Важность этого события несомненна для теоретической физики ХХ столетия. Дж. Дж. Томсоном впервые была дана оценка величины отношения массы к величине электрического заряда частиц катодных лучей по визуальным причинам, позднее отождествленных с электроном. В современной физике масса и заряд электрона являются фундаментальными константами и служат основой определения многих других. Фундаментальные константы входят в уравнения из самых различных областей физики, демонстрируя тем самым свою универсальную природу. В силу этого эти константы являются основным инструментом, позволяющим сравнить теорию с экспериментом.
История6 открытия электрона это прежде всего история почти трехсотлетней дискуссии о природе электричества. «Скажите мне, что такое электричество, и я объясню Вам все остальное» В. Томсон. Это итог этих дискуссий, т.е. до сих пор по существу об электричестве и его природе неизвестно почти ничего.
Согласно современным академическим представлениям (САП) традиционной физики элементарных частиц: электрон стабильная отрицательно заряженная элементарная частица, одна из основных единиц вещества. Заряд электрона равен 1,602176487 ×1019 Кл (или 4,80320427 ×1010 ед. СГСЭ в системе СГС); масса примерно в 1836 раз меньше массы протона и равна 9,10938356 х 1031 кг. Электрон считается неделимым и бесструктурным, участвует в слабых, электромагнитных и гравитационных взаимодействиях.
Ярким примером участия электрона в слабых взаимодействиях является бета-распад.
Движение свободных электронов определяет такие явления, как электрический ток в вакууме. В металлических проводниках до сих пор отсутствует определение электрического тока. Представления об электроне гипотетичны,противоречивы и имеют ошибки нарушения причинно-следственных связей. Масса электрона в САП определяется, как часть массы другой частицы протона, чья масса, в свою очередь, является продуктом взаимодействия с бозоном Хиггса после Большого взрыва. Никто еще не привел доказательства, что электрический заряд электрона соответствует выше приведенному значению 1,602176487 ×1019 Кл. Электрон является основным структурным элементом атома вещества.
Важным и вполне закономерным шагом на пути изучения электрических явлений был переход от качественных визуальных наблюдений к установлению количественных связей и закономерностей, к разработке основ электричества. Наиболее значительный вклад в решение этих проблем был сделан американским ученым Б. Франклином (17061790 г.г.) и петербургскими академиками М. В. Ломоносовым (1711 1765 г.г.) и Г. В. Рихманом (1711 1753 г.г.), а также М. Фарадеем, Д. Кили и Н. Тесла.
Б. Франклин является автором первой теории об электричестве, так называемой «унитарной теории»7 электричества. Он пришел к выводу, что электричество представляет собой жидкость (только одного рода), состоящую из «чрезвычайно неуловимых частиц». Таким образом, он впервые высказал предположение о материальном характере электричества. Он также вводит понятие положительного и отрицательного заряда. Согласно его представлениям, когда янтарную палочку натирают мехом, часть электричества переносится от палочки к меху, порождая недостаток электричества на янтарной палочке и его избыток на мехе. Недостаток электричества Франклин определил, как отрицательное электричество, а избыток как положительное. Количество электричества (положительного или отрицательного), заключенного в любом теле, он назвал электрическим зарядом тела. Франклин ввел также фундаментальную гипотезу закон сохранения электрического заряда. Электрический заряд никогда не возникает (из ничего) и не исчезает он только передается (от одного тела к другому). В представлении Франклина понятия отрицательное и положительное электричество понимаются, как его недостаток и избыток, что не тождественно математическому понятию меньше нуля или больше нуля.
Наиболее интересны представления об электричестве на 1891 год Н. Теслы8, которые представлены цитатой из его лекции:
«ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ К МЕТОДАМ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ»
Наиболее интересны представления об электричестве на 1891 год Н. Теслы8, которые представлены цитатой из его лекции:
«ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ К МЕТОДАМ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ»
«Нет предмета более увлекательного, более достойного изучения, чем природа. Понять этот великий механизм, открыть действующие силы и законы, которые им управляют вот высшая цель человеческого разума.
