СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Электрофизика О СВОЙСТВАХ ВЕКТОРНОГО ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА

О СВОЙСТВАХ ВЕКТОРНОГО ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА 

© Томилин А.К.

Контакт с автором: tomilin@ukg.kz

В статье предлагается альтернативный подход к определению векторного электродинамического потенциала и его свойств. Показано, что в общем случае он обладает вихревой и потенциальной составляющими. Записана система дифференциальных уравнений обобщенной электродинамики (макроскопическая теория) и на ее основе объяснен механизм возникновения электромагнитных волн, распространяющихся в направлении вектора (продольные Е-волны). Показано, что новая макроскопическая теория согласуется с квантовой электродинамикой. Исследован вопрос физической содержательности продольных электромагнитных Е-волн. Указаны ссылки на экспериментальные исследования, подтверждающие новую теорию.


Основу классической магнитостатики, как известно, составляют дифференциальные уравнения:

, (1)

, (2)

где - векторный потенциал, - напряженность магнитного поля, - магнитная постоянная.

В учебниках электродинамики обычно делается замечание о том, что векторный потенциал физического смысла не имеет и используется как вспомогательная функция, а условие нормировки (2) вводится, чтобы устранить неоднозначность этой функции. Согласно условию (2) в магнитостатике линии вектора должны быть замкнутыми, т.е. поле этого вектора является вихревым.

Как известно, векторный потенциал удовлетворяет уравнению Пуассона. Вычислим векторный потенциал поля бесконечно длинного прямолинейного тока , направленного по оси z:

(3)

При вычислении этого выражения нужно определиться со значением при , то есть требуется нормировка векторного потенциала. В качестве такого условия принимают:

. (4)

Тогда:

. (5)

Не трудно показать, что дивергенция вектора , выраженного формулой (5) равна нулю, то есть в данном случае условие (2) выполняется. Нормировка (4) обеспечила замыкание линий вектора , а выполнение условия (2) является следствием использования этой нормировки. Вычислив , получим известную формулу для индукции магнитного поля, созданного прямолинейным бесконечным током.

Аргумент логарифма в формуле (5) изменяется от нуля до бесконечности, при этом знак функции меняется: при значении аргумента меньше единицы функция (5) положительная, а при аргументе большем единицы она отрицательная. Следовательно, вблизи проводника вектор направлен по току, а вдали от проводника – против тока. Замыкание линий вектора происходит в бесконечности, что подтверждает справедливость условия (4). Согласно (1) вихревое поле вектора порождает векторное магнитное поле .

При определении магнитного поля отдельного замкнутого токового контура свойства векторного потенциала оказываются такими же, т.е. соответствующими уравнениям (1) и (2). Обычно этим и ограничивается изучение свойств векторного потенциала.

Вычислим векторный потенциал магнитного поля, создаваемого в произвольной точке , прямолинейным током , текущим по проводнику конечной длины [3 -5]. Естественно встает принципиальный вопрос о правомерности такой постановки задачи. Обычно считают, что постоянные токи по необходимости являются замкнутыми, и на этом основании незамкнутые токи конечной длины не рассматривают. Однако если представить замкнутый токовый контур как электромеханическую систему, то встает вопрос о взаимодействии между его частями за счет внутренних сил. Такой подход требует рассмотрения отдельных токовых отрезков, и взаимодействия между ними при помощи полей, которые они создают.

Если начало координатной системы связать с одним из концов токового отрезка, а ось z направить по току (рис.1), то получим:

. (6)

Заметим, что никаких нормировок при этом вводить не потребовалось. Обозначим положительные величины:

. (7)

Они представляют собой модули радиус-векторов, проведенных в точку соответственно из начала и конца токового отрезка. Сравнивая числитель и знаменатель выражения, стоящего под знаком логарифма в (6), нетрудно увидеть, что

,

поскольку сумма двух сторон треугольника, представленного на рис.1 всегда меньше третьей его стороны:

,

или

.

