Рейтинг
Порталус

Кулигин В.А., Кулигин

Дата публикации: 28 июля 2011
Автор(ы): Корнева М.В., Кулигин В.А., Кулигин Г.А. (Исследовательская группа «Анализ»)
Публикатор: Кулигин Виктор Аркадьевич
Рубрика: ФИЛОСОФИЯ
Источник: (c) http://portalus.ru
Номер публикации: №1311859317


Корнева М.В., Кулигин В.А., Кулигин Г.А. (Исследовательская группа «Анализ»), (c)

Сайт автора: http://kuligin.melivepage.ru

Кто должен исправить ошибку в электродинамике?
Введение
«Группа «Анализ» не ставит своей специальной задачей выдвижение каких-либо гипотез. Она четко понимает, что строить новую науку на гнилом основании – авантюризм и безответственность. Главная цель – очистить физические теории от внутренних противоречий, математических, физических и гносеологических ошибок, чтобы создать платформу для новых исследований.»
Один из специалистов по квантовой электродинамике писал: «Развитие квантовых теорий породило надежду, что квантовые теории помогут разрешить трудности и проблемы классических теорий. Оказалось, что сами квантовые теории столкнулись с трудностями, которые имеют классические корни»
Анализ основ электродинамики привел к пониманию причин этих проблем. Оказалось, что таких причин две и связаны они с тем, что ни ранее, ни позже не был до конца проведен анализ теоретических основ с точки зрения уравнений математической физики и с точки зрения сути (правильной интерпретации) электромагнитных явлений.
Первая проблема.
Начнем с первой проблемы. В курсах уравнений математической физики изучаются уравнения гиперболического типа, к которым относятся волновые уравнения. Однако часто волновые уравнения сосуществуют вместе с уравнениями связи. Например, уравнениями связи могут служит уравнение непрерывности для токов или, например, условие связи между скалярным и векторным потенциалом (условие калибровки Лоренца).
Использование этих условий позволяет исключить частные производные по времени в волновых уравнениях, т.е. преобразовать уравнения гиперболического типа к уравнениям эллиптического типа (Проблемы волновой электродинамики). Соответственно, начальные условия для волновых уравнений при таком переходе оказываются «излишними».
Возникает вопрос: как меняется характер решений при таких преобразованиях? В учебниках подобные проблемы не исследуются. Это ведет к ошибкам в интерпретации и рождает некорректные объяснения, ошибочные стереотипы и предрассудки. Оказывается, что некоторые «стандартные» решения, используемые в электродинамике, некорректны с точки зрения принципа причинности. Они представляют сумму запаздывающих и опережающих потенциалов.
Всем известно преобразование Лоренца. Они используется для преобразования потенциалов при переходе от одной инерциальной системе отсчета к другой. Например, если известен потенциал ф’ покоящегося заряда, можно с помощью преобразования Лоренца вычислить потенциалы ф и А движущегося заряда. Новые потенциалы как раз и удовлетворяют уравнениям эллиптического типа, полученным из волновых уравнений с помощью условия Лоренца.
Так вот, потенциалы ф и А как раз и выражаются как соответствующие суммы запаздывающих и опережающих потенциалов. С точки зрения принципа причинности появление опережающих потенциалов в решениях недопустимо. Тем не менее, такие решения излагаются в любом учебнике по классической электродинамике!
Вторая проблема.
Это проблема единственности физических решений. В курсе «Уравнениях математической физики» доказывается, что волновое уравнение при заданных начальных и граничных условиях единственно. Этот факт никто не оспаривает. Но имеется нарушение физической единственности решений. Здесь мы имеем в виду следующее.
В современной физике экспериментально установлено отсутствие продольных волн в электродинамике. Поэтому появление в решениях продольных волн недопустимо. Помимо этого, в современной физике существует такое понятие, как «скорость распространения взаимодействий». Согласно этой концепции в природе не может существовать взаимодействий с бесконечной скоростью распространения. Решение задач не должно содержать мгновенных действий на расстоянии. Проблема в том, что в решениях одной и той же физической задачи, например, при использовании различных калибровок могут (в одних случаях) могут появиться продольные волны либо (в других) члены с мгновенным действием на расстоянии.
