Ацюковский В.А. - Популярная эфиродинамика. Российская академия естественных наук
 Скачать 14.88 Mb.
|
|
86 12. Что такое электричество? Не тому следует удивляться, что к этим уравнениям было что-то прибавлено, а гораздо более тому, как мало было к ним прибавлено Л.Больцман. Примечания к работам Максвелла. Несмотря на бесспорные успехи современной теории электромагнетизма, создание на ее основе таких направлений, как электротехника, радиотехника, электроника, считать эту теорию завершенной нет оснований. Основным недостатком существую- щей теории электромагнетизма приходится считать отсутствие модельных представлений, непонимание сути электрических процессов; отсюда – практическая невозможность дальнейшего развития и совершенствования теории. А из ограниченности теории вытекают и многие прикладные трудности. 87 Оснований для того, чтобы полагать теорию электромагнетиз- ма верхом совершенства, нет. В самом деле, в теории электромаг- нетизма накоплен ряд недомолвок и прямых парадоксов, для которых придуманы весьма неудовлетворительные объяснения, или таких объяснений нет вовсе. Например, как объяснить, что два взаимно неподвижных одинаковых заряда, которым полагается отталкиваться друг от друга по закону Кулона, на самом деле притягиваются, если они вместе движутся относительно давно покинутого источника? А ведь притягиваются, потому что теперь они – токи, а одинаковые токи притягиваются, и это экспериментально доказано (рис. 12.1). F А F К +q +q v а) б) +q +q F К v F А q 1 q 2 μ о i 1 i 2 l дq 1 дq 2 F К = ——— F A = – ——— ; i 1 = ——; i 2 = —— 4πε о r 2 4πr дt дt Закон Кулона Закон Ампера Рис. 12.1. Электрическое взаимодействие зарядов: Два покоящихся относительно друг друга одинаковых заряда отталкиваются друг от друга по закону Кулона (а), но, двигаясь вместе, они притягиваются по закону Ампера (б). Почему? Почему энергия электромагнитного поля, приходящаяся на единицу длины проводника с током, создающим это магнитное поле, стремится к бесконечности, если обратный проводник ото- 88 двигать? Не энергия всего проводника, а именно приходящаяся на единицу его длины, скажем, на один метр, причем сама величина тока при этом не играет роли. Как решить задачу о распространении электромагнитных волн, излучаемых диполем Герца (то есть диполем с сосредото- ченными параметрами), помещенным в полупроводящую среду? Несмотря на тривиальность постановки, задача об излучении диполя Герца в полупроводящей среде никем и никогда не была решена, попытки решить ее в общем виде неизменно кончались неудачей. Написанные в учебниках и справочниках решения скомпилированы из двух решений на основе «здравого смысла», а вовсе не получены как строгое решение. А ведь решив эту задачу, можно было бы получить многие частные результаты – излучение диполя в идеальной среде при отсутствии активной проводимости, затухание плоской волны в полупроводнике при бесконечных расстояниях от диполя и ряд других (в отдельности без связи друг с другом некоторые из этих задач решены). Не решены предельные задачи о возникновении магнитного поля в пульсирующем электрическом поле и о возникновении электрического поля в пульсирующем магнитном поле, об электрическом потенциале, наводимом в пульсирующем магнитном поле на одиночный проводник и многие другие. Методология электродинамики не всегда отличается последовательностью. Например, статический постулат Максвелла (теорема Гаусса), помещаемый в учебниках теоретических основ электродинамики в раздел статики, после представления его в дифференциальной форме помещается уже в раздел динамики, хотя последняя форма представления по физической сущности ничем не отличается от предыдущей. В результате игнорируется запаздывание в значении электрического потенциала D при перемещении зарядов q внутри охваченного поверхностью S пространства. А что такое «векторный потенциал»? Не скалярный потенциал, который есть работа по перемещению единичного 89 заряда из бесконечности в данную точку пространства, а именно векторный? Какой он имеет физический смысл, кроме того, что он должен удовлетворять некоторым математическим условиям? Изложенные моменты, а также и некоторые другие соображения не позволяют считать развитие теории электромаг- нетизма, как и всякой науки, полностью завершенным. Однако дальнейшая эволюция ее возможна лишь на основе детального качественного рассмотрения процессов, происходящих в электромагнитных явлениях. Полезно напомнить, что мы и сегодня и уже много лет пользуемся теорией, которую в законченном виде Дж.К.Максвелл изложил в своем знаменитом «Трактате об электричестве и магнетизме», вышедшем в свет в 1873 году. Но мало кому известно, что Максвелл никогда и ничего не постулировал, как сейчас любят фантазировать некоторые теоретики, все его выводы опирались на чисто механические представления об эфире, как об идеальной невязкой и несжимаемой жидкости, о чем Максвелл в своих трудах неоднократно пишет. Фактически теория электромагнетизма остановилась в своем развитии на уровне Максвелла, использовавшего механические представления первой половины ХIХ столетия. Появившиеся в ХХ столетии многочисленные учебники по электротехнике, электродинамике и радиотехнике совершенствуют (или ухудшают?) изложение, но ничего не меняют по существу. Чего же не хватает в теории электромагнетизма сегодня? Не хватает прежде всего понимания того, что всякая модель, в том числе и модель электромагнетизма, разработанная Максвеллом, имеет ограниченный характер, а следовательно, может и должна совершенствоваться. Максвелл оперировал понятиями эфира как идеальной, т. е. невязкой и несжимаемой жидкости. А эфир оказался газом, причем газом и вязким, и сжимаемым. Это значит, что представления Максвелла об электромагнитных процессах частичны, как и всякие представления о любых предметах и процессах, а его уравнения приближенны, как и всякие 90 уравнения. Поэтому необходимо совершенствовать модельные представления электромагнетизма. Тогда появляется возможность не только понять, что такое электромагнитные явления, но и уточнить уравнения, их описывающие. Использованные Максвеллом представления Г.