Рис. 1

Таким образом, согласно (6) линии векторного потенциала в данном случае имеют везде одно направление. Следовательно, должны существовать источники и стоки поля вектора .

В публикациях Николаева Г.В. [1 - 2] обосновывается гипотеза существования компоненты магнитного поля, которая не учтена в электродинамике Максвелла. Действительно, отождествление магнитного поля с картиной из железных опилок, возникшее на самой ранней стадии изучения магнетизма, ничем не обосновано. Возможно, ли описать электромагнитное взаимодействие во всех случаях, пользуясь только представлением о магнитных силовых линиях? Такой вопрос своевременно не был поставлен. Это и привело к ограниченности современной электродинамики.

Австрийский профессор С. Маринов предложил вместо условия (2) использовать уравнение:

. (8)

где - скалярная напряженность магнитного поля. По предложению Николаева Г.В. вводится понятие скалярного магнитного поля (СМП), которое описывается этой функцией. Таким образом, предлагается для описания полного магнитостатического поля использовать две функции: векторную и скалярную .

Понятно, что введенный таким способом векторный потенциал обладает иными свойствами, чем в обычной электродинамике. Прежде всего, из (8) следует, что поле вектора имеет источники и стоки, которые находятся в СМП. Источники поля вектора находятся в отрицательном СМП, а стоки – в положительном.

Рис. 2

На рис. 2 условно изображены поле векторного потенциала , векторное магнитное поле и скалярное магнитное поле , созданные прямолинейным токовым отрезком конечной длины.

Заметим, что интенсивность поля вектора убывает при удалении от проводника, поэтому при обходе по любому замкнутому контуру, лежащему, например, в положительной части плоскости Oxz, получим . В этом нетрудно убедиться, прямыми вычислениями. Для вектора напряженности магнитного поля с использованием (6) получим известную формулу:

. (9)

где - кратчайшее расстояние от проводника до точки М, - единичный вектор касательной к окружности расположенной в плоскости перпендикулярной оси z с центром на этой оси.

В результате вычисления дивергенции функции (6), имеем:

.

Так как при произвольных значениях и величина , то СМП в этом случае создается:

, (10)

Обратим внимание на аналогию в записи формул (9) и (10), подобная аналогия всегда прослеживается в описании векторного и скалярного магнитных полей.

Исследуем функцию (10). На рис.3 представлен график зависимости , то есть эта функция определена в точках, лежащих на оси z, при этом . Как видно из графика, функция является знакопеременной и на концах токового отрезка AB имеет разрывы. Распределение функции соответствует СМП, изображенному на рис.2. Заметим, что вдоль проводника возникает градиент СМП , направленный по току, текущему в нем. Можно сформулировать общее правило: если смотреть из середины отрезка вдоль по направлению тока, текущего в нем, то впереди создается положительное СМП, а позади – отрицательное.

 

Рис. 3

Из сказанного вытекает важный вывод: векторный потенциал в общем случае обладает вихревой и потенциальной компонентами:

. (11)

При этом формулы (1) и (8) можно записывать соответственно в виде:

, (12)

. (13)

Связь между напряженностью и индукцией СМП с учетом свойств вещества представляется соотношением:

. (14)

В отношении размерности характеристик СМП наблюдается полная аналогия с соответствующими характеристиками векторного магнитного поля: измеряется в А/м, а - в Тл.

В монографиях Николаева Г.В. [1 - 2] приведены уравнения, которые предлагается положить в основу обобщенной магнитостатики:

, (15)

. (16)

Из уравнения (16) следует, что ток проводимости, кроме обычного векторного магнитного поля, порождает еще и СМП.

Подставив в (16) уравнения (1) и (8), получим:

.