1. Калибровки и проблема функциональной единственности
Под функциональной единственностью будем понимать решения одной и той же задачи, полученные в разных калибровках, но допускающие единую интерпретацию физических процессов. Рассмотрим суть проблемы.
Сопоставим уравнения Максвелла, записанные для двух различных калибровок: в кулоновской калибровке и калибровке Лоренца.
Во-первых, Из кулоновской калибровки следует, что (в общем случае) скалярный потенциал ’ имеет мгновенно действующий характер, поскольку он удовлетворяет уравнению Пуассона, а не волновому уравнению. Появление мгновенного действия на расстоянии отвергается предрассудками, господствующими в современной физике. Чтобы «отделаться» от этого неприятного факта В.Г. Левич в «Курсе теоретической физики» (Том 1) пишет:
«При кулоновской калибровке скалярный потенциал ’ определяется распределением зарядов так, как будто бы они покоились (!?). Само собой разумеется, напряженности поля Е и Н, найденные из решений уравнений для потенциала с кулоновской калибровкой и калибровкой Лоренца, совпадают (!?). »
Что это: умение жонглировать символами, приписывая им надуманную интерпретацию, или же стремление сознательно фальсифицировать объяснение, подгоняя его под существующие предрассудки (фальсифицируя объяснение)?
В то же время, потенциалы уравнений в калибровке Лоренца не описывают мгновенного действия на расстоянии. Отвечая принципу причинности, они всегда должны быть запаздывающими. В этом несоответствии проявляется возможное функциональное несоответствие решений одной и той же задачи в различных калибровках.
Во вторых. В кулоновской калибровке излучение продольных волн исключено, поскольку векторный потенциал А’ имеет вихревой характер. Уравнения Максвелла в калибровке Лоренца в принципе допускают существование продольных волн векторного и скалярного потенциалов. Здесь также проблема функционального характера. Анализ этих проблемы мы дадим в следующих параграфах.
За рубежом уже появилось много статей (в том числе и российских авторов), посвященных анализу этих проблем. В российских «толстых» научных журналах обсуждение подобных проблем не допускается. Согласно критерию Гинзбурга-Круглякова [2]: “ЕСТЬ МИРОВАЯ НАУКА, А ВСЕ, ЧТО НЕ ВПИСЫВАЕТСЯ В ЕЕ КРИТЕРИИ – ЭТО ЛЖЕНАУКА”. Этот критерий обрекает российскую науку на глубокий застой и ошибки. «Толстые» журналы уже давно стали «взглядом в прошлое», анахронизмом.
2. Продольные волны
Рассмотрим проблему продольных волн в калибровке Лоренца. Продольные волны могут быть образованы как скалярным, так и безвихревой частью векторного потенциала. В «Теории поля» Л.Д. Ландау и Е.М. Лифшица относительно преобразования потенциалов при переходе от калибровки Лоренца к кулоновской калибровке пишется: «Описанная неоднозначность потенциалов всегда дает возможность выбрать их так, чтобы они удовлетворяли одному произвольному, дополнительному условию, - одному, так как мы можем произвольно выбрать только одну функцию ψ в (18.12). В частности, всегда можно выбрать потенциалы так, чтобы скалярный потенциал  был бы равен нулю».
Это важное замечание так и не было проанализировано ни современниками авторов, ни следующим поколением ученых. Проведенный нами анализ показал следующее. «Возможность», о которой написали авторы, может быть реализован в том и только том случае, если заряды и токи, определяющие потенциалы, удовлетворяют волновым уравнениям. Другими словами, заряды должны быть функцией r – ct (!). Это позволяет сделать следующие выводы:
1. При описанном выше условии уравнения Максвелла не описывают продольных волн ни в кулоновской калибровке, ни в калибровке Лоренца.
