Карпенко Владимир Никитович


РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ

ПЕРМСКИЙ ГОСУНИВЕРСИТЕТ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
ОТДЕЛЕНИЕ НАУК О ЗЕМЛЕ
СОВЕТ ПО ФИЗИКЕ НЕДР ЗЕМЛИ

ЕВРО-АЗИАТСКОЕ ГЕОФИЗИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО

РОССИЙСКИЙ ФОНД ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей

Материалы 32-й сессии Международного научного семинара имени Д.Г. Успенского
Пермь, 24-29 января 2005 года

ПЕРМЬ, ГИ УрО РАН
2005

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ МАКСВЕЛЛА И ФОТОНЫ (КВАНТЫ)

В.Н.Карпенко
г.Днепропетровск, Украина

 

Волны и частицы - корпускулы, кванты…

Вот уже почти столетие (с момента открытия М.Планком квантов электромагнитного излучения в 1900г.), как многие физики пытаются буквально втиснуть эти несовместимые понятия в лоно различных теорий, так или иначе касающихся элементарных частиц. Но безуспешно. Тут не помогли ни идеи, провозглашенные на рубеже 19-20-го веков, "новой физики", ни родившийся в рамках той же физики корпускулярно-волновой дуализм.

Как известно, основу новой физики составили теория относительности А. Эйнштейна (ТО) и релятивистская квантовая (а по сути волновая) механика, использующая идеи ТО, а также волновую концепцию электромагнитного излучения.

Корпускулярно-волновой дуализм стал последним пристанищем сторонников волновой концепции излучения, в том числе света. Ибо после многолетних дискуссий восторжествовала точка зрения, согласно которой квадрат модуля волновой функции частицы определяет лишь вероятность нахождения последней в определенной точке пространства. И только. Что же тогда остается от волновой концепции?!

Автор последовательно придерживается корпускулярной концепции электромагнитного излучения [1, 2, 4, 5]. Показано, что эта концепция не дает даже почвы для возникновения теории относительности А. Эйнштейна и теорий, подобных ей. Более того, появляется возможность решить множество давно назревших проблем фундаментальной физики. Среди них такие, как структура и механизм образования фотона, аннигиляция и образование электронно-позитронных пар [4]. Также показано, что в результате аннигиляции электронно-позитронных пар кроме g-квантов образуется нейтральная элементарная частица электрон е0, названная автором микронейтроном, с массой, равной массе электрона. Тем самым еще раз подтверждается существование в природе симметрии элементарных частиц типа (е+, е0, е-), если вспомнить (p+, n, p-) и т.д.

В этой связи автор высказал предположения, что частица е0 и есть давно искомое физиками нейтрино, но это предстоит доказать экспериментально.

Показано [4], что фотон (квант) является мультиполем, состоящим из элементарных диполей, в свою очередь образованными субчастицами - истинными атомами электричества - ателами (атэл - сокращенно атом электричества). Попадая в поле атомного ядра, фотон достаточной массы (именно массы, а не энергии), испытывает электромагнитный коллапс, в результате чего образуется электронно-позитронная пара. О массе фотона см. работу автора [2].

После открытия Планком квантов электромагнитного излучения, казалось, волновая концепция последнего рухнет, но этого не произошло. Более того, сам Планк сделал немало для ее сохранения, фактически став ее сторонником. Судите сами.

Соотношение Планка для энергии фотона

Еф=h×n,

(1)

где h - постоянная Планка, n - частота излучения.

Но в экспериментах измерялась не частота, а длина волны l излучения, что хорошо было известно самому Планку. В таком случае логичным и справедливым было бы соотношение

(2)

Здесь величина была бы как численно, так и по размерности отличной от h. Как известно, М. Планк предпочел выражение (1), являющемуся производным от (2), что очевидно.

В работе автора [5] показано, что так как волновое описание электромагнитного излучения является неадекватным его физической природе (в отличие от корпускулярного), то соотношение (1) вообще не имеет смысла. Частота в принципе не может быть присуща корпускулам излучения в его процессе.

Выражение (2) являлось альтернативой соотношению (1) и причины, почему Планк предпочел последнее - неизвестны, не считая довольно веских предположений.

