«Анализ многочисленных исследований разных авторов показывает, что почти все основы современной фундаментальной физики, ее исходные философские и физические концепции, нуждаются в полном пересмотре, и только при этих условиях могут быть построены, наконец, основы фундаментальной физики XXI века» [1].
1. Роковая ошибка Максвелла
Вывод уравнений Максвелла основывался, в основном, на многочисленных экспериментальных исследованиях Фарадея и на его исходных концепциях реальности существования у движущегося электрического заряда магнитного поля, а также реальности существования магнитной силовой линии и магнитных взаимодействий токов. Но экспериментальная база была бедна и Максвелл стал применять к электрическому полю зарядов теорему Остроградского-Гаусса не только в статике, но и в динамике. Электродинамика стала развиваться как абстрактная электростатика, в которой электростатические взаимодействия не зависели от движения зарядов, и формальная магнитодинамика, существующая самостоятельно от электростатики и дополняющая её.
2. Ампер считал, что никакого магнитного поля нет
Однако во времена Максвелла были известны уже и другие экспериментальные факты и подходы. Ампер, например, считал, что никакого магнитного поля и магнитных силовых линий в природе нет, а все новые эффекты и явления при движении зарядов связаны с динамическими свойствами электрических полей этих зарядов. То есть, электростатические взаимодействия и явления не остаются неизменными при движении зародов, как это считали ранее и продолжают считать и в настоящее время, а изменяются таким образом, что для описания их вообще не требуется вводить какие-то магнитные поля и магнитные взаимодействия.
Поэтому в формуле Ампера для взаимодействия движущихся зарядов никакого магнитного поля не было, а лишь указывалась скорость движения взаимодействующих зарядов. Ампером экспериментально установлено, что кроме поперечных сил взаимодействия движущихся зарядов (сила взаимодействия направлена перпендикулярно току), существуют еще и продольные силы взаимодействия (взаимодействие токов по одной прямой вдоль направления этих токов). Не замкнутые токи и отрезки тока Ампер в своей теории не рассматривал.
3. Отказ от токов смещения и их возврат в электродинамику
Концепция Ампера явно не вписывались в Максвелловский формализм записи уравнений через электрические и магнитные поля. Свою теорию электромагнетизма Максвелл строил исходя из существования эфира – материального носителя полей.
Однако со временем, в связи с отказом от гипотезы эфира, физическая сущность из уравнений Максвелла начала постепенно выхолащиваться. Токи смещения, например, которые Максвелл считал реально существующими, стали трактоваться двояко.
С одной стороны, без них невозможно понять даже работу простейшего конденсатора, с другой – токи смещения лишь математическая формальность, позволяющая сделать уравнения Максвелла симметричными. Магнитные свойства токов смещения принимаются эквивалентными магнитным свойствам токов переноса, но магнитные поля движущихся зарядов определяются, почему-то, только через одни токи переноса.
В настоящее время физическая сущность токов смещения начинает возрождается в связи с общим признанием важной роли физического вакуума во всех электромагнитных явлениях. Однако, решений уравнений Максвелла через токи смещения (по принципу близкодействия) пока не нашли и магнитные поля находятся только через одни токи переноса по не физическому принципу дальнодействия.
4. Векторная диаграмма токов смещения
Известно, что в пространстве около движущегося заряда или элемента тока токи смещения замыкаются на токе переноса, Рис. 1. Причем в любой точке N пространства вектор плотности тока смещения ]см (r), в общем, не совпадает с направлением движения заряда. Таким образом, в заданной точке пространства r мы всегда можем определить как напряженность магнитного поля Н(r), так и величину тока смещения, соответствующего этой напряженности. Тем не менее, до настоящего времени во всех практических случаях магнитные поля в точке наблюдения находятся только по принципу дальнодействия через токи переноса.
5. Ток смещения – источник полного магнитного поля
Было установлено [2-7], что только одна аксиальная компонента вектора плотности тока смешения в точке наблюдения г уже полностью определяет собой известное векторное магнитное поле Н;.
Н;(r) = 2 JIicм(r)/r0 или Н; = [v, E]/c.
Оставшаяся радиальная компонента вектора плотности тока смещения J;см (к) определяет скалярное магнитное поле
HII = (v.E)/c или HII(r) = 2J;см(r)/x0.
Таким образом, около движущегося электрического заряда существует два вида магнитного поля, а не один, как это предполагалось Фарадеем и Максвеллом.