2. Токи, излучающие продольные электромагнитные волны, являются безынерциальными, т.е. они описывают перемещение безынерциальных зарядов со скоростью света в проводниках. Такие токи существуют на СВЧ на внутренних поверхностях волноводов, коаксиальных линий и т.д. Они обнаруживаются и на низких частотах. Об этом свидетельствуют эксперименты Авраменко (Заев, «Сверхпроводники инженера авраменко»). Таким образом, безынерциальные заряды и токи объективно существуют и имеют достаточно широкую эмпирическую основу.
3. Как следствие токи и заряды в уравнениях Максвелла должны представлять собой сумму безынерциальных токов и зарядов и, соответственно, зарядов и токов, образованных инерциальными носителями.
4. Учитывая линейность уравнений Максвелла, можно разделить уравнения Максвелла для электромагнитных потенциалов на две группы. Это волновые уравнения, описывающие излучение электромагнитных волн и квазистатические уравнения для полей инерциальных зарядов.
5. В силу этого, поля инерциальных зарядов и поля электромагнитных волн различны и обладают соответствующими свойствами. Здесь мы прощаемся с предрассудком о единстве таких полей.
6. Поля инерциальных зарядов реализуют мгновенное действие на расстоянии.
3. Скорость распространения взаимодействий
Прежде, чем переходить к дальнейшему анализу, нам необходимо определить свое отношение к мгновенному действию на расстоянии. В настоящее время существует термин «скорость распространения взаимодействий». Причиной его появления послужил предрассудок: для передачи характеристик взаимодействия необходим некий «посредник». Процитируем БСЭ:
«ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ в физике, воздействие тел или частиц друг на друга, приводящее к изменению состояния их движения. В механике Ньютона взаимное действие тел друг на друга количественно характеризуется силой. Более общей характеристикой В. является потенциальная энергия. Первоначально в физике утвердилось представление о том, что В. между телами может осуществляться непосредственно через пустое пространство, к-рое не принимает никакого участия в передаче В.; при этом В. перемещается мгновенно…. В этом состояла т.н. концепция дальнодействия….
…Было доказано, что В. электрически заряженных тел осуществляется не мгновенно и перемещение одной заряженной частицы приводит к изменению сил, действующих на др. частицы, не в тот же момент, а лишь спустя конечное время. … Соответственно имеется «посредник», осуществляющий В. между заряженными частицами. Этот посредник был назван электромагнитным полем. …. Возникла новая концепция – концепция близкодействия, к-рая затем была распространена на любые другие В.»
«Доказательство», о котором говорится, опирается на факт, что уравнения Максвелла в калибровке Лоренца сводятся к волновым уравнениям. Само определение «взаимодействия», приведенное в БСЭ, не корректно.
На самом деле взаимодействие есть процесс, который характеризуется взаимным изменением характеристик состояний взаимодействующих материальных объектов (переход видов энергии из одного вида в другой и обратно, от одного материального объекта к другому, изменение движения самих материальных объектов и т.д.). Взаимодействие локализовано в пространстве и может иметь определенную продолжительность во времени. Его нельзя отрывать от взаимодействующих объектов.
Но взаимодействие не материальный объект, а взаимный процесс. Оно не имеет своих параметров таких, как, например, «масса», и т. п. Это не волейбольный мяч, который «прыгает» через сетку от одной команды к другой. По этой причине говорить о «скорости распространения взаимодействия», беспредметно. «Скорость распространения взаимодействия» - бессодержательное понятие. Можно говорить об интенсивности взаимодействия, о скорости течения процесса во времени, но не о «скорости его распространения».
Приведем пример. Пусть имеются два заряда. Один из зарядов начал двигаться. От него распространяется возмущение (волна). Второй заряд «почувствует» это возмущение только тогда, когда возмущение его достигнет. Существует ли взаимодействие второго заряда с этим возмущением, если это возмущение еще только распространяется и не достигло второго заряда? О какой «скорости распространения взаимодействий» можно говорить, если взаимодействие еще не наступило? Отождествление процесса распространения волны и «распространения взаимодействия» есть следствие философской несостоятельности (философского невежества) человека, придерживающегося такой терминологии.
