Столкновение авторитетов
Минковского, возникшей в начале прошлого века во время становления
теории относительности, в которой используется пространство-время Германа Минковского. В теории относительности
пространство и время перепутываются, а вслед за ними перепутываются энергия с импульсом, которые образуют своеобразную
матрицу - тензор. Импульс частицы или электромагнитной волны определяет с какой силой она будет давить, отражаясь от
зеркала. В 1908 году Минковский предположил, что импульс электромагнитной волны в прозрачной среде вроде стекла
увеличивается по сравнению с вакуумом пропорционально ее показателю преломления. Но годом позже не менее известный в те
годы немецкий ученый Макс Абрагам аргументированно заключил, что импульс волны в среде не увеличивается, а наоборот
уменьшается, и вместо того, чтобы умножать, его следует делить на показатель преломления.
Проблема не раз
привлекала внимание экспериментаторов и, несмотря на трудности измерений крайне малого давления света, были получены
достаточно надежные результаты. Итог столетних усилий был подведен в прошлом году в большом обзоре австралийских
специалистов из Университета Квинсленда, опубликованном в авторитетном журнале Reviews of Modern Physics. Авторы пришли
к выводу, что оба авторитета правы и можно пользоваться любыми формулами, между которыми ни один эксперимент не позволит
найти отличий. Дело в том, что электромагнитная волна в среде вызывает в ней напряжения, и есть определенный произвол в
том, как делить энергию и импульс между электромагнитной волной и средой. Если тензор Абрагама или Минковского дополнить
подходящим тензором для среды, то вычисленные с их помощью наблюдаемые силы будут всегда одинаковы.
Но далеко не
все согласны с этими выводами. В новых элегантно простых экспериментах китайские ученые свободно подвешивали кварцевое
оптическое волокно диаметром в половину микрона и длиной полтора миллиметра. Сверху в волокно стреляли мощным импульсом
красного лазера с длительностью 270 мс и длиной волны 650 нм. Авторы полагали, что когда свет покидает волокно снизу, то
его импульс, по Минковскому, должен уменьшиться и растянуть волокно, а по Абрагаму, наоборот - импульс в воздухе
увеличится и толкнет кончик волокна вверх.
Опыт показал справедливость второго сценария - после каждого импульса
волокно слегка изгибалось.
Однако специалисты считают, что под внешней простотой и убедительностью экспериментов с
оптическим волокном скрывается масса нюансов. Например, импульс достаточно мощный и неизбежно нагревает волокно. Поэтому
еще предстоит убедиться, что это не тепловые эффекты ответственны за изгиб волокна, который может быть вызван и массой
других причин. Есть и другие недавние эксперименты, вроде бы свидетельствующие в пользу формулы Минковского. Остается
надеяться, что для окончательного разрешения проблемы Абрагама-Минковского не потребуется еще сотня лет. ГА