Природа хранит во вселенной бесконечную энергию. Вечный приемник и передатчик этой бесконечной энергии эфир9. Признание существования эфира, а также функций, которые он выполняет вот один из важнейших результатов современных научных исследований. Один только отказ от идеи действия на расстоянии, предположение существования среды, заполняющей собой все пространство и связующей всю грубую материю, избавило умы мыслителей от извечного сомнения, и, открыв новые горизонты новые непредвиденные возможности, возродило живой интерес к давно знакомым нам явлениям. Это явилось великим шагом на пути понимания сил природы и их многообразного проявления перед нашими чувствами. Для просвещенного ученого физика это было тем же, что для варвара понимание устройства огнестрельного оружия или парового двигателя. Явления, на которые мы привыкли смотреть как на некие чудеса, неподдающееся объяснению, теперь предстают перед нами в ином свете. Разряд индукционной катушки, свечение лампы накаливания, проявления механических сил электрических токов и магнитов теперь уже не за пределами нашего понимания; наблюдение этих явлений теперь вместо непонимания наводит наш разум на мысли о простом механизме, и хотя о его доподлинной природе можно пока лишь строить догадки, все же мы знаем, что истина уже недолго будет сокрыта от нас, и инстинктивно чувствуем, как на нас понимание нисходит. Мы все так же восхищаемся этими красивыми явлениями, необыкновенными силами, но мы уже более не бессильны перед ними; мы можем в определенной мере объяснить их, и мы надеемся в конце концов разгадать эту тайну, которая окружает нас.
Насколько глубоко мы сможем постичь окружающий нас мир. Эта мысль волнует каждого исследователя природы. Несовершенство наших ощущений не дает нам понять невидимое строение материи, и астрономия эта величайшая и точнейшая из естественных наук, может лишь описывать происходящее непосредственно рядом с нами; мы ничего не знаем о далеких уголках безграничной вселенной, с её бесчисленными звездами и светилами. Но сила духа может вести нас далеко за пределы восприятия наших чувств, и мы можем надеяться, что даже эти неизвестные миры безгранично маленькие и большие в определенной мере откроются нам. И все равно, даже если бы достигли этих знаний, пытливый ум нашел бы препятствие, возможно, непреодолимое совершенно, к истинному пониманию того, что кажется существующим, только лишь видимость чего и есть единственный и очень шаткий фундамент всей нашей философии. Из всех форм неизмеримой, всепроникающей природной энергии, которая беспрестанно и постоянно меняется и движется, и подобно душе оживляет инертную вселенную, электричество и магнетизм являются самыми пленительными. Действие гравитации, тепла и света мы наблюдаем ежедневно, быстро привыкаем к ним, и очень скоро они перестают удивлять и восхищать нас; но электричество и магнетизм, с их загадочной взаимосвязью, с их, по-видимому, дуалистическим характером, уникальным среди всех сил природы, с их феноменами притяжений, отталкиваний и вращений, странными проявлениями таинственных агентов, возбуждают ум и стимулируют к размышлениям и исследованиям. Что есть электричество и что есть магнетизм? Эти вопросы задаются снова и снова.
Над этой проблемой неустанно бились самые талантливые умы, но вопрос так пока и не получил полного ответа. Но хотя даже и сегодня мы не можем сформулировать, что же есть эти необычные силы, все же мы существенно продвинулись в направлении решения данной проблемы. Сейчас мы уверены в том, что электрическое явление и магнетизм являются составляющими эфира и, возможно, мы найдем доказательства утверждению, что действия статического электричества это действие эфира под давлением, а явления динамического электричества и электромагнетизм это действие эфира в движении. Но и это предположение не дает ответа на вопрос, что же такое электричество и магнетизм.