Как показано в статье «Причинность и взаимодействие в физике» существуют две модели причинности, связанные между собой: эволюционная и диалектическая. Как правило, физики под причинностью понимают эволюционную модель: «сначала он меня в нос, потом я ему по носу»! Это однобокое понимание причинности послужило основой для многих предрассудков. Мгновенное действие на расстоянии опирается на диалектическую модель причинности и не противоречит этой модели причинности. На диалектическую модель опираются все парные взаимодействия в природе.
Помимо «волновых» взаимодействий (взаимодействие заряда и волны) в физике существуют «контактные» взаимодействия. Примером может служить столкновение биллиардных шаров. При таком взаимодействии (соударении) имеет место «точечный» контакт. Нам представляется, что взаимодействия мгновенного характера тоже можно отнести к контактному типу.
Представьте себе, что с горки спускается платформа, и после разгона упруго ударяет другую, стоящую на ее пути. Такое соударение относится к «точечному» контактному типу. Теперь поместим между тележками упругую пружину. Если пружина обладает массой, то при ударе движущейся тележки по пружине вдоль пружины будет распространяться волна сжатия. Скорость этой волны будет зависеть от жесткости и массы пружины.
Допустим теперь, что масса пружины равна нулю. В пределе скорость распространения волны от движущейся тележки к неподвижной и обратно будет бесконечной. Такое соударение уже не будет «точечным», поскольку тележки разделены пружиной. Однако взаимодействие сохранит свой контактный характер. Такое взаимодействие мы назвали контактным взаимодействием объемного типа.
Теперь можно рассмотреть случай взаимодействия электрических или гравитационных зарядов. Здесь возможны два варианта объяснения. Они зависят от того, где по нашему предположению сосредоточена электромагнитная масса. Электромагнитная масса определяется двояко: через заряд и его потенциал или через квадрат напряженности электрического поля заряда.
Согласно первому подходу энергия и электромагнитная масса распределены в поле, окружающем заряд. Плотность энергии взаимодействия двух зарядов пропорциональна (gradφ1dradφ2). Это означает, что взаимодействие зарядов выражается через контактное взаимодействие полей этих зарядов в каждой точке пространства. В каждой такой точке имеет место точечное взаимодействие. Совокупность всех взаимодействий образует объемное взаимодействие контактного типа.
Согласно второму подходу, который поддерживается нами, электромагнитная масса сосредоточена в самом заряде. Как следствие, электрическое поле, окружающее заряд, не имеет инерциальных свойств подобно безынерциальной пружине, рассмотренной ранее. Аналог этого поля – силовые линии, которые обладают упругими свойствами. Они определяют контактный характер взаимодействия.
4. Электромагнитная масса
Итак, исходя из математического анализа уравнений Максвелла и опытных данных, мы можем достоверно утверждать, что существует два вида проводимости. Соответственно, каждый вид проводимости описывается своими независимыми системами уравнений, своими полями и потенциалами. Положение о том, что поля инерциальных зарядов и поля электромагнитных волн – есть единое поле – оказалось предрассудком. Как следствие, предрассудком, породившим тупиковые направления исследований, является требование от всех уравнений Лоренц-ковариантной формы.
Теперь, опираясь на уравнения для полей зарядов, мы можем привести строгое решение проблемы электромагнитной массы инерциального заряда.
«Электромагнитная масса инерциальной частицы обладает всеми свойствами обычной механической инерциальной массы. Плотность электромагнитной массы не зависит от формы и структуры электрического заряда, а определяется плотностью энергии электрического поля в соответствии с формулой Е = mc2».

