Проблема излучения ЭМП движущимися зарядами и радиационного трения
Главная
Введение
Проблемы и заблуждения
Новое развитие
Контакты
        По мнению Нобелевского лауреата В.Л. Гинзбурга, существуют «вечные вопросы» электродинамики, одним из которых является проблема излучения ЭМП движущимися электрическими зарядами и радиационного трения. Существующее представление об этой проблеме неудовлетворительно по нескольким причинам, главной из которых является отсутствие правильного уравнения ЭМП с источниками поля. В разделе Проблема источников показано, что уравнения Максвелла, получаемые в виде дивергенции тензора ЭМП, принципиально не могут иметь источников, поскольку антисимметричный тензор ЭМП является четырехмерным ротором. В канонические уравнения Максвелла источники ЭМП вводятся "вручную" и теоретического обоснования не имеют. Кроме того, в классической электродинамике отсутствует описание и самого элементарного источника поля - электрона, поэтому любые уравнения поля с источниками можно считать правильными только условно. В настоящее время электрон рассматривается как электрически заряженная точка без учета его спина и магнитного момента. Таким образом, до тех пор, пока не будет получено полное описание электрона, любые уравнения поля с источниками нельзя считать достоверными. Таким образом, в классической электродинамике отсутствуют правильные уравнения ЭМП с источниками поля, следовательно, ожидать на этом направлении положительных теоретических результатов нельзя.
           Проблему излучения ЭМП движущимися зарядами можно рассматривать в вакууме и в материальной среде. В самом простом варианте это свободное движение зарядов в вакууме, при отсутствии стороннего ЭМП, при этом принимается, что взаимное ЭМП зарядов не влияет на их движение, т.е. плотность зарядов мала. В другом варианте плотность зарядов высокая и их взаимное ЭМП влияет на движение зарядов. Это случай с так называемым самосогласованным полем. Самосогласованное ЭМП влияет на движение зарядов и его можно рассматривать как внешнее ЭМП.
            Следует еще раз подчеркнуть, что уравнения ЭМП без источников поля выводятся математически строго, но источники поля не выводятся математически, а вводятся в уравнения "вручную" без должного теоретического обоснования. По мнению автора, электрон является электромагнитным "полевым" объектом, и его описание должно вытекать из теории ЭМП. К сожалению, этого пока не сделано. Следовательно, уравнения ЭМП с источниками на сегодняшний день малодостоверны. Однако отдельные части проблемы излучения можно получить достаточно строго.
            Новые уравнения ЭМП, заменяющие уравнения Максвелла, в отличие от последних, являются волновыми уравнениями.  Поэтому уравнение с источником в виде плотности тока, можно рассматривать, как уравнение, описывающее излучение ЭМП зарядами, движущимися с постоянной скоростью. Для получения излучения зарядов, движущихся с ускорением, достаточно взять производную по времени от обеих частей этого уравнения.
          Поскольку движущиеся с постоянной скоростью заряды излучают ЭМП, то они теряют свою энергию на энергию излучаемого ЭМП и, следовательно, возникает эффект радиационного трения. Этот эффект обусловлен тем, что движущиеся заряды имеют кинетическую энергию, зависящую от скорости их движения. Если происходит потеря энергии на излучение, то энергия зарядов уменьшается. Если плотность зарядов остается постоянной, то уменьшается скорость их движения, т.е. происходит их торможение.
           Свободное движение электрических зарядов в вакууме определяется геометрией пространства-времени Минковского и их взаимодействием между собой. Если пренебречь этим взаимодействием, то их движение описывается четырехмерной производной четырехмерной плотности тока, которая является тензором второго ранга. Уравнение свободного движения следует из этого тензора как его полная дивергенция. Зная уравнения свободного движения электрических зарядов, используя уравнения ЭМП с источниками, получим уравнения ЭМП, возбуждаемого движущимися в вакууме электрическими зарядами. Система уравнений, описывающая ЭМП, возбуждаемое движущимися электрическими зарядами, приведена здесь.
Информационные ссылки