В результате приходим к уравнению Пуассона:

. (17)

Таким образом, векторный потенциал при таком подходе, как и в традиционной магнитостатике, удовлетворяет уравнению Пуассона, однако, при его выводе не потребовалось условие (2).

В качестве одного из самых важных выводов на этом этапе исследования отметим, что обе компоненты магнитного поля (векторная и скалярная) определяются при помощи векторного электродинамического потенциала. Следовательно, векторный электродинамический потенциал следует признать в качестве основной характеристики полного магнитостатического поля.

Очень важным представляется вопрос об условиях создания СМП целостной токовой системой. При его решении следует опираться на свойства векторного потенциала [4 - 5]. Рассмотрим прямоугольный токовый контур. В любой точке пространства накладываются магнитные поля от четырех токовых отрезков его образующих. В любой произвольной точке пространства, кроме точки О пересечения диагоналей прямоугольника, вектор отличен от нуля. Конфигурация векторного магнитного поля, созданного прямоугольным контуром, известна.

Выберем произвольную точку пространства и проведем в нее радиус-векторы из всех четырех углов, обозначив их соответственно (рис. 4).

 

Рис. 4

Нетрудно увидеть, что

.

Таким образом, СМП прямоугольным замкнутым токовым контуром не создается ни в каких точках пространства. Действительно, для замкнутого контура , поэтому . Очевидно, можно сделать и более общий вывод: замкнутый ток при любой форме контура, по которому он течет, СМП не создает. Этот вывод согласуется с традиционной теорией.

 

Рис. 5

Теперь рассмотрим систему двух одинаковых прямоугольных токовых контуров, расположенных в одной плоскости (рис. 5). Понятно, что в произвольно выбранной точке пространства накладываются составляющие от всех восьми токовых отрезков. Нетрудно показать, что в точке М, расположенной на оси симметрии электрической системы Ox, векторные потенциалы токовых отрезков AD и D1A1, а так же СВ и С1В1 попарно компенсируются. Векторные потенциалы токов АВ и А1В1 направлены в правую сторону, а токов CD и C1D1 - в левую. Заметим, что сумма двух первых потенциалов, несомненно, больше суммы двух вторых. Очевидно, что результирующий векторный потенциал в точке М отличен от нуля и направлен вправо. Можно показать, что на оси Ox , следовательно, векторное магнитное поле на оси симметрии отсутствует. В этом же легко убедиться, рассмотрев картину силовых магнитных линий, моделирующих обычное магнитное поле.

Вычислив дивергенцию векторного потенциала, получим выражение для напряженности СМП в любой точке на оси Ox:

, (18)

где - модули радиус-векторов, проведенных соответственно из точек А (или ) и В (или ) в точку М, а - модули радиус-векторов, проведенных из точек С (или ) и D (или) в точку М соответственно. Исследуем функцию (18). В центре симметрии токовой системы в точке О СМП отсутствует:

.

Определить особую точку, в которой СМП равно нулю, очень важно при исследовании любой токовой системы. Зная направление векторного потенциала по отношению к этой точке, можно определить знак СМП, по правилу: СМП имеет положительный знак там, где векторный потенциал направлен от особой точки, и отрицательный там, где вектор направлен к особой точке. Воспользовавшись этим правилом легко увидеть, что в правой части зазора между электрическими контурами СМП имеет положительный знак, а, в левой - отрицательный. Эти области изображены на рис. 5.

Еще раз подчеркнем, что первичной характеристикой полного магнитного поля, создаваемого токовой системой является векторный потенциал. При таком подходе удается избежать ошибочного решения: если скалярное магнитное поле отдельным контуром не создается, то и результирующее поле от двух контуров тоже равно нулю.

Контуры, изображенные на рис. 5 образуются в диаметральном сечении тороида. Именно тороид представляет собой идеальную электростатическую систему, создающую магнитное поле, в котором векторная и скалярная составляющая позиционно разделены: векторное поле полностью заключено внутри тороида, а скалярное - снаружи (рис. 6). Напряженность СМП, на оси тороидаопределяется по формуле:

, (19)

где n- количество пар витков тороида.