Для электромагнитной массы mе справедливы ньютоновские соотношения для импульса и кинетической энергии. Доказательство опирается на два закона сохранения: закон Умова и закон Ленца. Опишем их.
Закон Умова. Этот закон имеет стандартную форму уравнения непрерывности для равномерно движущегося заряда. Плотость потока вектора Умова равна плотности энергии электростатического поля, умноженной на вектор скорости движения заряда.
Вектор Умова описывает конвективный перенос энергии поля заряда со скоростью v и принципиально отличается от вектора Пойнтинга. Вектор Пойнтинга описывает перенос энергии электромагнитной волны со скоростью света.
Закон Ленца (закон баланса кинетической энергии). Этот закон тоже имеет форму уравнения непрерывности. Проиллюстрируем это закон. Пусть имеется неподвижный элемент тока, величина которого зависит от времени.
Изменение плотности кинетической энергии wk, окружающей элемент тока, связано с плотностью потока кинетической энергии Sk. Плотность потока Sk, в свою очередь, зависит от изменения квадрата силы тока I во времени. Если величина тока (независимо от его направления) увеличивается, плотность потока кинетической энергии Sk положительна и поток направлен вдоль радиуса. Она увеличивает энергию поля векторного потенциала, окружающего элемент тока.
Если же ток уменьшается, тогда поток направлен к этому элементу тока. Он стремится поддержать и сохранить величину тока в этом элементе. При любом изменении величины тока потери на излучение отсутствуют. Заметим, что плотность потока Sk уменьшается в пространстве по мере удаления от элемента тока обратно пропорционально кубу расстояния.
Когда изменение тока имеет место, плотность потока кинетической энергии возникает одновременно во всех точках пространства безо всякого запаздывания, т.е. мгновенно. Все это принципиально отличает вектор Ленца от вектора Пойнтинга, который не в состоянии описать возвращение энергии к источнику при уменьшении величины тока источника.
5. Взаимодействие заряда и электромагнитной волны
Разделение уравнений для полей зарядов и электромагнитных волн отвергает многие прежние представления и ставит перед классической электродинамикой новые задачи. Среди них:
1. Проблема взаимодействия инерциального заряда и электромагнитной волны.
2. Проблема взаимодействия инерциального и безынерциального зарядов.
3. Проблема взаимодействия между собой безынерциальных зарядов и другие.
Мы здесь рассмотрим подход к решению первой проблемы. Проблема взаимодействия волны с инерциальным зарядом напоминает задачу дифракции волны на проводящем теле.
Имеется волна, падающая на это тело. В результате часть энергии поглощается телом, другая часть рассеивается в пространстве в форме вторичных (отраженных, переизлученных) волн.
Аналогичная ситуация возникает и при воздействии электромагнитной волны на инерциальный заряд. Отличие в том, что часть энергии электромагнитной волны превращается в кинетическую энергию заряда или же имеет место обратный процесс. Часть кинетической энергии превращается в энергию электромагнитной волны. Помимо этого (в отличие от дифракционный задач) положение и скорость инерциального заряда меняются. Такой процесс носит диссипативный характер и для его описания необходимы специальные методы.
Итак, кинетическая энергия заряда преобразуется в энергию электромагнитной волны, которая распространяющуюся от заряда. Еще раз отметим, что взаимодействие иссипативный характер.
6. Подведем итоги
Теперь можно подвести некоторые итоги.
Во-первых, теоретически установлено и экспериментально установлено, что проводимость, обусловленная токами и зарядами, определяется безынерциальными и инерциальными носителями электричества. Соответственно, правая часть уравнений Максвелла должна содержать не только поля инерционных зарядов, но и безынерциальных зарядов.
Во вторых, уравнения Максвелла разделяются на две группы независимых уравнений. Первая группа описывает электромагнитные волны, излучаемые безынерциальными зарядами. Вторая группа уравнений описывает квазистатические поля, носителями которых являются инерциальные заряды и токи. Игнорирование этого факта стало одним из важных источников ошибок и предрассудков. Поле заряда и поле электромагнитной волны это разные виды полей.
В третьих, каждой группе уравнений соответствуют свои электромагнитные потенциалы, которые обретают четкий физический смысл, позволяя устранить трудности и противоречия в интерпретации явлений электродинамики.