Гельмгольца о том, например, что вихри не образуются и не исчезают, а только перемещаются и деформируются, о том, что по всей своей длине произведение циркуляции на площадь поперечного сечения вихря остается величиной постоянной, далеко не всегда верны. В реальном газе вихри и образуются, и исчезают, а это Максвеллом не учтено. Уравнения Максвелла не отражают процесса в объеме, так как и первое, и второе уравнения Максвелла рассматривают процесс в плоскости. Правда, затем эта плоскость поворачивается в осях координат, что и создает эффект объемности, но на самом деле суть от этого не меняется, плоскость остается плоскостью. Если бы процесс рассматривался в объеме, то надо было бы рассмотреть изменение интенсивности вихря вдоль его оси, тогда были бы в какой-то степени охвачены процессы вихреобразования и распада вихрей. Но именно это и отсутствует в уравнениях Максвелла. А поэтому те задачи, в которых возникают эти вопросы, например, задача о диполе Герца в полупроводящей среде, принципиально не могут быть решены с помощью уравнений Максвелла. В качестве примера можно привести взаимодействие проводников с токами. Как известно, если в параллельных проводниках токи проходят в одинаковом направлении, то проводники сближаются, а если в разных, то отталкиваются. Никакого физического объяснения теория не дает, хотя и дает все необходимые численные величины. Не учтен Максвеллом и факт непосредственного взаимодей- ствия проводника с магнитным полем в момент пересечения проводника этим полем. Закон Фарадея, являющийся прямым следствием первого уравнения Максвелла, в этом смысле есть описательный, феноменологический закон, закон дальнодейст- вия, поскольку в нем изменение поля происходит в одном месте, 91 внутри контура, а результат этого изменения – ЭДС оказывается на периферии контура. И сегодня уже известны значительные расхождения между расчетами, выполненными в соответствии с законом Фарадея, и результатами непосредственных измерений. Разница в некоторых случаях составляет не один или два процента, а в несколько раз! Сегодня эфиродинамика позволяет наглядно представить некоторые электромагнитные процессы в виде газомеханических моделей, сведя, таким образом, всю электродинамику к механике реального, т.е. вязкого и сжимаемого газа – эфира. На рис. 12.2 изображена структура электрического поля, в котором находится электрон. Рис. 12.2. Электрон в трубке электрического поля Электрон разворачивается в трубке электрического поля и ускоряется им. Поскольку электрическое поле распространяется вдоль направления трубки со скоростью света (скорость второго звука в эфире), то сразу становится понятным, что с его помощью разогнать электрон или другие электрически заряженные частицы до более высоких скоростей нельзя принципиально, ибо сила воздействия поля на частицу будет убывать с уменьшением скольжения поля относительно частицы по закону Е = Е 0 (1 – v 2 /c 2 ), 92 где Е – сила воздействия поля на единицу заряда во время его движения со скоростью v, Е 0 – та же сила при отсутствии движения, c – скорость света.. Если v = c, то сила просто отсутствует и частица тормозится сопротивлением эфира, как бы ни повышать напряженность поля. Таким образом, отсутствие сверхсветовых скоростей частиц в ускорителях является не следствием увеличения ее массы, как это трактуется, а следствием примененного метода, точнее, следстви- ем полного непонимания процессов, происходящих в ускорителе. Если учесть, что электрическое поле представляет собой набор вихревых трубок эфира, в которых по центру эфир перемещается от источника, а по периферии – к источнику, а свободный электрон представляет собой тонкое винтовое вихревое кольцо, ориентированное электрическим полем, то дальше картина получается простой: потоки эфира, создаваемые электроном, выходят из проводника и взаимодействуют с подобным же электроном в другом проводнике (рис. 12.3). Рис. 12.3. Взаимодействие электронов в параллельных проводниках: а – при протекании токов в одном направлении; б – при протекании токов в противоположных направлениях За счет градиента скоростей получается разность давлений в эфире по сторонам второго электрона, и в зависимости от ориентации электронов в двух проводниках относительно друг друга они или сближаются, или отталкиваются, передавая свой импульс молекулам металла. Механизм взаимодействия 93 проводников оказывается прост и понятен. Но тогда электрический ток это не только и не столько смещение зарядов, но еще и их упорядоченная ориентация в пространстве. Такого понятия в электромагнетизме до сих пор не было. В качестве примера полезности эфиродинамических представлений можно привести взаимоиндукцию проводников. В настоящее время такого понятия в электротехнике нет, есть представление о взаимоиндукции контуров. Если в проводнике течет ток, то вокруг него образуется магнитное поле. Эдс во втором проводнике появляется как результат