Elektromagnetiikan yleisesti hyväksytyn teorian haitat

Huolimatta nykyaikaisen sähkömagneettisuuden teorian kiistattomista menestyksistä, sen pohjalta luotuihin suuntiin kuten sähkötekniikka, radiotekniikka, elektroniikka, ei ole syytä pitää tätä teoriaa täydellisenä. Nykyisen sähkömagneettisuuden teorian keskeisin haittapuoli on mallikäsitteiden puute, sähköisten prosessien ymmärryksen puute; siten teorian jatkokehityksen ja parantamisen käytännöllinen mahdottomuus. Ja teorian rajoituksista seuraa myös monia sovellettuja vaikeuksia.

Ei ole mitään syytä uskoa sähkömagneettisuuden teorian olevan täydellisyyden korkeus. Itse asiassa teoriaan on kertynyt joukko puutteita ja suoria paradokseja, joille on keksitty erittäin epätyydyttäviä selityksiä tai niitä ei ole lainkaan.

Esimerkiksi, kuinka selittää, että kaksi molemminpuolisesti liikkumatonta identtistä latausta, joiden on määrä hylätä toisistaan ​​Coulombin lain mukaan, todella houkuttelee, jos ne liikkuvat yhdessä suhteellisen kauan hylätyn lähteen kanssa? Mutta ne ovat houkuttelevia, koska nyt ne ovat virtauksia ja samat virrat ovat houkutelleet, ja tämä on kokeellisesti todistettu.

Miksi johtimen sähkömagneettisen kentän energia pituusyksikköä kohden tämän magneettikentän muodostavan virran kanssa on yleensä äärettömään, jos paluujohdin siirretään pois? Ei koko johtimen energiaa, vaan tarkalleen pituusyksikköä kohti, sanoen yksi metri?

Kuinka ratkaista puolijohtavaan väliaineeseen sijoitetun Hertz-dipolin (ts. Niputettujen parametrien dipolin) lähettämien sähkömagneettisten aaltojen leviämisongelma? Huolimatta lausunnon triviaalisuudesta, kukaan ei koskaan ratkaissut Hertz-dipolin säteilyongelmaa puolijohtavassa väliaineessa, ja yritykset ratkaista se aina epäonnistuivat. Oppikirjoihin ja viitekirjoihin kirjoitetut ratkaisut koostuvat kahdesta ratkaisusta "terveen järjen" pohjalta, mutta niitä ei saada ollenkaan tiukana ratkaisuna. Mutta tämän ongelman ratkaistua voitaisiin saada monia erityisiä tuloksia: dipolin säteily ihanteellisessa väliaineessa aktiivisen johtavuuden puuttuessa, tasoaallon vaimeneminen puolijohteessa äärettömän etäisyyden päässä dipolista ja joukko muita (erikseen, osa näistä ongelmista ratkaistaan ​​erikseen ).

Rajoittavia ongelmia, jotka liittyvät magneettikentän esiintymiseen sykkivässä sähkökentässä ja sykkivässä magneettikentässä indusoidun sähköpotentiaalin kanssa yhdessä johtimessa ja monissa muissa, ei ole ratkaistu. Sähköodynamiikan metodologia ei aina ole erilainen. Esimerkiksi Maxwellin staattinen postulaatti (Gaussin lause), joka on asetettu sähköstaattisten osien sähköodynamiikan teoreettisten perusteiden oppikirjoihin sen esittämisen jälkeen differentiaalimuodossa, sijoitetaan jo dynamiikka-osaan, vaikka jälkimmäinen esitysmuoto ei eroa fyysisessä muodossaan edellisestä. Seurauksena sähköpotentiaalin D arvon viive jätetään huomioimatta, kun varaukset q liikkuvat S: n peittämän tilan sisällä.

Ja mikä on "vektoripotentiaali"? Ei skalaaripotentiaali - onko kyse yksikkölatauksen siirtämisestä äärettömyydestä tiettyyn avaruuspisteeseen, nimittäin vektoripisteeseen? Mitä fyysistä merkitystä hänellä on sen lisäksi, että hänen on täytettävä tietyt matemaattiset ehdot? Kuka voi jakaa tämän salaisuuden?