6. Уравнения Максвелла следует дополнить
В уравнения Максвелла следует включить скалярное магнитное поле. Существование двух видов магнитных полей в пространстве около движущегося электрического можно получить и сразу же, используя формализм поля векторного потенциала. Известно, что в пространстве около движущегося электрического заряда индуцируется поле векторного потенциала А (r) – величина потенциала является сферически симметричной функцией. rotА определяет известное векторное магнитное поле H;, которое распределено, в основном, в радиальном от движущегося заряда направлении. По направлению движения заряда и против поле H;, оказывается равным нулю, хотя потенциал А в этих направлениях и не равен нулю. Вторая производная от А также не равна нулю [8], и, более того, имеет размерность «эрстед», что и определяет существование поля НII. Причем скалярное магнитное поле распределяется, в основном, по направлению движения заряда и против. Полное магнитное поле движущегося электрического заряда (элемента тока и не замкнутого тока) складывается из двух полей – векторного и скалярного.
7. Что изменилось с открытием скалярного магнитного поля?
Разрешаются, наконец, практически все известные противоречия и парадоксы в современной электродинамике [6, 7]. Полная система уравнений электродинамики для двух типов магнитных полей оказалась теперь хорошо применимой как для замкнутых токов, так и для не замкнутых токов, отрезков тока и для одиночных движущихся зарядов (т.е. полностью устранялись ограничения, обнаруженные самим Максвеллом). Более того, сами решения полной системы дифференциальных уравнений существенно упростились, так как безо всяких дополнительных условий, нормировок и калибровок, решения уравнений может быть найдено как в рамках формализма поля векторного потенциала, так и простым интегрированием правых и левых частей уравнений.
Но наиболее важным в полной системе уравнений электродинамики является то, что правая часть уравнений определяется теперь только параметрами токов смещения в физическом вакууме, что в полной мере отражает физический принцип близкодействия. Оказалось, что природа электромагнитных явлений непосредственно связана с природой самой материальной среды физического вакуума, роль которой так упорно пытались игнорировать сторонники чисто формально-математических методов.
В какой-то мере становятся более понятными и некоторые странные природные электромагнитные явления, связанные с атмосферным электричеством и шаровыми молниям.
Источники информации
1. Г.В.Николаев ТАЙНЫ электромагнетизма и свободная энергия Новые концепции физического мира. Изд. 2-ое, дополн. – Томск, 2002. – 150 с., http://auto-ally.ru/fizika/17649/index.html
2. Г.В.Николаев. "I. Токи смещения и радиальное магнитное поле движущегося
заряда". Деи. ВИНИТИ, per. N3487-78. | P/ж. Физика, 1979, ЗБ79.
Известия ВУЗов, Физика, N 7, 1979, 125.
3. Г.В.Николаев. "II. Токи смещения и радиальное магнитное поле линейного тока".
Деп. ВИНИТИ, per. N3488-78. | P/ж. Физика, 1979, ЗБ80.
Известия ВУЗов, Физика, N 7, 1979,125.
4. Г.В.Николаев. "III. Токи смещения и аксиальное магнитное поле движущегося
заряда". Деп. ВИНИТИ, per. N592-79. | P/ж. Физика, 1979,6А82.
Известия ВУЗов, Физика, N 7, 1979, 126.
5. Г.В.Николаев - "IV. Обоснование реальности существования аксиального
магнитного поля движущегося заряда" Деп. ВИНИТИ, per. N528-79. | P/ж. Физика, 1980, 10Б96. Известия ВУЗов, Физика, N 7, 1979, 126. Г.В.Николаев - "V. Система уравнений для аксиального (скалярного) и радиального (векторного) магнитных полей движущегося заряда". ВИНИТИ, per. N2664-80. | P/ж. Физика, 1980, 11Б91.
Известия ВУЗов, Физика, N 9,1980, 126. Г.В.Николаев - "VI. Системы уравнений для вихревых электрических полей равномерно и ускоренно движущегося заряда".
Деп. ВИНИТИ, per. N2665-80. | P/ж. Физика, 1980, 11Б92. Известия ВУЗов, Физика, N 9, 1980, 126.
6. Г.В.Николаев - "Современная электродинамика и причины её парадоксальности. Перспективы построения непротиворечивой электродинамики". Монография, Томск, 1986 г. Деп. ВИНИТИ, per. N8610-B86. | Библ. указ. деп. рукопис. N4 (186),
1987, инд. 1159. Г.В.Николаев. «Непротиворечивая электродинамика. Теории, эксперименты, парадоксы». ТПУ, ЗАО «Издательство научно-технической литературы», Томск, 1997 г.
7. А.С.Компанеец. Теоретическая физика. Изд. ТТЛ, М., 1957, с. 126- 128.
8. Е.Тамм. Основы теории электричества. Изд. "Наука", ФМЛ, М.
20.11.2014