пересечения этим полем второго проводника. Это существенно другая картина, чем описанная в учебниках, где такое пересечение вообще не рассматривается. Но тогда некоторые зависимости, например, при взаимоиндукции контуров, оказываются существенно иными, чем у Максвелла, и это подтверждено экспериментами. Это легко увидеть на примере закона Фарадея. В соответствии с законом Фарадея пульсирующее поле в контуре создает на его периферии эдс, пропорциональную скорости изменения поля и площади контура. На самом деле такого процесса в природе вообще не существует, его нельзя вообще создать. Процесс идет иначе (рис. 12.4). Рис. 12.4. Наведение ЭДС в контуре: а – по Максвеллу и Фарадею; б – в реальности 94 В первичной обмотке появляется ток, и вокруг нее начинает появляться магнитное поле. Силовые линии поля начинают сгущаться к центру, пересекая по дороге проводники второго контура, за счет чего и появляется ЭДС на вторичной обмотке. А это другая зависимость. Подобных примеров много. М еньше всего эти упреки можно отнести к самому Дж.К.Максвеллу или другим выдающимся исследователям электромагнетизма. Они свое дело сделали. Теория электромагнетизма Максвелла оказалась столь хороша, что на ее основе создан ряд главнейших областей современной науки, решено громадное количество прикладных задач, воспитаны поколения исследователей. Но эти упреки справедливы по отношению к последующим поколениям ученых, вообразивших, что Максвеллом сделано все, и не развивающих учение Максвелла дальше. Не вдаваясь в детали, можно отметить, что привлечение представлений об эфире как о вязкой сжимаемой среде уже позволило уточнить некоторые представления теории электромагнетизма, в частности, разрешить некоторые из перечисленных выше парадоксов, а также предложить некоторые новые направления. Движущиеся заряды, например, хоть и продолжают оставаться неподвижными друг относительно друга, движутся относительно эфира, вот поэтому и возникает магнитное поле, которое начинает их сближать. Оказалось, что в ближней зоне излучателей возникает продольное электрическое поле, в котором вихри эфира еще только образуются. В таком поле вектор электрической напряженности расположен не поперек направления движения энергии, а вдоль него. И только на некотором расстоянии от излучателей в результате векторного сложения таких полей образуется волна, в которой вектор электрической напряженности расположен уже перпендикулярно направлению распространения энергии. 95 Выяснилось, что вследствие сжимаемости эфира магнитное поле тоже может сжиматься, и это сжатие вполне заметно даже для полей, создаваемых токами в десятые доли ампера. Экспериментальная проверка закона полного тока, который, как выяснилось, никогда и никем не проверялся в силу его очевидности и который непосредственно вытекает из второго уравнения Максвелла, показала, что точно этот закон соблюдается только при исчезающе малых напряженностях магнитного поля. Даже в обычных случаях отличия реальных напряженностей поля от вычисленных по этому закону могут быть очень большими, что далеко выходит за пределы возможных погрешностей измерений или не учета краевых эффектов. Появилась возможность рассчитать ЭДС, возникающую на проводнике, помещенном в пульсирующее магнитное поле, и эксперименты подтвердили правильность этих расчетов. Оказалось возможным создать понятие «взаимоиндукции проводников», хотя в электродинамике существует лишь понятие «взаимоиндукции контуров». Это дало возможность разработать методику создания эталонных помех в линиях связи бортового оборудования самолетов, ввести ее в соответствующий ГОСТ и успешно использовать в практике обеспечения помехозащищенности бортовых электрических линий связи. А раньше это никак не получалось... И это только самое начало. Полезно напомнить, что в науке об электричестве были направления, существенно отличающиеся от тех, к которым мы привыкли сегодня. Соответствующими исследования в этих других направлениях занимались Ампер и Эрстед, даже Фарадей, труды которого не полностью осознаны и сегодня. Но особо следует отметить великого сербского ученого Николу Тесла, электротехника которого качественно отличалась от сегодня существующей. На своих установках с помощью своего непонятно как работающего трансформатора, подключенного через разрядник к конденсатору, он получал напряжения в 96 миллионы вольт с прибавлением неизвестно откуда взявшейся добавочной энергии… Сегодня известны многие десятки экспериментов, дающих результаты, которые не могут быть объяснены современной теорией электромагнетизма. Автор должен самокритично признаться, что некоторые из них эфиродинамика пока тоже не может объяснить. Но подобных случаев у автора было много, и все они постепенно нашли свое решение. Теория электромагнетизма ждет своих Фарадеев и современных Максвеллов. Нельзя бесконечно эксплуатировать авторитет великих, но давно ушедших ученых. Надо работать и самим. 13. Что такое свет? Ньютон отдавал предпочтение корпускулярной теории света, считая его потоком частиц. ...Гюйгенс полагал, что световое возбуждение есть импульсы упругих колебаний эфира А.М.Бонч-Бруевич. Оптика. 97 Оптика – одна из древнейших наук, тесно связанная с потребностями практики на всех этапах своего развития. Прямолинейность рас,пространения света была известна не менее, чем за 5 тысяч лет до нашей эры и использовалась в древнем Египте при проведении строительных работ. Над существом оптических явлений размышляли Аристотель, Платон, Евклид и Птолемей. Существенный вклад в развитие оптики внес арабский ученый ХI столетия Ибн аль-Хайсам. Точные законы преломления установлены в 1620 г. В.