СОМНИТЕЛЬНЫЕ «ПОДВИГИ» В СОВРЕМЕННОЙ КЛАССИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОДИНАМИКЕ ВОПРЕКИ ПОДХОДУ УМОВА, А ТАКЖЕ   И ЗДРАВОМУ СМЫСЛУ

  Полный текст - http://osh9.narod.ru/cl/um3.htm

   И к чему же привела недооценка теоретических работ Умова в фундаментальной физике? Да, ни к чему хорошему. С вектором Умова-Пойнтинга в электромагнетизме – в этой самой хорошо проверенной теории (по Р. Фейнману) и которая должна функционировать как очень хорошие точные часы (по А.Л. Шаляпину) возникает порой полная неразбериха. Мало того, что про Умова стали попросту забывать и называть этот вектор просто вектором Пойнтинга. Но этого еще мало. Вектор Умова-Пойнтинга стали пристраивать куда угодно и даже к постоянным электрическим и магнитным полям (авт.).

   Так, автор учебника "Электричество" С.Г. Калашников [1] приходит к совершенно диковинным выводам. Оказывается, что электрическая энергия в провод поступает не от источника тока или напряжения, не из сетевой розетки 220 в, а неведомо откуда - с боковых поверхностей электрического провода, куда эту энергию мы вовсе и не заводили (авт.). Ту же самую печальную картину мы наблюдаем в Курсе общей физики И.В. Савельева (т. 2) [2] и даже у знаменитого Р. Фейнмана в его лекциях по классической электродинамике (вып. 6) [3]. Даже трудно себе вообразить, по какому же пути пойдет энергия, к примеру, от электрической батарейки, включенной в электрическую цепь, и каким путем будет заходить эта энергия в электрический конденсатор! Правда, в отличие от всех других авторов, Фейнман выражает крайнее недоумение данной сложившейся ситуацией.

   А ведь вектор Умова-Пойнтинга, по его точному определению, относится только к поперечным электромагнитным волнам, т.е. как частный случай вектора Умова. С другой стороны, вектор Умова характеризует потоки любой волновой, тепловой и других видов энергии.

   Интересно здесь вспомнить представления некоторых современных теоретиков, которые выносят электрические и электромагнитные явления из разряда механических процессов. Получается так, что электрические и электромагнитные силы, которые составляют основу механики Ньютона, становятся по воле новых теоретиков немеханическими параметрами движения материи (авт.).

   Теперь, в начале ХХI века, даже страшно подумать о том, что все физики со времен Максвелла и до нашего времени упустили самый "малый пустячок" в электромагнетизме – в этой самой хорошо проверенной теории (по Фейнману). Этот "пустячок" заключается в том, что в электрическом проводе или в плоском вакуумном конденсаторе электрическая энергия передается не фотонами, тем более - не "виртуальными фотонами", и не вектором Умова-Пойнтинга, а самым обычным вектором Умова, т.е. продольными электрическими волнами [4]. Более того, эти самые продольные электрические волны, промодулированные по амплитуде, все пытаются представить как "токи смещения" Максвелла, хотя тот и не настаивал на реальном существовании подобных токов (авт.).

   А.Л. Шаляпин вспоминает, что при беседе с одним из инженеров, а также с преподавателем по классической электродинамике, те пытались пристроить вектор Умова-Пойнтинга, чтобы объяснить причину ускорения электрона в электрическом поле. При этом приводились примерно такие соображения. При движении электрона возникает магнитное поле, поэтому мы можем построить и вектор Умова-Пойнтинга, который и будет, якобы, и дальше толкать наш электрон.

   Абсурдность таких рассуждений видна, как говорится, невооруженным глазом. А именно, пока электрон не двигался, никакого вектора Умова-Пойнтинга не было. Причины для ускорения электрона с помощью вектора Умова-Пойнтинга также не было. Когда же электрон стал ускоряться, вектор Умова-Пойнтинга, который связан с излучением поперечных электромагнитных волн от этого электрона, начнет скорее тормозить электрон, чем ускорять его, поскольку возникает хорошо известный эффект радиационного трения.