 

Рис. 6

Если принять высоту тороида равной 2h, а его внутренний и внешний радиусы обозначить соответственно , то отрезки, входящие в формулу (19) удобно представить в виде:

 

Не трудно показать, что замкнутый кольцевой ток не создает СМП. Векторный потенциал полукольцевого тока радиуса R (рис. 7) вычисляется по формуле (10), поскольку замкнуть контур можно прямолинейным отрезком длины 2R. При этом удобно воспользоваться полярными координатами, тогда в (10):

.

 

Рис. 8

СМП может быть создано постоянными магнитами. Впервые это было замечено Николаевым Г.В., который создал специальный магнит. Магнит Николаева (МН) представляют собой цилиндрический магнит, распиленный по диаметру на две части, которые перевернуты относительно друг друга на 180 градусов (рис.8). Магнитное поле, создаваемое таким магнитом моделируется полукольцевыми и радиальными токами. Разработанная выше теория позволяет изобразить на этом рисунке СМП с учетом знаков. Из соображений симметрии нетрудно догадаться, что в центре токовой системы находится особая точка О. В левой части векторный потенциал направлен к точке О, следовательно, СМП здесь имеет отрицательный знак, а в правой вектор направлен от точки О, значит здесь создается положительное СМП.

Для создания СМП можно использовать пару плоских магнитов, соединив их боковыми сторонами. При этом образуется магнитостатическая система, которая моделируется токовыми контурами, представленными на рис. 5.

Существование СМП подтверждается многочисленными экспериментами, в частности с использование магнита Николаева [1,2,6,7]. Показано, что на ток, помещенный в СМП, действует сила, направленная по току или против него в зависимости от знака СМП. Наблюдается и обратный эффект, когда на концах проводника, совершающего продольное движение в СМП, индуцируется ЭДС индукции. На этом принципе действует генератор нового типа [8].

Таким образом, есть основание считать электродинамику Максвелла частной теорией. Предпримем попытку построения обобщенной электродинамики на основе общих свойств векторного потенциала. При этом в некоторой степени можно опираться на аналогии в описании двух компонент магнитного поля. Известно, что нестационарное векторное магнитное поля порождает вихревое электрическое поле. По аналогии: нестационарное СМП порождает потенциальное электрическое поле. Эта гипотеза имеет строгое доказательство и подтверждена экспериментально.

Пусть в некотором объеме создано неоднородное и нестационарное СМП . Наличие источников и стоков потенциального электрического поля в каждой точке, как следует из выдвинутой гипотезы, характеризуется производной . В элементарном объеме наличие источников и стоков электрического поля определяется произведением , а для всего выделенного конечного объема имеем:

. (20)

С другой стороны эта же величина представляет собой поток вектора через поверхность S, ограничивающую выделенный объем:

. (21)

С использованием теоремы Гаусса из (20) и (21) можно записать:

,

а отсюда следует важнейшее соотношение, приведенное без вывода в монографии Николаева Г.В. [1-2]:

. (22)

Сформулируем аналог закона электромагнитной индукции в дифференциальной форме: точка пространства, в которой создано нестационарное скалярное магнитное поле, является источником или стоком электрического поля. Следовательно, одно из уравнений обобщенной электродинамики имеет вид:

, (23)

где - вектор индукции электрического поля, - относительная диэлектрическая проницаемость среды, - плотность электрических зарядов.