Спеллиусом и Р.Декартом, дифракция и интерференция света открыты итальянцем Ф.Гримальди в 1656 г., двойное лучепреломление открыто датчанином Э.Бартлинусом в 1669 г. Дальнейшее развитие оптики связано с именами И.Ньютона, Р.Гука и Х.Гюйгенса. И.Ньютон допускал возможность волновой интерпретации световых явлений, но отдавал предпочтение корпускулярной концепции, считая свет потоком частиц, действующих на эфир и вызывающих в нем колебания. Поляризация по Ньютону – «изначальное» свойство света, объясняемое определенной ориентацией световых частиц по отношению к образуемому ими лучу. Х.Гюйгенс, следуя идеям Леонардо да Винчи и развивая работы Гринальди и Гука, исходил из аналогий между акустическими и оптическими явлениями. Он полагал, что световое возбуждение есть импульсы упругих колебаний эфира. Работы Т.Юнга, О.Френеля и Д.Араго в ХIХ столетии определили победу волновой теории. Дж.К.Максвеллом показано, что свет представляет собой не упругие, а электромагнитные волны. П.Пруде, Г.Гельмгольцем и Х.Лоренцем при построении электронной теории вещества были объединены идеи об осцилляторах и электромагнитная теория света. А.Г.Столетовым в 1886-1890 гг. был обнаружен фотоэффект. П.К.Лебедевым в 1899 г. открыто давление света. Дальнейшее развитие оптики уже в ХХ столетии тесно связано с квантовой механикой и квантовой электродинамикой 98 и знаменуется такими крупнейшими достижениями, как создание квантовых генераторов света – лазеров. Такова краткая история оптики, науки о свете. Несмотря на высокие достижения и широкое практическое использование, подтвердившее правильность основных положений теоретической оптики, некоторые вопросы и недоумения все же возникают. Прежде всего, что такое фотон? Как он возникает и как устроен? Ведь раз он имеет длину волны, то считать его безразмерным, точечным уже нельзя. Какова же его структура? Каким образом он обладает спином – моментом количества вращательного движения, да еще почему спин может иметь два значения +1 и –1? Почему при всем том фотон не обладает зарядом? Что за процесс происходит при отражении фотона от металлического зеркала? Обычно считается, что это – переизлучение. Однако белый свет состоит из фотонов различной длины волны, в общем весьма широкий спектр. Как может случиться, что отраженный свет в точности повторяет этот спектр? Значит ли это, что каждый атом отражающего зеркала, поглотив фотон, затем испускает его с точно той же частотой, с какой поглотил? Чем же это обеспечено? Каким образом в монохроматическом источнике света все фотоны не только имеют одинаковую частоту, (это можно было бы легко объяснить тем, что атомы имеют одинаковые частоты излучений), но также и фазу? Ведь иначе невозможно было бы получить интерференционную картину после разделения луча и затем его сложения. Чем обеспечивается механизм синфазности излучения атомов при рождении фотонов? И вообще, каков механизм оптических явлений? На подобные вопросы современная теоретическая оптика не отвечает, что означает непонимание самой сути оптических процессов. Однако с позиции эфиродинамических представлений на них можно попытаться дать ответ, так как эфиродинамика позволяет рассматривать модели всех без исключения оптических явлений. 99 Существуют и иные недоразумения, носящие вполне прикладной характер. С легкой руки Максвелла считается, что фотон – это вид электромагнитного излучения, отличающийся только высокой частотой. Этот вывод Максвелл сделал на основании того, что им было установлено, что электромагнитное излучение и свет распространяются с одинаковой скоростью. Достаточно ли такого сопоставления, чтобы сделать такой категорический вывод? Похоже, что не достаточно. Представим себе такую ситуацию. По дорожке, взявшись за руки, идут с одной и той же скоростью мальчик и девочка. На том основании, что они идут с одинаковой скоростью делается вывод, что мальчик и девочка – это одно и то же. Верен ли будет такой вывод? Вряд ли. Совпадение одного признака не есть гарантия тождества. То же и с фотоном. Оказывается, существует явление, в котором электромагнитное излучение и свет ведут себя качественно по-разному. Речь идет о поглощении электромагнитной волны и света в морской воде. Известно, что в соответствии с уравнениями Максвелла плоская электромагнитная волна, упав на поверхность моря, далее затухает по закону _____ Н = Н 0 е –h√μσω/2 , Здесь Н 0 и H – напряженности электромагнитной волны соответственно на поверхности моря и на глубине h, μ и σ – соответственно магнитная проницаемость и проводимость среды – морской воды. Из приведенного выражения следует, что напряженность поля убывает на одной и той же глубине тем больше, чем выше частота, т.е. _____ ___ h 1 /h 2 = √ω 2 /ω 1 = √f 2 /f 1 , где f – частота излучения. 