В работе [5] получено выражение для энергии фотона, сходное с выражением (2) лишь внешне. Ибо l - это уже не длина волны, а ширина интерференционной полосы в пространственном распределении частиц, а

10-25

Из вышесказанного следует, что в корпускулярной концепции электромагнитного излучения постоянная Планка вообще не имеет места, что без преувеличения, влечет за собой катастрофические последствия для новой физики ибо, рассматриваемая как универсальная, постоянная h фигурирует во многих ее теориях.

Немаловажным является и следующее обстоятельство. Размерностью постоянной h, как известно, является [Дж×с], у - размерность [Дж×с]. но в рамках волновой концепции постоянные h и равноценны, ибо дают один и тот же результат энергии кванта. Тем явственнее становится то, что размерность постоянной Планка [Дж×с] чисто случайно совпала с размерностью известной физической величины - действия [Дж×с]. А это, в свою очередь, позволило назвать постоянную Планка еще и квантом действия. Не этим ли руководствовался Планк, утверждая соотношение (1)? Как бы там ни было, но многие ученые надолго были отвлечены от изучения природы электромагнитного излучения, а некоторые до сих пор бьются над раскрытием физического смысла постоянной Планка.

Что касается постоянной h', то уже теперь ясно, что об универсальности ее говорить, по-видимому, не придется. Границы применимости ее будут определены в дальнейшем. А вот физический смысл вполне понятен - это коэффициент перехода от ограниченного (а точнее неадекватного) волнового описания процесса электромагнитного излучения к корпускулярному. При этом следует иметь в виду, что соотношение (2) определяет среднюю энергию фотона монохроматического (по терминологии волновой теории) излучения.

Обратимся к уравнениям Максвелла. В дифференциальной форме они имеют вид:

,

(3)

,

(4)

div B = 0,

(5)

,

(6)

В уравнения (3-6) входят векторные величины. Н - напряженность магнитного поля, J - плотность электрического тока, D - электрическая индукция, Е - напряженность электрического поля, В - магнитная индукция. А также скалярные величины с - постоянная, скорость распространения электромагнитных взаимодействий в вакууме (скорость света), t - время, r - плотность заряда.

Обращаясь к уравнению (3), приходится вспомнить ту, банальную истину, что критерием любой физической теории является "его Величество" - эксперимент, и вот почему. Это уравнение представляет собой обобщение на переменные поля экспериментально установленного закона Ампера (1-й член уравнения) о возбуждении магнитного поля токами. Второй же член уравнения отражает гипотезу Максвелла о том, что магнитное поле порождается также и переменными электрическими полями в диэлектриках и вакууме. Величина названа им током смещения. По Максвеллу, этот ток возбуждает магнитное поле по тому же закону, что и ток проводимости. Таким образом, ток смещения

.

(8)

Гипотеза Максвелла, реализованная в виде уравнения (3), вернее, в виде выражения (8) в нем, имела далеко идущие последствия. За ней стояла возможность существования электромагнитных колебаний, причем не локализованных в каком-либо месте, а распространяющихся в пространстве в виде электромагнитных волн. Более того, получила распространение такая интерпретация уравнения (3), что при ускоренном движении заряженных частиц электромагнитное поле "отрывается" от них, и затем существует независимо от них в виде электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью с=3×108м/с - скоростью света.

Совпадение скорости распространения электромагнитных волн Максвелла со скоростью света позволило ему сделать заключение, что и свет представляет собой электромагнитные волны. А опыты Г.Герца по получению и распространению электромагнитного излучения в пространстве (1888г) были истолкованы, как полное подтверждение теории Максвелла. Тем самым считалось подтвержденным существование и самих токов смещения.

Но электромагнитное излучение во всем диапазоне его шкалы имеет не волновую, а чисто корпускулярную природу. И это подтверждено работами автора [1, 4, 5], которые опираются на известные экспериментальные данные и анализ фундаментальных физических теорий.

Вот почему фотон не является квантом электромагнитного поля или его фрагментом, "оторванным" в ходе излучения. Это фундаментальная элементарная частица самого электромагнитного излучения, испускаемого ускоренными заряженными частицами. Кстати, фотон обладает и массой покоя в классическом смысле.

