Проблема Эфира
Главная
Введение
Проблемы и заблуждения
Новое развитие
Контакты
     Говоря о проблемах теории ЭМП, необходимо сказать о проблеме Эфира. Этой проблеме посвящено множество работ, но единого мнения по ней нет. Поскольку человек традиционно мыслит аналогичными образами, то при рассмотрении процесса распространения электромагнитного поля в виде волн, естественной аналогией являются звуковые волны. Тем более, что волновые уравнения для электромагнитного поля и звуковых волн имеют один математический вид. Поскольку звуковые волны распространяются в сплошной среде, то такая среда должна существовать и для электромагнитного поля. Эту гипотетическую среду и назвали Эфиром. В сплошной среде возможны продольные и поперечные волны, имеющие различные скорости распространения. В свою очередь, поперечные волны могут быть двух типов - просто поперечные и поперечные волны кручения. Относительно поперечных волн в сплошной среде в физике также существует заблуждение, рассмотренное автором в статье [1]. Скорость распространения продольных волн всегда выше скорости распространения поперечных волн. Скорость распространения волн в сплошной среде определяется механическими характеристиками сплошной среды. Разница в скорости распространения продольных и поперечных волн определяется различными механическими характеристиками среды на сжатие/растяжение и сдвиг. Общей характеристикой среды, определяющей скорость продольных и поперечных волн, является плотность среды. Для существования волнового процесса должны существовать два типа энергии. Для механической волны это потенциальная и кинетическая энергии частиц среды. Потенциальной энергией является энергия деформаций сжатия/растяжения или сдвига среды, а кинетической энергией является энергия движения частиц среды. При распространении волны частицы среды колеблются, при этом кинетическая энергия последовательно переходит в потенциальную энергию, и обратно. При этом, при максимуме кинетической энергии, потенциальная энергия равна нулю, и наоборот. Следовательно, изменения этих двух видов энергии сдвинуты во времени.
        Экспериментально установлено, что электромагнитные волны имеют поперечный вид. О существовании продольных волн ЭМП ведутся дискуссии, но достоверно они пока не обнаружены. Поскольку волны ЭМП реально существуют, то среда, в которой они распространяются, должна иметь соответствующие характеристики, аналогичные характеристикам сплошной среды на сжатие/растяжение и сдвиг, а также общую характеристику, аналогичную плотности среды и определяющую инерционность волнового процесса. Скорость распространения поперечных электромагнитных волн в вакууме определяют диэлектрическая и магнитная постоянные вакуума, которые являются аналогами модуля сдвига и плотности среды. В распространении поперечной электромагнитной волны участвуют два вида энергии - энергия электрического поля и энергия магнитного поля. Учитывая, что магнитное поле проявляется при движении зарядов, то энергия магнитного поля аналогична кинетической энергии, а энергия электрического поля соответствует потенциальной энергии сдвиговой деформации среды. Для продольных волн, если они существуют, потенциальной энергией является энергия деформации сжатия/растяжения. Естественно, что для существования волнового процесса потенциальная и кинетическая энергия в распространяющейся волне должны быть сдвинуты во времени, т.е. при максимуме энергии магнитного поля, энергия электрического поля должна быть равна нулю, и наоборот. Из этого следует вывод о том, что электрическое и магнитное поля в электромагнитной волне также должны быть сдвинуты по времени. Это подтверждается и уравнением Максвелла для вакуума, где
tE=rotB, т.е. если магнитное поле изменяется по закону синуса, то электрическое поле изменяется по закону косинуса.