100 Экспериментально установлено, что в Черном море электромагнитная волна частотой в 10 6 Гц (1 МГц) полностью затухает на глубине в 3 м, а в океане вследствие большей солености и соответственно проводимости – на глубине в 1 м. Поскольку частота света составляет порядка 10 14 Гц, то свет должен в Черном море затухать полностью на глубине в 0,3 мм, а в океане на глубине в 0,1 мм. А свет об этом ничего не знает и проходит на глубины более, чем в 100 м. Несоответствие с расчетом составляет 10 6 , т. е. в миллион раз! Но это никого не смущает, и продолжаются попытки как-нибудь приспособить уравнения Максвелла к световым явлениям, к которым они никакого отношения вообще не имеют. Для того чтобы разрешить все эти недоразумения, нужно понять, как же создается и как устроен элемент света – фотон. Как же с позиций эфиродинамики осуществляется создание фотона? Происходит это, видимо, так (рис. 13.1). Рис. 13.1. Образование фотона возбужденной электронной оболочкой атома: 1 – возбужденный атом; 2 – индуцированная струйка эфира; 3 – поток эфира между вихрями. Возбужденный атом, т. е. атом, у которого присоединенный вихрь эфира увеличен в размерах и часть его колеблется около некоторого равновесного положения, создает в окружающем эфире дополнительные струйки эфира. Эти струйки вынуждены замыкаться в кольца, которые тем же выступом присоединенного 101 вихря отодвигаются в сторону. При обратном ходе выступ создает вторую струйку, которая также образует вихрь. Таким образом, колебания выступа присоединенного вихря атома – электронной оболочки – создают в окружающем атом пространстве шахматную цепочку вихрей. Эти вихри, в которых сразу же устанавливается винтовое движение эфира из-за того, что породивший их выступ атома тоже имел винтовой поток, формируются в единое образование линейных винтовых вихрей, расположенных в шахматном порядке друг относительно друга (рис. 13.2). Рис. 13.2. Структура фотона: продольное сечение (а), поперечное сечение при спине –1 (б), поперечное сечение при спине +1 (в) Получившееся образование, напоминает «дорожку Кармана» (рис. 13.3), хорошо известную в гидродинамике. 102 а) б) в) г) д) Рис. 13.3. Вихревая дорожка Кармана: а – структура потоков; б – вихри Кармана в воде. Камера движется вместе с вихрями; в – дорожка Кармана за круговым цилиндром при Re = 105; в левой части видна начальная стадия образования дорожки; г – моделирование дорожки в воздушной среде; д – структура потоков вихревой дорожки на конечной стадии существования 103 Однако есть и разница: середина каждого вихря фотона сильно сжата и в ней образован керн – уплотненная сердцевина. Образованная система линейных винтовых вихрей – фотон – не может покоиться как и любая система газовых вихрей. Он немедленно будет саморазгоняться в направлении выхода потока из его центра. Поскольку по его торцу поток эфира перпендикулярен направлению движения, скорость движения системы будет определяться скоростью «второго звука» для среды – скоростью передачи поперечного возмущения (подобное явление наблюдается в жидком гелии). Легко видеть, что разработанная эфиродинамическая модель фотона удовлетворяет всем данным, известным о фотоне: – эфиродинамический фотон обладает массой, так как каждый его вихрь включает в себя некоторую массу эфира, которая сосредоточена, в основном, в керне, следовательно, при отражении он будет оказывать давление на препятствие, это определяет его свойства как частицы; – фотон обладает определенной длиной волны – расстоянием между центрами однонаправленных линейных вихрей одного ряда; это определяет его свойства как волны; – фотон обладает поляризацией, т. к. состоит из линейных вихрей; – фотон обладает одним из двух вариантов значений спина (+1 или –1, поскольку поток эфира, если смотреть на фотон – если смотреть на фотон спереди, то видно, что поток эфира перемещается из одного ряда вихрей в другой по часовой или, наоборот, против часовой стрелке; – фотон не имеет заряда, так как весь эфирный поток в нем замкнут, вовне не выходит практически ничего; – эфиродинамический фотон движется с постоянной скоро- стью, определяемой параметрами среды (это, кстати, значит, что при других параметрах среды скорость фотона будет иной); – фотон движется прямолинейно, если среда однородна, и не прямолинейно, если среда неоднородна. Наконец, фотоны не взаимодействуют друг с другом поскольку 104 размеры кернов малы, вероятность того, что соударятся керны двух фотонов исчезающе мала, кроме того, керны жестко связаны со всем остальным телом своего фотона, а само тело вихрей фотона не уплотнено, и различные фотоны свободно проходят друг сквозь друга наподобие того, как это происходит с радиоволнами. Так что все вполне соответствует известным эксперименталь- ным фактам и находит вполне понятное и простое объяснение. На основе изложенной модели могут быть рассмотрены и механизмы основных оптических явлений. Почему фотоны проникают в морскую воду не так как электромагнитная волна? Потому что они имеют иную структуру. В электромагнитной волне каждый полупериод существует сам по себе, поскольку движения эфира в каждом полупериоде направлены по-разному. В фотоне же потоки эфира переходят из одного ряда вихрей в другой ряд, нигде не прерываясь. Весь фотон – единая энергетическая структура. По той же причине в воде никто не стреляет короткими пулями, а либо стрелами, либо длинными пулями типа гвоздей. Так же в бронебойном снаряде важна не только твердая пленка на носу снаряда, но и вся масса болванки. Фотон – не электромагнитная волна, вот что отсюда вытекает! Помимо энергии, связанной в фотоне с соотношением Планка Е = hν, где h – постоянная Планка, а ν – частота, энергия фотона – это энергия всех его вихрей, а их может быть в одном фотоне миллион и более. Фотон – структура, создаваемая многими атомами, а вовсе не одним, как полагают теоретики. Но есть и еще один фактор. Основная энергия фотона содержится в керне – центральной части каждого вихря, сжатой внешним давлением эфира. Чем сильнее она сжата, тем больше в ней содержится энергии. Вот почему фотон проникает в воду в миллион раз дальше, чем простая электромагнитная волна! 