В заключение добавим, что теория электромагнетизма - одна из "законсервированных" новой физикой проблем, если иметь в виду развитие идей классической физики. Ведь до сих пор нет адекватной физической модели электромагнетизма.

Литература

1. Карпенко В.Н. Теория относительности А.Эйнштейна как несостоявшаяся гипотеза или заблуждение века. Сб. Проблемы естествознания на рубеже столетий. С.-Петербург, Политехника,1999г.

2. Карпенко В.Н. Единая теория материи. Постановки задачи, основные идеи. Сб. Проблемы естествознания на рубеже столетий. С.-Петербург, Политехника,1999г.

3. Карпенко В.Н., Варин М.П. Преодоление последствий релятивизма А. Эйнштейна в физике ХХ века. Сб. Проблемы естествознания на рубеже столетий. С.-Петербург, Политехника,1999г.

4. Карпенко В.Н. Структура и механизм образования фотона. Доклад на VI международной научной конференции. "Современные проблемы естествознания". (21-25 августа 2000г), С.-Петербург, Россия.

5. Подтверждение корпускулярной концепции строения света в физике 19‑20‑го веков. Физический смысл постоянной Планка. Доклад на VI международной научной конференции. "Современные проблемы естествознания". (21-25 августа 2000г), С.-Петербург, Россия.

6. Эйнштейн А. Сборник научных трудов. т.1, М., Наука, 1965

7. Максвелл Д. К. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля. Перевод п/ред П. С. Кудрявцева, М., ГИТТЛ, 1952

8. Электромагнитные волны Максвелла и фотоны (кванты). 2000.-Интернетсайт http:move.to/antirelativity.

 

ТОК СМЕЩЕНИЯ МАКСВЕЛЛА КАК НЕОПРАВДАВШАЯСЯ ГИПОТЕЗА МАКСВЕЛЛА

В.Н. Карпенко
г.Днепропетровск, Украина

Как известно, в соответствии с законом Фарадея в проводящем контуре возникает электродвижущая сила (ЭДС) индукции, когда он находится в переменном магнитном поле или движется, пересекая силовые линии магнитной индукции [4]:

,

(1)

где DФ - изменение магнитного потока через контур за время Dt.

Это явление широко используется в технике, например, в электрогенераторах, трансформаторах и т.д.

Под действием ЭДС Еu в замкнутом контуре 1 возникает электрический ток I, причем контур можно замкнуть с помощью внешних проводов на нагрузочное сопротивление R (рис. 1)

Рис. 1

 

Под действием электрического тока I вокруг проводников в пространстве возникает магнитное поле. По закону Био-Совора его индукция определяется выражением:

,

(2)

где m - магнитная проницаемость, m0 - магнитная постоянная, r - расстояние от проводника.

Контур 1 можно перемещать в магнитном поле с переменной скоростью и тогда ток в нем, а следовательно и в цепи рис. 1, будет переменным. Значит и магнитное поле вокруг проводов, определяемое выражением (2) также будет переменным. Тогда если поместить на расстоянии r от контура 1 проводящий контур 2, то в нем также возникнет ЭДС индукции в соответствии с тем же законом Фарадея. Причем ЭДС на этот раз возникнет не в результате перемещения контура 2, а в результате изменения магнитной индукции поля во времени. Чем дальше находится второй контур от первого, тем слабее индукция согласно закону убывания , в соответствии с (2), а значит и слабее наведенная ЭДС в нем.

Если первичный ток I будет изменяться по гармоническому закону I=I0sinwt (подчеркнем, что это частный случай), то в соответствии с (2) магнитная индукция поля в пространстве также будет изменяться по гармоническому закону.

При этом следует отметить тот примечательный факт, что ни для генерации тока в контуре 1, ни для индуцирования ЭДС в контуре 2 нам не понадобилась гипотеза Максвелла о токах смещения, ошибочность которой показана автором в [5].

Таким образом, из вышеизложенного вытекает, что в основе передачи электрических сигналов на расстоянии лежит закон Фарадея в сочетании с законом Био-Совора. И осуществляется это посредством не электромагнитного, а только магнитного поля.

Нам остается лишь заменить рис.1 на рис.2, где в качестве излучателя магнитных колебаний и возмущений в пространстве, изображен обычный радиопередатчик с генератором электрических колебаний 1 и антенной А.

