waren, bei denen Größen zweiter Ordnung vernachlässigt wurden. Sie enthalten auch eine Erklärung von Michelsons negativem Ergebnis, und zwar allgemeiner als die früher gegebene und der Form nach etwas von ihr verschieden. Sie zeigen ferner, warum Rayleigh und Brace keine Anzeichen einer durch die Erdbewegung hervorgerufenen Doppelbrechung beobachten konnten.

Das negative Resultat der Versuche von Trouton und Noble wird sofort klar, wenn wir die Hypothesen des § 8 heranziehen. Aus ihnen und aus unserer letzten Annahme (§ 10) läßt sich schließen, daß die Translation nichts anderes bewirkt als eine Kontraktion des ganzen Systems der Elektronen und der anderen Teilchen, aus denen sich der geladene Kondensator, der Balken und der Faden der Drehwage zusammensetzen. Eine solche Kontraktion gibt aber keinen Anlaß zu einer merkbaren Richtungsänderung.

Es braucht kaum bemerkt zu werden, daß ich diese Theorie mit allem Vorbehalt gebe. Obgleich sie nach meiner Meinung allen gut verbürgten Tatsachen gerecht wird, führt sie zu einigen Folgerungen, die sich noch nicht durch den Versuch stützen lassen. Z.B. folgt aus der Theorie, daß das Ergebnis des Michelson-Versuches negativ bleiben muß, wenn man die interferierenden Lichtstrahlen durch einen ponderablen durchsichtigen Körper hindurchgehen läßt.

Von vornherein kann man von unserer Hypothese über die Kontraktion der Elektronen weder sagen, daß sie plausibel noch daß sie unzulässig ist. Was wir über die Natur der Elektronen wissen, ist sehr wenig, und das einzige Mittel, um vorwärts zu kommen, besteht darin, solche Hypothesen zu prüfen, wie ich sie hier gemacht habe. Natürlich ergeben sich Schwierigkeiten, z.B. sobald wir die Rotation der Elektronen betrachten. Vielleicht werden wir annehmen müssen, daß bei Erscheinungen, bei denen im ruhenden System kugelförmige Elektronen um einen Durchmesser rotieren, die einzelnen Punkte der Elektronen im bewegten System elliptische Bahnen beschreiben, die in der § 10 angegebenen Weise den Kreisbahnen des Ruhefalles entsprechen.

12. Wir müssen noch einige Worte über die Molekularbewegung sagen. Wir können uns denken, daß auch Körper, bei denen sie einen merklichen oder gar überwiegenden Einfluß hat, denselben Deformationen unterworfen sind, wie die Systeme mit konstanter relativer Lage der Teilchen, von denen wir bisher gesprochen haben. In der Tat können wir uns in zwei Molekularsystemen Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (403) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (404), von denen nur das zweite eine Translation hat, einander derart entsprechende Molekularbewegungen denken, daß, wenn ein Teilchen in Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (405) eine bestimmte Lage zu einer bestimmten Zeit hat, ein Teilchen in Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (406) zur entsprechenden Zeit die entsprechende Lage annimmt. Stellen wir uns dies vor, so können wir die Beziehung (33) zwischen den Beschleunigungen in allen den Fällen benutzen, für welche die Geschwindigkeit der Molekularbewegung sehr klein im Verhältnis zu Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (407) ist. In diesen Fällen können die Molekularkräfte durch die relative Lage als bestimmt gelten, unabhängig von den Geschwindigkeiten der Molekularbewegung. Wenn wir uns endlich diese Kräfte auf so kleine Entfernungen beschränkt denken, daß für aufeinander wirkende Teilchen die Differenz der Ortszeiten vernachlässigt werden kann, so bildet ein Teilchen zusammen mit denen, die in seinem Anziehungs- oder Abstoßungsbereich liegen, ein System, das die oft erwähnte Deformation erleidet. Wegen der zweiten Hypothese des § 8 können wir deshalb Gleichung (21) auf die an dem Teilchen angreifende resultierende Molekularkraft anwenden. Folglich wird die richtige Beziehung zwischen den Kräften und den Beschleunigungen in beiden Fällen bestehen, wenn wir annehmen, daß die Massen aller Teilchen durch eine Translation in demselben Grade beeinflußt werden wie die electromagnetischen Massen der Elektronen.