В результате проведенного выше исследования можно записать полную систему электродинамических уравнений, учитывающих две составляющих магнитного поля (вихревую и потенциальную), как и две составляющих электрического поля (вихревую и потенциальную). Известная система уравнений Максвелла не отражает эту симметрию электродинамики и потому не является полной. Система обобщенной электродинамики выглядит следующим образом [5]:

, (24)

, (25)

, (26)

. (27)

Из уравнения (24) видно, что ток проводимости создает как векторное, так и скалярное магнитное поле. В общем случае обе эти компоненты единого магнитного поля являются нестационарными. За счет изменения индукции векторного магнитного поля , как известно, образуется вихревое электрическое поле (25). Изменение индукции СМП наравне с электрическими зарядами порождает источники и стоки потенциального электрического поля (26). Таким образом, электрическое поле в общем случае включает в себя потенциальную и вихревую составляющие. Поэтому при вычислении производной , возникают вихревая и потенциальная (скалярная) составляющие магнитного поля (25). То есть токи смещения, как и токи проводимости, порождают обе компоненты магнитного поля: векторную и скалярную. Уравнение (27) указывает на отсутствие источников и стоков вихревого магнитного поля. К уравнениям (24) – (27) следует присоединить закон Ома в дифференциальной форме, записанный при условии неподвижности сред:

, (28)

где - электропроводность среды, а под вектором в общем случае понимается сумма напряженностей обеих составляющих электрического поля: вихревой и потенциальной.

Уравнения (24) – (28), справедливы при следующих предположениях:

  1. все тела, находящиеся в электромагнитном поле неподвижны,
  2. величины
являются функциями координат и не зависят от времени и от характеристик электромагнитного поля.

Нетрудно показать, что уравнение неразрывности обобщенной электродинамики содержит дополнительный член:

. (29)

Таким образом, в точке, являющейся источником (стоком) электрического тока, имеется переменный электрический заряд и обязательно создается нестационарное СМП, причем . Обратим внимание на то, что все величины в дифференциальном уравнении (29) относятся к одной точке пространства. Это важно иметь в виду при его использовании совместно с основными дифференциальными уравнениями электродинамики (24) – (25), в которых величины, стоящие в правых и левых частях относятся соответственно к различным точкам пространства, предельно близко расположенным друг от друга.

В традиционной электродинамике, как известно, используется условие Лоренца:

, (30)

где - скалярный потенциал. Оно вводится искусственно и физический смысл ему не придается. Если же записать:

, (31)

то приобретается реальный физический смысл: источники и стоки нестационарного поля вектора находятся в областях, где имеется СМП и изменяющийся во времени скалярный потенциал. Обратим внимание на то, что в стационарном случае для вакуума (31) совпадает с (8).

Не трудно показать при помощи уравнения (25), что в обобщенной электродинамике остается справедливым выражение полной напряженности электрического поля через полный электродинамический и скалярный потенциалы:

. (32)

Подставив в (24) выражения (12) и (31) с учетом (32) получим:

.

Приходим к уравнению Даламбера для полного векторного потенциала:

. (33)

Аналогичным образом, преобразовав уравнение (26), получим волновое уравнение для скалярного потенциала:

. (34)

Таким образом, процесс излучения электромагнитных волн в обобщенной электродинамике, как и в традиционной, описывается двумя волновыми уравнениями, записанными соответственно для векторного и скалярного потенциалов. Но в отличие от известной ограниченной теории, эти уравнения описывают возникновение за счет тока проводимости электромагнитного поля, которое состоит из двух магнитных составляющих (вихревой и потенциальной), а также двух электрических составляющих (вихревой и потенциальной). То есть наблюдается определенная симметрия между магнитным и электрическим полями, образующими единое электромагнитное поле. Можно сказать, что и образуют единый 4-мерный вектор-потенциал, свойства которого отражают все макроскопические электродинамические явления.

На этом этапе исследования становится понятным, что использование условия (2) в магнитостатике и условия Лоренца (30) в электродинамике привело к ограничению теории и исключению из рассмотрения потенциальной магнитной составляющей, а, следовательно, и всех явлений, которые с ней связаны.