105 Понимая структуру фотона, можно понять и природу оптических явлений. Как, например, происходит отражение фотона от металличес- кого зеркала? Металл отличается от неметаллов тем, что на его поверхности появляются электроны, образуя так называемую «поверхность Ферми». Электроны сами по себе есть кольцевые винтовые вихри все того же эфира, однако менее плотные, чем протоны, но более плотные, чем фотон. Вихри фотона, наталкиваясь на поверхность металла, сталкиваются с «поверхностью Ферми». При этом на площадь поперечного сечения фотона приходится около ста миллионов электронов, каждый из которых имеет массу, примерно равную массе одного вихорька фотона. Поэтому ни о каком «перевозбуждении» атома не может идти и речи. Происходит просто удар фотона о препятствие и отражение его по всем правилам упругого удара. Однако с одной особенностью. Поскольку плотность фотона не достигает критической, в том числе и в керне, то упруго ударяются струйки эфира, образующие фотон. При этом каждый вихрь как бы выворачивается, в результате чего знак винтового движения в вихре меняется на противоположный. Однако и ряды вихрей меняются местами. Поэтому отраженный фотон продолжает двигаться, отражаясь в целом от поверхности по правилам упругого удара, но спин у него должен изменить знак на противоположный. Интересно, так ли это? Хорошо бы получить от кого-нибудь подтверждение или опровержение сказанного (рис. 13.4). Рис. 13.4. Изменение знака спина фотона при отражении от металлического зеркала 106 Простое объяснение получает дифракция. Если фотон продвигается вдоль непрозрачного тела, то вблизи тела градиент скорости эфира повышен, давление в нем уменьшено, поэтому, как только фотон достигает границы тела, он тут же начинает отклоняться в направлении тени (рис. 13.5). Рис. 13.5. Механизм дифракции фотонов С интерференцией все тоже не очень сложно: вихри эфира обладают всеми векторными и волновыми свойствами, поэтому они могут и складываться, и вычитаться, как волны. А в монохроматическом источнике атомы синхронизируются и синфазируются через вихри образуемого ими фотона, которые они создают одновременно, трудясь совместно над каждым вихорьком фотона. Это происходит потому, что для синфазной работы энергии требуется меньше, поэтому, находясь в общих эфирных струях, атомы во время колебаний либо несколько ускоряют свои колебания либо несколько замедляют их, подстраиваясь под общий ритм. Преломление легко объясняется, если учесть, что диэлектрическая проницаемость вакуума равна массовой плотности эфира в вакууме, а соответственно диэлектрическая проницаемость вещества есть плотность эфирных струй в теле диэлектрика (не путать с плотностью эфира самого тела). Это приводит к замедлению скорости фотона в диэлектрике и, как следствие, к преломлению света. В общем, так, как это описано во всех учебниках по оптике. Аберрация света – изменение видимого положения светила на небосклоне, обусловленное конечностью скорости света и движением наблюдателя вследствие вращения Земли вокруг 107 Солнца (годичная аберрация света) и перемещения Солнечной системы в пространстве (вековая аберрация света) - ранее была рассмотрена рядом авторов, исходящих из предположения о распространении света в неподвижном эфире. Полученные выражения вполне соответствуют результатам измерений. Так называемая релятивистская поправка, вытекающая из теории относительности, составляет всего 0,0005", т. е. меньше погре- шностей любых инструментальных средств, поэтому практиче- ски никогда не использовалась. Классическая теория аберрации вполне соответствует эфиродинамике и, в принципе, проста и понята. Но из эфиродинамики вытекает, что надо бы учесть дополнительно некоторые тонкие эффекты, связанные с изменением скорости эфирного ветра с высотой, а также связанные с особенностями распространения фотонов в эфире, поскольку силы сдувания фотонов эфирным ветром в пограничном слое околоземного эфира относительно невелики. Таким образом, эфиродинамическая интерпретация позволяет более полно представить механизм физического содержания оптических явлений и даже сделать некоторые предсказания. Наверное, это тоже полезно. 14.Гравитация и расширение Земли Тяжесть покоящегося тела есть задержанное движение М.В.Ломоносов. О тяжести тел. Гравитационные явления на протяжении всего существования человечества вызывали повышенный интерес, поскольку в своей повседневной практике человек непрерывно с ними сталкивался. Естествознание выдвинуло два вопроса в этой области – о природе гравитации и о законе гравитации. Ответ на первый вопрос должен был бы пролить свет на природу гравитации, ее внутренний механизм, на устройство гравитационного поля, а также на некоторые прикладные аспекты, вытекающие из 108 возможного понимания сути гравитационных процессов, например, нельзя ли увеличить или уменьшить тяжесть тел, нельзя ли экранироваться от влияния притягивающего тела и т. п. Ответ на второй вопрос должен привести к познанию функциональных зависимостей, необходимых для расчета движения тел в поле тяжести других тел, например, для расчета движения траекторий планет и комет, или для расчета баллистических траекторий тел в поле тяжести Земли. Попытки дать ответ на первый вопрос были предприняты многочисленными учеными. Этим занимались Р.Декарт, предложивший теорию эфирных вихрей, Гук, Лесаж, Бьеркнесс, а в России – Ломоносов, Ярковский, Жуковский, Савченко, Орловский и многие другие. М.В.