Edellä esitetyt seikat, samoin kuin jotkut muut näkökohdat, eivät salli meidän harkita sähkömagneettisuuden teorian kehitystä, kuten minkä tahansa tieteen, täysin valmista. Sen jatkokehitys on kuitenkin mahdollista vain sähkömagneettisissa ilmiöissä tapahtuvien prosessien yksityiskohtaisen kvalitatiivisen tutkimuksen perusteella.On hyödyllistä muistaa, että tänään ja monien vuosien ajan olemme käyttäneet teoriaa, jonka John C. Maxwell esitti kuuluisassa sähkön ja magnetizian tutkielmassaan, julkaistu vuonna 1873. Harva tietää, että Maxwell esitti tässä teoksessa aikaisemmat teoksensa vuosina 1855-1862. Maxwell hyödyntää teoksessaan M. Faradayn kokeellista työtä, joka julkaistiin ajanjaksolla 1821-1856. (Faraday julkaisi kokonaan sähkön ja magnetismin kokeelliset tutkimukset vuonna 1859). V. Thomsonin teokselle jaksolta 1848-1851, H. Helmholtzin teokseen "Voiman säilyttämisestä" 1847 W. Rankinin teokseen. "Applied Mechanics" vuodelta 1850 ja monet muut saman ajanjakson ajalta. Maxwell ei postuloinut mitään, koska jotkut teoreetikot haluavat nyt fantasioida, kaikki hänen johtopäätöksensä perustuivat puhtaasti mekaanisiin ideoihin eetteristä ihanteettomaksi invisidiksi ja puristamattomaksi nesteeksi, jonka Maxwell toistuvasti kirjoittaa kirjoituksissaan. Lukija voi tutustua osaan Maxwellin teoksia, jotka on esitetty venäjän kielellä Z. A. Zeitlinin käännöksellä (J. C. Maxwell. Valitut teokset sähkömagneettisen kentän teoriassa. M., GITTL, 1952, 687 s.).

L. Boltzmannin muistiinpanoissa Maxwellin teokseen "Faradayn voimalinjoilla" (1898) todetaan:

"Voisin sanoa, että Maxwellin seuraajat näissä yhtälöissä eivät todennäköisesti muuttaneet mitään muuta kuin kirjaimia. Se olisi kuitenkin liian paljon. Tietenkin ei pitäisi olla yllättävää, että näihin yhtälöihin voitiin lisätä jotain, mutta paljon enemmän kuinka vähän on lisätty heihin. "

Tämä sanottiin vuonna 1898. Ja se on täysin totta nyt, lähes sata vuotta myöhemmin.

Itse asiassa sähkömagneettisuuden teoria pysähtyi kehitystyössään Maxwellin tasolla, joka käytti mekaanisia esityksiä 1800-luvun alkupuolella. Lukuisat sähkötekniikan, sähköodynamiikan ja radiotekniikan oppikirjat, jotka ilmestyivät 2000-luvulla, parantavat (tai pahentavat?) Näyttelyä, mutta eivät muuta mitään olennaisesti. Mitä puuttuu nykyään sähkömagneettisesta teoriasta? Ensinnäkin puuttuu ymmärrys siitä, että mikä tahansa malli, mukaan lukien Maxwellin kehittämä sähkömagneettisuusmalli, on luonteeltaan rajallinen, joten sitä voidaan ja on parannettava. Sähkömagneettisuuden mallinnukseen ja tarkalleen mekaaniseen mallintamiseen on puututtava ymmärrystä. Maxwell toimi eetterikäsitteinä ihanteellisina, ts. Hapettumattomina ja puristamattomina nesteinä. Ja eetteri osoittautui kaasuksi ja kaasuksi, sekä viskoosiksi että kokoonpuristuvaksi. Tämä tarkoittaa, että esimerkiksi Maxwellin käyttämät G. Helmholtzin ideat, että pyörteet eivät muodostu eivätkä katoa, vaan vain liikkuvat ja muodonmuutos, että kiertotuote pyörteen poikkileikkausalueella pysyy vakiona koko pituudeltaan, ovat kaukana aina totta. Oikeassa kaasussa pyörteet sekä muodostuvat että katoavat, ja Maxwell ei ota tätä huomioon. Maxwellin yhtälöt eivät heijasta prosessia tilavuudessa, koska sekä ensimmäinen että toinen Maxwellin yhtälö tarkastelevat prosessia tasossa. Totta, sitten tämä taso pyörii koordinaattiakseleilla, mikä luo kolmiulotteisen vaikutuksen, mutta itse asiassa olemus ei muutu tästä, taso pysyy tasona. Jos prosessia pidetään tilavuutena, niin olisi tarpeen harkita pyörrevoimakkuuden muutosta sen akselia pitkin, sitten pyörteiden muodostumis- ja pyörteiden rappeutumisprosessit katetaan jossain määrin. Mutta juuri tämä puuttuu Maxwellin yhtälöistä. Ja siksi niitä ongelmia, joissa nämä kysymykset nousevat esiin, esimerkiksi Hertz-dipolin ongelmaa puolijohdeväliaineessa, ei voida perusteellisesti ratkaista käyttämällä Maxwellin yhtälöitä.