13. Die Werte (30), die ich für die longitudinale und transversale Masse eines Elektrons als Funktionen der Geschwindigkeit gefunden habe, stimmen nicht mit den früher von Abraham erhaltenen überein. Der Grund ist allein darin zu suchen, daß in Abrahams Theorie die Elektronen als Kugeln von unveränderlichen Dimensionen behandelt werden. Nun sind Abrahams Ergebnisse, was die transversale Masse angeht, in bemerkenswerter Weise durch Kaufmanns Messungen der Ablenkung von Radiumstrahlen im elektrischen und magnetischen Felde bestätigt worden. Wenn ich nicht einen sehr ernsten Einwand gegen meine Theorie bestehen lassen will, muß ich zeigen können, daß diese Messungen mit meinen Werten nicht weniger gut als mit den Abrahamschen übereinstimmen.

Ich bespreche zunächst zwei Meßreihen, die Kaufmann[15] im Jahre 1902 veröffentlicht hat. Aus jeder Reihe hat er zwei Größen Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (408) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (409), die „reduzierten“ elektrischen und magnetischen Abweichungen abgeleitet, die mit dem Verhältnis Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (410) wie folgt zusammenhängen:

(34)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (411)

Die Funktion Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (412) hat einen solchen Wert, daß die transversale Masse gleich

(35)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (413)

wird; Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (414) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (415) sind für jede Reihe Konstante.

Aus der zweiten Gleichung (30) geht hervor, daß meine Theorie auch zu einer Gleichung der Form (35) führt; es muß nur Abrahams Funktion Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (416) durch

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (417)

ersetzt werden.

Meine Theorie verlangt also, daß nach Einsetzung dieses Wertes für Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (418) in (34) diese Gleichungen noch gelten. Natürlich dürfen wir, um eine gute Übereinstimmung zu erhalten, Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (419) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (420) andere Werte erteilen als Kaufmann; ferner dürfen wir für jede Messung einen geeigneten Wert der Geschwindigkeit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (421) oder des Verhältnisses Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (422) annehmen. Schreiben wir für die neuen Werte Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (423), Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (424) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (425), so können wir (34) in der Form ansetzen

(36)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (426)

und

(37)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (427)

Um seine Gleichungen zu prüfen, wählte Kaufmann einen solchen Wert für Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (428), daß, wenn er damit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (429) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (430) aus (34) berechnete, die für die letztere Zahl gefundenen Werte in jeder Reihe möglichst genau konstant blieben. Diese Konstanz war der Beweis für genügende Übereinstimmung.

Ich habe ein ähnliches Verfahren angewandt, wobei ich mich einiger der von Kaufmann berechneten Zahlen bedienen konnte. Ich habe für jede Messung den Wert des Ausdrucks

(38)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (431)

berechnet, den man erhält, wenn man (37) mit der zweiten Gleichung (34) kombiniert. Die Werte für Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (432) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (433) sind den Kaufmannschen Tabellen entnommen, und für Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (434) habe ich den von ihm gefundenen Wert Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (435) mit Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (436) multipliziert genommen. Den Koeffizienten Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (437) wählte ich dabei in der Weise, daß für die Größe (38) eine gute Konstanz erzielt wurde. Die Ergebnisse finden sich in den folgenden Tabellen, die den Tabellen III und IV in Kaufmanns Arbeit entsprechen.

III.Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (438)
Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (439)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (440)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (441)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (442)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (443)
0,8510
0,7660
0,7270
0,6615
0,6075
2,147
1,860
1,780
1,660
1,595
1,721
1,736
1,725
1,727
1,655
0,794
0,715
0,678
0,617
0,567
2.246
2,258
2,256
2,256
2,175
IV.Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (444)
Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (445)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (446)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (447)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (448)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (449)
0,963
0,949
0,933
0,883
0,860
0,830
0,801
0,777
0,752
0,732
3,230
2,860
2,730
2,310
2,195
2,060
1,960
1,890
1,830
1,785
8,12
7,99
7,46
8,32
8,09
8,13
8,13
8,04
8,02
7,97
0,919
0,905
0,890
0,842
0,820
0,792
0,764
0,741
0,717
0,698
10,36
09,70
09,28
10,36
10,15
10,23
10,28
10,20
10,22
10,18

Wie man sieht, ist die Konstanz von Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (450) nicht weniger befriedigend als die von Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (451), umsomehr als in jedem Fall Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (452) nur aus zwei Messungen bestimmt worden ist. Der Koeffizient ist so gewählt worden, daß für die zwei Beobachtungen, die in Tabelle III an erster und vorletzter Stelle und in Tabelle IV an erster und letzter Stelle stehen, die Werte von Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (453) denen von Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (454) proportional werden.