Получим волновые уравнения для электромагнитного поля с источниками на основе уравнений (24) – (27). Применив оператор к уравнению (24), после преобразований с учетом (25) и (26) имеем:

. (35)

Поскольку потенциальное электрическое поле порождается электрическими зарядами, а вихревое связано с замкнутыми электрическими токами, то возможно расщепление (35) на два независимых уравнения:

, (36)

. (37)

Вычислив производную по времени от уравнения (25), с учетом (24), получим волновое уравнение для вектора :

. (38)

Аналогичным образом, преобразовав (26) с учетом (24), получим волновое уравнение для скалярной функции :

. (39)

То есть, если в некоторой точке электропроводной среды происходит изменение электрического заряда, она является источником или стоком электрического поля (тока), который порождает в смежных точках пространства СМП. Заметим, что в данном волновом уравнении величины, стоящие справа и слева, относятся к различным точкам пространства, поэтому, если использовать обобщенное уравнение неразрывности (29), из (39) получим:

. (40)

Второй член левой части, не компенсируется правым членом, так как функции, содержащиеся в них, относятся к различным точкам пространства. Из (40) следует: нестационарное СМП, созданное в некоторой точке электропроводной среды с координатами , создает в этой же точке источники (стоки) электрического тока, что приводит к возникновению нестационарного СМП в соседней точке пространства .

Таким образом, в общем случае образуется две электромагнитных волны: одна из них определяется вихревыми векторами и , а другая - потенциальным вектором и скалярной функцией . Первый тип волн давно известен в электродинамике, их свойства хорошо изучены. В частности показано, что на большом расстоянии от источника излучения (плоская волна) векторы и располагаются перпендикулярно направлению распространения электромагнитной волны, поэтому эти волны называются поперечными. Второй тип волн почти не исследован, хотя публикаций о продольных электромагнитных волнах много. Под термином “продольные электромагнитные волны” в классической электродинамике понимают некоторую составляющую не плоской волны, определяемой вихревыми векторами и . Продольные составляющие обычной электромагнитной волны образуются, например, при ее распространении в волноводах. Это явление не выходит за рамки традиционной электродинамики. В зарождающейся обобщенной электродинамике для обозначения второго типа волн тоже имеется необходимость воспользоваться термином “продольные электромагнитные волны”, но смысл его отличается от понятия применяемого в традиционной теории. Под продольными электромагнитными волнами предлагается понимать волны образованные в результате изменения потенциального вектора и скалярной напряженности и распространяющиеся в направлении вектора (Е-волны).

Обратим внимание на то, что скорости распространения поперечных и продольных электромагнитных волн, являются одинаковыми:

,

где - скорость света в вакууме. В этом выражается неразрывная связь всех составляющих электромагнитного процесса и невозможность их полного позиционного разделения в общем случае. Более того, можно показать, что поперечная электромагнитная волна порождает продольную Е-волну, и наоборот.

Теория продольных электромагнитных волн требует отдельного рассмотрения, здесь отметим лишь, что она хорошо согласуется с известными экспериментами Николаева Г.В. [1 -2] с двухконтурными антеннами, одна из которых служит излучателем, другая – приемником продольных электромагнитных волн.

Эта теория объясняет также результаты очень интересных экспериментов описанных в статье C. Monstein и J. P. Wesley [9]. В первом эксперименте этих авторов демонстрируется передача энергии за счет продольных волн между пластинами конденсатора, раздвинутыми на расстояние большее длины волны. При этом между пластинами устанавливается фильтр, поглощающий поперечные волны. Во втором эксперименте использовались шаровые антенны, установленные на расстоянии от 10 до1000 м. На излучающей антенне создавался переменный электрический заряд, приемная антенна при этом регистрировала сигнал, затухающий пропорционально квадрату расстояния от источника излучения. Такая зависимость объясняется тем, что использовалась излучающая антенна не направленного действия. Авторы этой статьи не пользуются понятием СМП и не стремятся выйти за рамки классической электродинамики, поэтому их подход к проблеме оказался односторонним: они опираются только на уравнение Пуассона для скалярного электрического потенциала и исследуют только изменение потенциального вектора . Тем не менее, для понимания исследуемого явления опыты C. Monstein и J. P. Wesley чрезвычайно важны, поскольку они показывают, ограниченность общепринятых представлений об электромагнитном поле и позволяют “перебросить мостик” к обобщенной электродинамике.