В четвертых, необходимо дальнейшее переосмысление взаимодействий в классической электродинамике.
Все это неизбежно должно изменить многие положения и выводы КЭД. Как писал в свое время один из специалистов по КЭД, бурное развитие квантовой электродинамики породило надежды, что с развитием КЭД будут устранены трудности классических теорий. Со временем физики все яснее начали осознавать, что трудности самой КЭД имеют классические корни. Этот вопрос требует специального анализа и отдельного изложения.
Полученные результаты не совместимы с положениями специальной теории относительности. В частности, наличие мгновенного действия на расстоянии не совместимо со СТО. Как известно, СТО была порождена электродинамикой. Коль скоро классическая электродинамика и интерпретация многих явлений в ней меняется, должны измениться положения СТО и физическая интерпретация преобразований Лоренца. Этому вопросу будет посвящена Часть 5 настоящего обзора проблем, заблуждений и ошибок в современной электродинамике.
В настоящее время в МГУ планируется строительство супер-коллайдера. Само по себе столь дорогостоящее строительство могло бы иметь оправдание. Но с точки зрения приведенного анализа это строительство может оказаться авантюрой, предметом насмешек. Нельзя опрометчиво тратить столь крупные суммы для подобных «экспериментов», особенно если фундамент науки содержит принципиальные ошибки и противоречия.
7. Так кто же отвечает за Российскую Науку?
Ошибки и предрассудки, тиражируясь в лекциях, учебниках и исследованиях, не способствуют нормальному развитию науки и воспитанию будущих ученых. Эти «погрешности науки» необходимо искоренять. Есть много организаций, которые имеют отношение к высшему образованию и науке.
Минобрнауки, возглавляемое Фурсенко. Можно обратиться туда. Но какой смысл? Судя по реформам образования, в этом министерстве нет специалистов ни по науке, ни педагогике («кухарки»!). Недавно Чубайс назвал Фурсенко крупным реформатором. Сколько же нужно сделать нехорошего для России, чтобы заслужить такую похвалу?
Есть РАН с Президентом Ю.Осиповым. Многочисленные обращения профессоров по поводу современного состояния физики (без ответов от РАН) не оставляют сомнения, что Осипов мирно дремлет в Президентском кресле. Вместе с ним богатырским сном спит Отделение Физических Наук. Их мирный сон охраняет Комиссия по борьбе с лженаукой и фальсификацией научных исследований.
Обращение в Комиссию по борьбе с лженаукой и фальсификацией научных исследований тоже не имеет перспектив. Уж больно «топорным» критерием научности пользуется эта Комиссия: «ЕСТЬ МИРОВАЯ НАУКА, А ВСЕ, ЧТО НЕ ВПИСЫВАЕТСЯ В ЕЕ КРИТЕРИИ – ЭТО ЛЖЕНАУКА» («Одноглазый циклоп в физике»). Мы обнаружили ошибки в научных теориях современной физики. Выводы «противоречат твердо установленным научным фактам» (по Гинзбургу), т.е. «не вписываются в кругляковские критерии научности». Нам заранее уготовлена участь быть обвиненными в «невежестве», «некомпетентности», «шарлатанстве» и т.д. Однако сейчас кличка «альтернативщик» уже утратила свой оскорбительный смысл. Напротив, она отражает нетерпимость исследователя-альтернативщика к ошибкам и предрассудкам в современной физике. Не без оснований Грызлов назвал эту Комиссию «гнездом мракобесия». Быть может Единая Россия здесь поможет?
Обратились в Приемную Грызлова. Нам обещали дать ответ через месяц. Год ждем. Как при игре «домино» и здесь выпадает фишка «пусто-пусто». Уж очень странная эта Партия «Единая Россия», много обещающая.
Есть пословица: «У семи нянек дитя без глазу». Это верно, если нянек интересует не «дитя», а ученые степени, научные звания, хорошие зарплаты и высокие должности. Им ли до «дитяти»? Все как в сказке: Докторов наук тьма, а Ученых нема!
Так и остался наш вопрос без ответа: Кто же все-таки отвечает за Российскую Науку?
Примечание.
Первая часть исследования «Проблемы, заблуждения и ошибки в электродинамике» (Часть 1.) опубликована на сайте http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/11158.html
Вторая часть исследования «Проблемы, заблуждения и ошибки в электродинамике» (Часть 2.) опубликована на сайте http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/11208.html


Подробно на сайте
Проблемы, заблуждения и ошибки в электродинамике
Часть 3. Два вида зарядов в электродинамике.
http://new-idea.kulichki.net/pubfiles/110727210335.rar

Опубликовано на Порталусе 28 июля 2011 года

Новинки на Порталусе:

Сегодня в трендах top-5


Ваше мнение?



Искали что-то другое? Поиск по Порталусу:


О Порталусе Рейтинг Каталог Авторам Реклама