Ich betrachte jetzt zwei einer späteren Veröffentlichung Kaufmanns[16] entnommene Meßreihen, die von Runge[17] nach der Methode der kleinsten Quadrate durchgerechnet worden sind. Dabei sind die Koeffizienten Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (455) undElektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (456) so bestimmt worden, daß die für jedes beobachtete Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (457) aus Kaufmanns Gleichungen (34) berechneten Werte von Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (458) möglichst gut mit den beobachteten Werten von Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (459) übereinstimmen.

Ich habe aus derselben Bedingung und gleichfalls nach der Methode der kleinsten Quadrate die Koeffizienten Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (460) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (461) der Gleichung

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (462)

bestimmt, die aus meinen Gleichungen (36) und (37) abgeleitet werden kann. Wenn ich Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (463) und Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (464) kenne, finde ich Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (465) für jede Messung mit Hilfe der Beziehung

Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (466)

Für zwei Platten, auf denen Kaufmann die elektrische und magnetische Ablenkung gemessen hat, sind die Ergebnisse die folgenden, wobei die Abweichungen in Zentimetern angegeben sind.

Platte Nr. 15.Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (467)
Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (468)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (469)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (470)
beobachtetberechnet
von R.
Diff.berechnet
von L.
Diff.berechnet von
R.L.
0,1495
0.1990
0,2475
0,2960
0,3435
0,3910
0,4370
0,4825
0,5265
0,0388
0,0548
0,0716
0,0896
0,1080
0,1290
0,1524
0,1788
0,2033
0,0404
0,0550
0,0710
0,0887
0,1081
0,1297
0,1527
0,1777
0.2039
— 16
02
+ 0 6
+ 0 9
01
07
03
+ 011
06
0,0400
0,0552
0,0715
0,0895
0,1090
0,1305
0,1532
0,1777
0,2033
— 12
04
+ 0 1
+ 0 1
— 10
— 15
08
+ 011
0 0 0
0,987
0,964
0,930
0,889
0,847
0,804
0,763
0,724
0,688
0,951
0,918
0,881
0,842
0,803
0,763
0,727
0,692
0,660
Platte Nr. 19.Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (471)
Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (472)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (473)Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (474)
beobachtetberechnet
von R.
Diff.berechnet
von L.
Diff.berechnet von
R.L.
0,1495
0,1990
0,2470
0,2960
0,3435
0,3910
0,4370
0,4825
0,5265
0,0404
0,0529
0,0678
0,0834
0,1019
0,1219
0,1429
0,1660
0,1916
0,0388
0,0527
0,0675
0,0842
0,1022
0,1222
0,1434
0,1665
0,1906
+ 016
+ 0 2
+ 0 3
08
03
03
05
05
+ 010
0,0379
0,0522
0,0674
0,0844
0,1026
0,1226
0,1437
0,1664
0,1902
+ 025
+ 0 7
+ 0 4
— 10
07
07
08
04
+ 014
0,990
0,969
0,939
0,902
0,862
0,822
0,782
0,744
0,709
0,954
0,923
0,888
0,849
0,811
0,773
0,736
0,702
0,671


Ich habe keine Zeit gefunden, die übrigen Tabellen in Kaufmanns Arbeit durchzurechnen. Da sie, ebenso wie die Tabelle für Platte 15, mit einer ziemlich großen negativen Differenz zwischen den aus den Beobachtungen abgeleiteten und den von Runge berechneten Werten Elektromagnetische Erscheinungen – Wikisource (475) anfangen, können wir eine genügende Übereinstimmung mit meinen Formeln erwarten.

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