Довольно обстоятельный анализ данной проблемы содержится в статьях Еньшина А.В. и Илиодорова В.А. [10 -11]. Авторами этих публикаций экспериментально установлено, “…что при воздействии на парамагнитную газовую среду лазерным излучением со специальным спектральным составом происходит поляризация спинов входящих в него молекул или атомов. Под резонансным воздействием пондеромоторных сил лазерного излучения происходит формирование квазикристаллической спинполяризованной структуры, имеющей ярко выраженные ферромагнитные свойства. То есть в спинполяризованной среде становится возможным проявление макроскопических квантовых эффектов. В спинполяризованной структуре из парамагнитного газа (исследования проводились с молекулярными газами, имеющими не скомпенсированный электронный или ядерный спин и некоторыми другими веществами) происходит преобразование лазерного излучения в продольные электромагнитные волны, то есть волны, у которых вектор электрического поля совпадает с направлением волнового вектора. Такое преобразование становится возможным вследствие того, что в излучении участвуют не отдельные электроны, которые действительно могут излучать только поперечные электромагнитные волны, а совокупность внешних электронов объединенных обменным взаимодействием и ведущих себя как квантовая жидкость. У продольных электромагнитных волн, генерируемых спинполяризованной структурой, направленность и когерентность оказались значительно выше, чем у исходного лазерного излучения. Причём речь идёт не о процентах или разах, а о порядках. Сечение поглощения продольного излучения также значительно меньше, чем поперечного”.

Поскольку в работах Еньшина А.В. и Илиодорова В.А. исследуются квантовые явления, заметим, что проблема продольных электромагнитных волн впервые возникла именно в квантовой электродинамике в 30-х годах прошлого века, поскольку 4-мерный математический аппарат требовал их введения. Однако чтобы удовлетворить теории Максвелла, были введены специальные калибровочные условия, исключающие продольные электромагнитные волны, а сами волны были объявлены “нефизическими”. Лишь в 90-х годах эту проблему вновь поднял Хворостенко Н.П. [12]. Поскольку квантовая электродинамика оперирует 4-мерными векторами, для характеристики магнитного поля используются вектор и некоторая скалярная функция, электрическое поле, характеризуется вектором и дополнительной скалярной функцией. Последняя скалярная функция характерна только для квантового взаимодействия (спинорная электродинамика), ее не требуется вводить, если рассматриваются только макроскопические явления (токи проводимости). Таким образом, квантовая теория является самым общим случаем обобщенной электродинамики, в ней наблюдается полная симметрия при описании электромагнитного поля. На основе аппарата квантовой электродинамики Хворостенко Н.П. показал, что выделяются три возможные моды электромагнитных волн: одна поперечная и две продольные (Е-волны и Н-волны).

В статье Хворостенко Н.П. получены четыре дифференциальных волновых уравнения: два из них векторные, еще два – скалярные. Три из этих уравнений (с учетом различия в обозначениях и без учета квантовых явлений) совпадают с полученными нами уравнениями (35), (38) и (39). Четвертое уравнение специфично для квантовой электродинамики и нами не рассматривалось.

Хворостенко Н.П. ошибочно применил к (39) обычное уравнение неразрывности (без дополнительного члена), правая часть уравнения (39) при этом обратилась в ноль, и автор сделал вывод об отсутствии материальных источников, возбуждающих продольные Е-волны и объявил их нефизическими. Ошибочность этого вывода, лишила теоретической основы все дальнейшие исследования Е-волн, в результате они до сих пор не признаны официальной наукой, несмотря на экспериментальные факты, подтверждающие их реальное существование. Продольные Н-волны квантовой теорией признаны, они создаются спиново-магнитными аксиальными токами.