   А далеко ли ушли от этих фантазий некоторые современные теоретики, не понявшие механизмов функционирования электромагнитных силовых полей? В «квазисовременной» абстрактной физике пошли еще дальше, объявив электрическое и магнитное поле самостоятельными объектами в природе, которые не нуждаются  в материальном носителе, т.е. эфире (авт.). Поскольку фундаментальные механизмы электромагнитных явлений до последнего времени были не поняты, то в «квазисовременной» абстрактной физике полностью отрицалось и фундаментальное значение теоретических выводов Умова по теории превращения энергии из одного вида в другой (например, из кинетической энергии в потенциальную энергию и обратно с участием физического вакуума-эфира, - авт.).

   Представления Умова о движении и распределении энергии в средах, о ее потоке, скорости и направлении являются общепризнанными в современной физике. Они прочно завоевали себе место в таких ее разделах, как теория поля, электродинамика, оптика, акустика, гидродинамика. Общепринятым сейчас в оптике является умовское представление о луче, как линии, определяющей направление движения энергии. Особенно большую роль в современной физике играют идеи Умова о скрытых средах, как передатчиках всех видов взаимодействия. Представления Умова о скрытых средах перекликаются с представлениями современной физики об электромагнитных, ядерных, гравитационных и других полях.

   Таким образом, именно Умов изложил очень ценную идею об универсальности всех силовых взаимодействий в природе (авт.).

  А теперь вернемся к «квазисовременной» абстрактной теоретической физике, которая очень часто объявляет электромагнитные явления «немеханическими» и допускает существование электромагнитных полей как самостоятельных объектов в пустоте, которые не требуют для себя специального носителя для передачи энергии. Далеко ли ушли наши прославленные теоретики от идеалистов ХIХ века? (авт.)

   В работах "Теория простых сред..." [5], "Теория взаимодействий на расстояниях конечных..." [6], "Теорема относительно взаимодействий на расстояниях конечных" [7] и других Умов дал материалистическое толкование потенциальной энергии, проблеме превращения кинетической энергии в потенциальную энергию и обратно. В них он показал, что взаимодействие, взаимосвязь между различными формами энергии невозможны без промежуточной среды, что это взаимодействие обусловлено именно наличием материальной среды. Игнорирование промежуточной материальной среды при истолковании физических явлений с неизбежностью приводит, по его мнению, к признанию сверхъестественных причин.

   Это как раз мы и наблюдаем в «квазисовременных» абстрактных  теориях, где многие ученые в отчаянных попытках хоть как-то понять процессы, происходящие в силовых полях, придумывают все новые и новые абстрактные математические модели, порой очень далекие как от здравого подхода, так и от реальности, для объяснения взаимодействия частиц и полей (авт.).

ДРУГИЕ ОШИБКИ

   Обычно якобы существующую несостоятельность классической физики для объяснения законов движения электрона в атоме принято демонстрировать на примере рассмотрения излучения атома, когда движение электрона по окружности заменяется предполагаемой “эквивалентной” схемой в виде двух электрических диполей, колеблющихся во взаимно перпендикулярных направлениях с разностью фаз колебаний, равной   p/2 [8, 9].

    В учебнике Ландау вращающийся диполь, который должен обладать механическим моментом, разлагается на два независимых излучающих диполя, колеблющихся во взаимно перпендикулярных направлениях и не обладающих механическими моментами.

   Шпольский Э.В. пошел еще дальше. Электрон, движущийся по круговой орбите в атоме и обладающий орбитальным механическим моментом, заменяется двумя излучающими диполями, колеблющимися во взаимно перпендикулярных направлениях с разностью фаз колебаний, равной   p/2,  и не обладающими механическими моментами.

Рассмотрим эти утверждения более подробно.

   В результате простейшего анализа характера электромагнитных полей мы придем к выводу, что движущийся по окружности электрон нельзя заменить эквивалентной схемой, состоящей из двух электронов, движущихся во взаимно перпендикулярных направлениях или двух макроскопических диполей, поскольку их электромагнитные поля будут в корне различаться.