Ломоносов полагал, что на самом деле происходит не «притягивание», а «подталкивание» тел друг к другу частицами эфира. Он считал, что благодаря экранирующим свойствам тел частицы эфира по-разному воздействуют на «притягиваемые» тела: со стороны «притягивающего» тела частицы эфира ослаблены, а со стороны свободного пространства они имеют полный импульс. Подобной точки зрения придерживались и многие другие исследователи этого вопроса. Непонятным оставалось то, что сила тяготения была пропорциональна массе притягивающего тела, а не площади его поперечного сечения. Не ясен также оставался вопрос и о скорости распространения гравитационного взаимодействия. Ответ на второй вопрос в необходимой для того времени полноте дал, как известно, И.Ньютон в «Математических началах натуральной философии» (1687 г.), в которых он обобщил данные, полученные Г.Галилеем, И.Кеплером, Р.Декартом, Х.Гюйгенсом, Дж.Борелли, Р.Гуком, Э.Галлеем и др. Согласно закону тяготения, названному Ньютоном Всемирным, каждая частица во Вселенной притягивает каждую другую частицу с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними и «пропорциональной некоторому количеству материи, которое они содержат». С момента 109 открытия этого закона гравитация стала рассматриваться естествоиспытателями как универсальное свойство материи (подобно инерции). То, что гравитационная сила пропорциональна массе притягивающего тела, Ньютон вывел из экспериментального факта, состоящего в том, что Юпитер воздействует на свои спутники, Солнце на планеты, а Земля на Луну и на находящиеся на поверхности Земли предметы таким образом, что их ускорения равны на равных расстояниях от соответствующего центрального тела. Закон обратного квадрата есть прямое следствие обобщения законов Кеплера, который считал, что движение планет не есть хотя бы и упорядоченное, но самопроизвольное блуждание: оно происходит под влиянием некоторого внешнего агента – Солнца, в котором находится «движущая душа» всей планетной системы. Если бы одна и та же планета поочередно вращалась вокруг Солнца на двух различных от него расстояниях, то периоды относились бы как квадраты расстояний или радиусов окружностей. Нужно заметить что после Ньютона были предприняты попы- ки уточнить Закон всемирного тяготения, поскольку определи- лись расхождения между расчетными и экспериментальными данными по наблюдениям положения планет. Однако вскоре выяснилось, что ошибочны были данные, полученные из наблюдений, и с тех пор закон Ньютона стал считаться истинным. Однако в ХХ столетии вновь возник вопрос о полноте Закона всемирного тяготения Ньютона. Это было связано с двумя обстоятельствами. В 1895-1896 гг. Г. Зелигером был сформули- рован известный гравитационный парадокс, вытекающий из За- кона всемирного тяготения Ньютона. Неясен оставался и вопрос о скорости распространения гравитационного взаимодействия, хотя еще в 1796 г. П.С.Лаплас попытался дать ответ на этот ответ на этот вопрос. Зелигер показал, что если следовать Закону всемирного тяготения Ньютона, то интенсивность гравитационного поля 110 оказывается бесконечной в любой точке пространства. Ввиду такой парадоксальной ситуации Зелигер пришел к следующему выводу: «Закон тяготения Ньютона, несомненно, не является совершенно строгим, он должен быть видоизменен посредством некоторых коэффициентов, благодаря чему эти трудности будут устранены». Для устранения трудности Зелигер предложил изложить закон Ньютона в виде M 1 M 2 F = f ⎯⎯⎯⎯ e – kr , r 2 однако вычисление величины k натолкнулось на трудности. Значение k, высчитанное для планеты Меркурий, не подходило для расчетов применительно к другим планетам. Значительные трудности возникли и с объяснением скорости распространения гравитационного взаимодействия тел. В соответствии с законом Ньютона скорость распространения гравитации бесконечно велика, возмущение передается мгновенно. Это непосредственно вытекает из самого выражения закона: формула статична, в ней отсутствует запаздывание. В свое время на это обратил внимание П.С.Лаплас, который на основании анализа вековых ускорений Луны сделал вывод о том, что скорость распространения гравитации конечна, но велика, не менее, чем в 50 миллионов раз выше скорости света. Скорость света к тому времени была уже хорошо известна благодаря работам О.К.Ремера (1676 г.) и Дж.Брадлея (1728 г.). Последнее обстоятельство, вообще говоря, неплохо подтверждается всем опытом небесной механики, оперирующей исключительно статическими формулами, вытекающими из законов Ньютона и Кеплера, то есть молчаливо исходящей из предположения о том, что скорость распространения гравитации значительно превышает скорость света. Следует отметить, что уже Лапласом показано, что даже на расстоянии Земля – Луна (380.000 км или 1,3 секунды по 111 времени распространения света) запаздыванием распространения гравитации вообще-то пренебрегать было бы нельзя: слишком большие ошибки в вычислениях положения Луны накопятся со временем. Что же тогда говорить о расстояниях между другими планетами?! Общая теория относительности (ОТО) по-иному поставила проблему и применительно к первому, и применительно ко второму вопросам. Тяготение по ОТО объясняется «кривизной пространства», возникшей вследствие наличия в нем гравита- ционных масс. Чего ради пространство «искривляется», если в нем эти массы наличествуют, в чем заключается механизм искри- вления, ОТО не разъясняет. По ОТО скорость распространения гравитации равна скорости света, что находится в полном противоречии с вычислениями Лапласа. Однако никаких пересчетов этих данных сторонники ОТО никогда