Maxwell ei ole ottanut huomioon johtimen suoraa vuorovaikutusta magneettikentän kanssa sillä hetkellä, kun johdin leikkaa tämän kentän.Faradayn laki, joka on suora seuraus ensimmäisestä Maxwell-yhtälöstä, on tässä mielessä kuvaava, fenomenologinen laki, pitkän kantaman laki, koska siinä kenttä muuttuu yhdessä paikassa, piirin sisällä, ja tämän muutoksen seurauksena on EMF piirin reunalla. Ja tänään tunnetaan jo merkittäviä eroja Faradayn lain mukaisten laskelmien ja suorien mittausten tulosten välillä. Joissakin tapauksissa ero ei ole yksi tai kaksi prosenttia, vaan useita kertoja!

Tätä luetteloa voidaan jatkaa tarvittaessa.

Kaikista näistä moitteista vähiten voidaan syyttää itse J. K. Maxwelliin. Maxwellin sähkömagneettisuuden teoria osoittautui niin hyväksi, että sen perusteella luotiin joukko nykyaikaisen tieteen tärkeimpiä alueita, ratkaistaan ​​valtava määrä sovellettuja ongelmia ja kasvatettiin sukupolvia tutkijoita. Mutta nämä huomautukset ovat totta suhteessa seuraaviin sukupolviin tutkijoita, jotka kuvasivat Maxwellin tekevän kaiken ja eivät kehittäneet Maxwellin opetuksia edelleen. Laskematta yksityiskohtiin, voidaan huomata, että eetterin käsitteiden käyttö viskoosisena puristettavana väliaineena antoi mahdolliseksi selventää joitain sähkömagneettisuuden teorian esityksiä, erityisesti joidenkin yllä lueteltujen paradoksien ratkaisemiseksi. Esimerkiksi liikkuvat varaukset, vaikka ne pysyvät paikallaan suhteessa toisiinsa, liikkuvat suhteessa eetteriin, ja siksi syntyy magneettikenttä, joka alkaa yhdistää ne.

Kävi ilmi, että emitterien lähialueelle syntyy pitkittäinen sähkökenttä, jossa eetterivorteita vielä muodostuu. Tällaisessa kentässä sähköjännitysvektori ei sijaitse energian liikesuunnan poikki, vaan sitä pitkin. Ja vain tietyllä etäisyydellä emittereistä tällaisten kenttien vektorilisäyksen seurauksena muodostuu aalto, jossa sähköjännityksen vektori on jo kohtisuorassa energian etenemissuuntaan nähden.

Kävi ilmi, että eetterin kokoonpuristumisen takia myös magneettikenttä voidaan puristaa, ja tämä puristus on melko havaittavissa jopa kenttiä varten, jotka virta on luonut kymmenesosaan ampeeria. Nykyisen kokonaislain kokeellinen varmentaminen, jota kukaan ei osoittanut selviytyvänsä sen ilmeisyyden vuoksi ja joka seuraa suoraan toisesta Maxwellin yhtälöstä, mikä on osoittanut, että tätä lakia noudatetaan tarkasti vain häviävän alhaisilla magneettikentän intensiteetteillä. Jopa tavanomaisissa tapauksissa todellisen kenttävoimakkuuden ja tämän lain mukaan lasketun kenttävoimakkuuden erot voivat olla erittäin suuret, mikä ylittää huomattavasti mahdollisten mittausvirheiden rajat tai laiminlyömällä reunavaikutuksia.

Osoittautui mahdolliseksi laskea sykkivään magneettikentään sijoitetun johtimen aiheuttama EMF, ja kokeet vahvistivat näiden laskelmien oikeellisuuden.

Kävi ilmi, että on mahdollista luoda käsite "johtimien keskinäinen induktio", vaikkakin sähköodynamiikassa on vain käsite "virtapiirien keskinäinen induktio". Tämä antoi mahdolliseksi kehittää metodologian referenssihäiriöiden luomiseksi ilma-alusten avioniikkalaitteiden viestintälinjoissa, sisällyttää ne asiaankuuluvaan GOST-järjestelmään ja käyttää niitä onnistuneesti käytännössä ilmassa olevien sähköisten viestintälinjojen melunkestävyyden varmistamisessa. Ja ennen kuin tämä ei onnistunut ...

Ja tämä on vasta alku. Sähkömagneettisuuden teoria odottaa Faradaya ja nykyaikaisia ​​Maxwells-teoksia. Et voi loputtomasti hyödyntää suurten, mutta kauan menneiden tutkijoiden auktoriteettia. Meidän on työskenneltävä itse.