   В классической электродинамике показано, что два скрещенных под углом 90^o электрических макроскопических  диполя при колебаниях с разностью фаз   p/2   излучают поляризованные по кругу поперечные электромагнитные волны в направлении, перпендикулярном плоскости их колебаний.

   Покажем, исходя из различных соображений, неэквивалентность движущегося по окружности электрона и двух скрещенных макроскопических диполей.

   Прежде всего, в колеблющихся макроскопических диполях некоторые потенциальные силы периодически совершают работу над макроскопическими зарядами, при этом происходит периодическое превращение потенциальной энергии в кинетическую энергию электронов и в энергию электромагнитного поля движущихся частиц, а затем обратный переход кинетической энергии частиц и электромагнитного поля в потенциальную энергию системы.

   При этом вполне естественно, что часть электромагнитной энергии поля не возвращается в систему в виде потенциальной энергии, а уходит на бесконечность в виде поперечных электромагнитных волн.

   При движении же электрона по окружности с постоянным радиусом электрон становится эквивалентен жестко закрепленному заряду, который вращается вокруг некоторой оси с постоянной угловой скоростью  w, т.е. эквивалентен ротатору. В этом случае никакая работа над частицей не совершается, поскольку потенциальная сила направлена перпендикулярно скорости электрона, в результате чего не происходит преобразования потенциальной энергии электрического поля в кинетическую энергию частицы и отсутствует перекачка энергии в электромагнитное поле электрона. Благодаря этому образуется вращающееся электромагнитное поле с постоянной энергией.

   Следующим отличием двух рассматриваемых систем является то обстоятельство, что система колеблющихся диполей не имеет собственного механического момента, поскольку диполи колеблются линейно. Поэтому диполи могут излучить всю свою энергию и превратить ее в поперечные электромагнитные волны, уходящие на бесконечность, без обмена механическим моментом с окружающими частицами.

   В противоположность этому электрон, обращающийся вокруг ядра по круговой орбите, обладает орбитальным механическим моментом. Поэтому помимо обмена энергией с электромагнитным  полем он должен обмениваться и механическим моментом. Если у электрона отсутствует канал обмена механическим моментом с окружающими объектами, то это означает наличие запрета на изменение полной энергии одноэлектронного атома.

   Кроме рассмотренных механизмов взаимодействия электронов с электромагнитным полем следует учитывать взаимодействие частиц с нулевыми колебаниями вакуума, за счет чего возможно дополнительное спонтанное излучение энергии.

Литература

 1. Калашников С.Г. Электричество. Издание пятое, исправленное и дополненное. М.: Наука, 1985, с. 524-525.

2. Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. – М.: Наука, 1988. C. 309.

3. Фейнман Р., Лэйтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Электродинамика. – М.: Мир, 1977. Вып. 6. С. 296-299.

4. Шаляпин А.Л., Стукалов В.И. Введение в классическую электродинамику и атомную физику. Второе издание, переработанное и дополненное. Екатеринбург, Изд-во  Учебно-метод. Центр УПИ, 2006, 490 с.

5. Умов Н.А. Теория простых сред и ее приложение к выводу основных законов электростатических и электродинамических взаимодействий. Одесса, т. 9, 1873.

6. Умов Н.А. Теория взаимодействий на расстояниях конечных и ее приложение к выводу электростатических и электродинамических законов. М., 1873. См. также «Математический сборник», 1872, т. 6.

7. Umov N.A. Ein Theorem über die Wechselwirkungen in Endlichen Entfernunden. (Теорема относительно взаимодействий на расстояниях конечных). Zeitschrift für Mathematik und Physik. Bd. 19, 1874, H. 2. § 12.  

8. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. – М.: Наука, 1980. Т. 2. C. 234.

9. Шпольский Э.В. Атомная физика. – М.: Наука, 1984. Т. 1. С. 219, 241.

За дополнительной информацией можно обратиться на сайты: 

  http://osh9.narod.ru   http://s6767.narod.ru    http://s1836.land.ru 

  http://s1836.narod.ru   http://shal-14.boom.ru  http://shal-14.narod.ru