не делали. Однако посмотрим, как эфиродинамика дает ответ на поставленные вопросы. В соответствии с эфиродинамическими представлениями наиболее общий вид движения эфира, как и любого газа, есть движение термодиффузионное. Даже когда все остальные виды движения отсутствуют, термодиффузионное движение имеет место: молекулы газа даже в установившемся состоянии движут- ся и соударяются между собой. Поэтому для анализа наиболее общего физического взаимодействия – гравитационного следует привлечь именно термодинамические представления. Привлечение термодинамических представлений для анализа гравитационных явлений тем более правильно, что вихри эфира, как и вихри любого газа, благодаря поверхностному градиенту скоростей имеют температуру, пониженную относительно температуры окружающей их среды. Все виды остальных движений эфира распространяются на небольшие расстояния, и только поле температурного градиента, так же как и гравитация, распространяется на расстояния весьма значительные. Если решить уравнение теплопроводности так, как это сделано в книге А.Н.Тихонова и А.А.Самарского «Уравнения математической 112 физики» (М., Наука, 1966, с. 447-455), и вспомнить, что для всякого газа градиент давления пропорционален градиенту температуры, то можно вновь попытаться вывести закон всемирного тяготения, что и было автором выполнено, с заимствованием из упомянутого учебника основной части вывода (рис. 14.1). Рис. 14.1. Механизм гравитационного взаимодействия тел: изменение температуры и давления эфира вблизи гравитационной массы и гравитационное взаимодействие двух масс Оказалось, что в законе тяготения появляется дополнительный сомножитель, практически не сказывающийся на малых расстояниях, но играющий существенную роль на больших: на расстояниях порядка десятков и сотен астрономических единиц убывание сил притяжения идет быстрее, чем обратно пропорционально квадрату расстояния. Закон всемирного тяготения преобразуется в следующий вид: M 1 M 2 F = f ⎯⎯⎯⎯ Ф(r, t) , r 2 Появившийся член Ф(r, t), равен 1 на относительно малых расстояниях, но резко убывает на больших, порядка десятков астрономических единиц расстояниях. Поэтому в пределах 113 Солнечной системы закон Ньютона практически сохраняется, но орбита Плутона – последней планеты уже заметно отличается от рассчитанных по закону Ньютона. А кроме того оказывается, что планеты притягиваются Солнцем, а звезды между собой не притягиваются! Парадокс Зелигера автоматически разрешается, а закон Ньютона оказывается не всемирным Скорость распространения гравитации оказалась равной скорости распространения первого звука в эфире, она на 15 порядков превышает скорость света. Так что Лаплас, определивший нижнюю границу значения этой скорости, был совершенно прав, так же как и весь опыт небесной механики. И теперь все концы, наконец, увязываются безо всяких натяжек. Следует отметить, что указанное выражение получено в результате вывода закона тяготения, а не аппроксимации экспериментальных данных, как это было сделано Ньютоном. Последнее есть феноменологический подход. Динамический же, модельный подход позволил вывести закон, чего феномено- логия не смогла бы сделать принципиально. На основании приведенного выражения появилась надежда рассчитать поведение планеты Плутон, которое, как известно, плохо соответствует закону Ньютона. Однако эта работа ждет своего энтузиаста. Что касается поведения перигелия Меркурия, не полностью соответствующего закону тяготения Ньютона и которое наличие дополнительного члена в выражении закона тяготения тоже не может объяснить, то и эта работа ждет своего энтузиаста. Его задачей будет разобраться в многочисленных возможностях, существующих для объяснения векового смещения перигелия Меркурия. Здесь можно перечислить лишь некоторые из возможных причин этого не очень четко зафиксированного явления: это и ближайшая к Солнцу планета, которая еще не открыта, и не сферичность Солнца (достаточно иметь сплюснутость Солнца 0,001 и даже менее, чтобы полностью объяснить эффект, у Земли эта не сферичность составляет 0,0033, то есть в три раза больше. Почему бы и Солнцу не иметь 114 такую же?), и вращение Солнца, и не центральность массы Солнца, и не центральность вращения Солнца, поскольку и Солнце, и планеты вращаются вокруг общего центра масс, и наличие выбросов массы в виде протуберанцев, и мало ли что еще. Чтобы разобраться во всем этом, имея в виду, что смещение перигелия составляет всего лишь 43" за столетие (!) или 34" за столетие, как утверждают другие, потребуется терпение. Находясь под воздействием градиента давления, которое в нем создалось благодаря охлаждению массами вещества, сам эфир начинает смещаться в сторону этих масс и поглощаться ими. В результате все предметы, все планеты и звезды непрерывно увеличивают свою массу и увеличиваются в размерах. Удалось установить, что при падении в небесное тело эфир не претерпевает адиабатических изменений, то есть объем единицы его массы не меняется: по мере продвижения к телу площадь слоя падающего эфира сокращается, но пропорционально растет его толщина. А это означает, что эфир падает из бесконечности как твердое тело и входит в тела со второй космической скоростью, равной для Земли 11,18 км/с, для Солнца 618 км/с (рис. 14.2). Рис. 14.2. К определению скорости поглощения эфира гравитационной массой Зная плотность эфира в околоземном пространстве, удалось рассчитать скорость поглощения массы Солнцем и планетами. Для Земли постоянная времени роста массы оказалась равной |