Непротиворечивая электродинамика. Книга 1 - Николаев Г.В.
ISBN 5-89503-014-9
Скачать (прямая ссылка):
3. Теоретические парадоксы электродинамики
В любой физической теории всегда можно выделить ряд основных исходных положений, на которых она базируется и которые определяют основное существо ее. Помимо основных исходных положений, в физической теории используется ряд дополнительных положений, которые могут быть уже общими для многих физических теорий. Законченность же физической теории и ее хорошая приложимость к выделенной области исследования определяется в дальнейшем соответствием всех возможных следствий физической теории с фундаментальными законами физики - законами механики, законами сохранения импульса и энергии, законом сохранения заряда, законами аксиоматических построений и т.д.
Применительно к современной электродинамике основные исходные положения ее базируются, прежде всего, на концепциях о покоящемся и движущемся электрическом заряде и его полях. Данные исходные концепции были известны еще во времена Фарадея и Максвелла и отражают собой обычные классические представления об электрическом заряде и его полях. Концепции эти заключаются в том, что с покоящимся электрическим зарядом е всегда связывается индукция в пространстве около него электрического поля Ек кулоновского типа
между тем как при равномерном и прямолинейном движении электрического заряда е (при v«c), помимо электрического поля Ек (1), предполагается индукция еще магнитного поля Н, определяемого зависимостью
В случае ускоренного движения заряда е предполагается индукция еще вихревого электрического поля Е:
Как в классической, так и современной электродинамике используется еще ряд дополнительных положений, таких, как принцип суперпозиции для полей, понятие о пространстве и его метрике, понятие об абсолютном и относительном времени, понятие о массе и т.д.
В рамках современных представлений в электродинамике утвердилось в основном два принципиально отличающихся друг от друга подхода, связанных соответственно с классическим и релятивистским
(D
(2)
е 8\
C2R а
(3)
приближениями. Общепринято считать, что релятивистское приближение целесообразно рассматривать в случае больших скоростей движения при V-C, и применительно к электрическим и магнитным полям в покоящейся системе отсчета от движущегося электрического заряда это приближение соответствует известным зависимостям:
Е„= Е* , >Et, (4)
Vl - V2/C2
Нр = с > H (5)
р Jl-V2/С2
Из (4) следует, что электрическое поле Е" от движущегося заряда уже не является электрическим полем Ek (1) кулоновского типа. Отличается и выражение для магнитного поля Нр (5) от обычного классического представления H (2). В случае же малых скоростей движения при V«C релятивистские выражения для полей (4), (5) принимают тривиальный вид
Е'р - Ek, . (6)
н; - н, . (7)
вырождаясь в обычные классические выражения для полей (1), (2). Вырождение релятивистского приближения (4), (5) в обычное классическое (1), (2), согласно современным представлениям, отражает полную преемственность этих приближений. Однако, несмотря на кажущуюся хорошую преемственность классического и релятивистского приближения, между этими двумя подходами в современной электродинамике имеются и принципиальные отличия. Например, если в релятивистском приближении исходному постулату принципа относительности подчинены не только законы механики, но и законы электродинамики и оптики, то в классическом приближении законы электродинамики и оптики принципу относительности вообще не подчиняются. Кроме того, в рамках классических представлений при учете конечности скорости света и эффектов запаздывания электрическое поле Ек в рассматриваемой покоящейся системе отсчета от движущегося электрического заряда, в общем случае, может существенно отличаться от электрического поля Ек (1) кулоновского типа [12]:
efi-V2/C2VR- V/CR)
Е<ь = Л-- '-L < Ek, (8)
(R-VR/C)3.
что, в принципе, не может быть получено в рамках формализма преобразований Лоренца (4), (5). Аналогичное выражение может быть получено и для магнитного поля Н:
Таким образом, даже не устанавливая еще соответствия одного и другого подхода в электродинамике с законами механики и законами сохранения и несмотря на, казалось бы, схожие исходные концепции об электрическом заряде и его полях, обнаруживаются существенные отличия в предсказываемых этими подходами выражениях для электрических (1), (4), (8) и магнитных (2), (5), (9) полей от движущегося заряда. Причем, речь идет здесь не просто о каких-то отвлеченных выражениях, например, для электрического поля (1), (4), (8) от движущегося заряда. Каждое из этих выражений, по существу, определяет собой и разную физику взаимодействия устанавливаемых ими электрических полей с другими покоящимися и движущимися зарядами, а это оказывается связанным уже с законами механики, с законами сохранения и т.д. Аналогичная ситуация имеет место и для отличающихся выражений магнитных полей (2), (5), (9). Можно теперь представить, к каким противоречивым и парадоксальным выводам можно при этом придти при сопоставлении следствий теоретических подходов с основными фундаментальными законами физики. Если же учесть еще и другие отличающиеся исходные концепции классических и релятивистских представлений в электродинамике, связанные, например, уже с понятиями о материальной среде, симметрии пространства, принципах дальнодействия и близкодействия и т.д., то количество противоречивых и парадоксальных следствий в рассматриваемых теориях электромагнетизма существенно возрастает. Для наглядного представления о существе некоторых из этих противоречий и парадоксов рассмотрим следующий ряд наиболее существенных неразрешимых проблем и противоречий современной электродинамики.