Результаты исследований Еньшина А.В. и Илиодорова В.А., очевидно объясняются на основе комплекса явлений с участием всех трех типов электромагнитных волн. Поперечное лазерное излучение приводит к организации в веществе электронных квантовых структур тороидального типа с определенной ориентацией их осей. Эти структуры, как нами показано, способны генерировать продольные Е-волны. На квантовом уровне при этом возможно и образование Н-волн, которые на макроуровне компенсируются.

Опираясь на результаты приведенных выше публикаций и собственные исследования, можно сделать вывод о том, что все три типа электромагнитных волн физически реальны, более того в самом общем случае все они взаимосвязаны, порождают друг друга, образуя единый электромагнитный процесс. Теоретическое и экспериментальное изучение свойств продольных электромагнитных Е-волн позволит глубже понять суть электромагнитных явлений, и существенно расширить область их практического использования. Обобщенная электродинамика (макроскопическая теория), построенная с учетом всех свойств 4-мерного электродинамического потенциала, способна объяснить многочисленные парадоксы современной электродинамики и по-новому взглянуть на фундаментальные понятия физики.

 

 

Литература:

1. Николаев Г.В. Непротиворечивая электродинамика. Теории, эксперименты, парадоксы. – Томск, 1997.

2. Николаев Г.В. Современная электродинамика и причины её парадоксальности. / Г.В. Николаев. - Томск: Твердыня, 2003.- 149 с.

3. Томилин А.К., Колесникова Т.Н. О проблеме магнитостатического взаимодействия// Региональный вестник Востока. Усть-Каменогорск, 2001.- № 3.С. 21-26.

4. Томилин А.К. Проблемы современной электродинамики// Матерiали III науково-практичноi конференцii “Актуальнi проблеми сучасних наук: теорiя та практика -2006” 16-30 червня 2006 року. Том 22. Технiчнi науки. Днепропетровск. Наука i освiта. 2006. С. 35-40.

5. Томилин А.К. Анализ проблем электродинамики и возможные пути их решения// Труды 7-ого Международного симпозиума по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии. С-Петербург, 26-29 июня 2007 г. С. 214-217.

6. Томилин А.К., Асылканов Г.Е. Эксперименты по обнаружению продольной магнитной силы// Вестник ВКГТУ, Усть-Каменогорск, 2004.- № 2. С. 115-120.

7. Томилин А.К., Смагулов А.Е. Исследование эффекта продольного электромагнитного взаимодействия// Вестник ВКГТУ, Усть-Каменогорск, 2006. - № 2. – С. 144-147.

8. Томилин А.К., Тупицын О.В., Степанов М.М. Проект генератора с использованием продольного электромагнитного взаимодействия. Материалы Y Респ. Студ. НТК “Студент и наука: творчество, инновации и перспективы”. 19-21 апреля 2005 г. Ч.III. Усть-Каменогорск. С. 218-220.

9. C. Monstein и J. P. Wesley. Euro physics Letters, 59 (4), pp. 514-520 (2002).

10. Еньшин А.В. и Илиодоров В.А. Способ изменения свойств парамагнитных газов. Патент № 2094775 от 27.10.97 по заявке № 93050149/25 от 03.11.93.

11. Еньшин А.В., Илиодоров В.А. Генерация продольных световых волн при рассеянии бигармонического лазерного излучения на магнонных и вращательных поляритонах в атмосфере. В сб. "Горизонты науки 21 века", 2002 г.

12 Хворостенко Н.П. Продольные электромагнитные волны// Известия вузов. Физика.- №3, 1992.- С.24-29.

Дата публикации: 9 января 2008
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.