          Здесь мы пришли ко второй проблеме передачи электромагнитной энергии электромагнитной волной. По существующим представлениям, в электромагнитной волне электрическое и магнитное поля синфазны. Следовательно, синфазны и виды энергии в электромагнитной волне, что противоречит физике волнового процесса. Волновые уравнения для электрического и магнитного полей следуют из уравнений Максвелла, но в уравнениях Максвелла электрическое и магнитное поля сдвинуты по времени на 90о, а волновое уравнение не меняет физику процесса, т.е. уравнение
tE=rotB выполняется. Следовательно, мнение о том, что в электромагнитной волне электрическое и магнитное поля синфазны, является ошибкой. Эта ошибка рассмотрена здесь. Считается, что в электромагнитной волне передача энергии описывается вектором Пойнтинга. Но если электрическое и магнитное поля сдвинуты по фазе на 90о, то вектор Пойнтинга равен нулю. Тогда имеем противоречие между вектором Пойнтинга и уравнением Максвелла. Следовательно, в теории Максвелла или неправильно описание плотности потока энергии вектором Пойнтинга, или неправильно волновое уравнение и, следовательно, уравнение Максвелла. В существующей теории это противоречие устраняется утверждением о синфазности электрического и магнитного полей, которое является ошибочным и приводит к нарушению закона сохранения энергии в электромагнитной волне. В учебной литературе эта проблема передачи энергии не рассматривается и замалчивается.
          В теории Максвелла ЭМП описывается антисимметричным тензором второго ранга. Из этого тензора математически строго следует тензор энергии-импульса ЭМП. Этот тензор имеет каноническую форму и в нем плотность потока энергии описывается вектором Пойнтинга. Таким образом, можно утверждать, что плотность потока энергии описывается правильно. Но из антисимметричного тензора следуют и уравнения Максвелла, следовательно, противоречие сохраняется. Таким образом, в рамках теории Максвелла эта проблема решения не имеет. В разделе Проблема
введения источников ЭМП в уравнения поля  показано, что причиной этой проблемы являются уравнения Максвелла, поскольку их получение из антисимметричного тензора ЭМП является математически некорректным. Правильные уравнения ЭМП следуют из симметричного тензора ЭМП. При этом вектор Пойнтинга описывает только часть плотности потока энергии, связанную с четырехмерным вращением ЭМП. Описание полной плотности потока  энергии ЭМП следует из полного тензора энергии-импульса, получаемого из несимметричного тензора ЭМП методом, описанным в работе [2]. Из симметричного тензора ЭМП следуют уравнения, заменяющие уравнения Максвелла. Новое Волновое уравнение для векторного потенциала ЭМП полностью аналогично уравнению движения Ламе для сплошной среды и описывает поперечные и продольные волны ЭМП. При этом скорость распространения продольных волн в 1,4 раза больше скорости поперечных волн, распространяющихся со скоростью света. Из этого уравнения следует, что Эфиром можно считать поле электромагнитного потенциала, свойства которого полностью соответствует свойствам сплошной среды. Таким образом, все пространство нашего Мира заполнено физической субстанцией, которую мы называем полем электромагнитного потенциала. При этом, пространство и электромагнитный потенциал, видимо, неразрывно связаны между собой и по отдельности не существуют. До недавнего времени электромагнитный потенциал считался физически не существующим и неоднозначным, при этом отсутствовали методы его прямого измерения. Эта проблема рассмотрена в разделе Проблема электромагнитного потенциала. Но с открытием эффектов Ааронова-Бома и Ааронова-Кашера подтвержденных многочисленными экспериментами, физическая реальность электромагнитного потенциала не вызывает сомнения. В разделе Электромагнитные силы показано, что существуют и другие методы прямого измерения электромагнитного потенциала. Таким образом, по мнению автора, проблема Эфира решена.
            В заключение следует сказать о продольных волнах электромагнитного поля, так как они непосредственно связаны с проблемой Эфира. В разделе Уравнения ЭМП получено уравнение продольных волн. В этих волнах отсутствует компонента магнитного поля, которую заменяет так называемое «скалярное магнитное поле» Николаева. Соответственно и энергия продольного волнового процесса состоит из энергии электрического поля и энергии «скалярного магнитного поля» Николаева. С классическим магнитным полем связана магнитная постоянная вакуума. Справедлива ли эта постоянная для «скалярного магнитного поля» Николаева, пока неизвестно, поскольку оно фактически не исследовано. Если существует вторая магнитная постоянная вакуума, то скорость продольных волн будет отличаться от скорости, полученной в разделе Уравнения ЭМП.

Информационные ссылки