Рис 2.

Фактически на рис.2 представлен схематически знаменитый диполь Герца. Естественно, возникает вопрос, почему опыт Герца 1888г. сравнительно легко был воспринят как подтверждение гипотезы Максвелла о токах смещения в вакууме? Во-первых, совпадение величины электродинамической постоянной в теории Максвелла со скоростью света укрепляло позиции безраздельно господствующей тогда волновой теории строения света. Поэтому, во-вторых, и из теории электромагнетизма должны были бы следовать те самые волны. И Максвелл своей гипотезой о токах смещения "обеспечил" их образование. Это были волны в среде (эфире), возникающие за счет непрерывного переливания энергии магнитного поля в электрическую и наоборот.

Механизм же распространения магнитного поля в пространстве, в соответствии с законом Био-Совора (адекватный явлению) и в совокупности с законом Фарадея, приведший к возможности передачи радиосигналов на расстояние, абсолютно не устраивал "волновиков". Ибо в таком случае передавались не возмущения среды а любые изменения магнитного поля.

Таким образом, опыт Герца 1888г. на самом деле подтвердил факт распространения в пространстве изменений (возмущений) магнитного поля на большие расстояния. А эти изменения, в свою очередь, вызывают появление ЭДС в проводниках, что и обусловливает техническую возможность передачи радиосигналов на расстояние. Скорость их передачи, как выяснилось из подобных экспериментов, совпадает со скоростью света.

В работе [5] автор приходит к уточненной системе уравнений Максвелла:

(3)

Как видим, отличаются эти уравнения от классических отсутствием члена , ответственным за ток смещения в вакууме. Следовательно, из уравнений (3) уже не последует их решение в виде электромагнитных волн, трактуемых, как распространение в пространстве взаимопревращений электрического и магнитного полей.

Но возвратимся к рис.1. известно. Что ток I создает вокруг проводника не только магнитное поле, но и обязательно сопутствующее ему (естественно, кроме сверхпроводников) поле теплового, а в отдельных случаях и светового излучения.

Количество выделяемого при этом тепла согласно закону Джоуля-Ленца

Q=I2Rt,

(4)

где R - сопротивление проводника, t - время протекания тока I.

При этом мощность излучения Р=I2R.

Очевидно, что любой передатчик радиосигнала, начиная от диполя Герца и кончая самым современным, является еще и источником теплового излучения вплоть до светового. Для этого (несколько утрируя эксперимент) потребуется всего лишь увеличить ток I плавно, пока, например, нагрузочное сопротивление не начнет светиться.

Таким образом, электромагнитное излучение, соответствующее шкале рис.1, на самом деле состоит из двух, совершенно разных процессов:

1.     Процесс распространения в пространстве переменного магнитного поля или изменений (возмущений) постоянного магнитного поля, создаваемых переменными и изменяющимися токами.

2.     Процесс теплового, светового излучения, обусловленный токами п.1, а также иными процессами в веществе. Естественно, сюда следует добавить и имеющее общую природу с тепловым и световым также ультрафиолетовое, рентгеновское и g-излучение. [6,7].

Другими словами, электромагнитное излучение имеет двухкомпонентную структуру, абсолютно не соответствует теории Максвелла и из нее не следует.

Литература

1. Савельев И.В. Курс физики, т.3, М., Наука, 1989

2. Карпенко В.Н. Подтверждение корпускулярной концепции строения света в физике 19-20-го веков. Физический смысл постоянной Планка. Доклад на VI международной научной конференции "Современные проблемы естествознания" (21-25 августа 2000г), С-Петербург, Россия.

3. Карпенко В.Н. Теория относительности, как несостоявшаяся гипотеза или заблуждение века. сб. Проблемы естествознания на рубеже столетий. С‑Петербург, Политехника, 1999

4. Тамм И.Е. Основы теории электричества. М., ГИТТЛ, 1957

5 .Карпенко В.Н. Электромагнитные волны Максвелла и фотоны (кванты), 2000 (отдано в печать).

6. Карпенко В.Н. Единая теория материи. Постановка задачи. Основные идеи. сб. Проблемы естествознания на рубеже столетий. С‑Петербург, Политехника, 1999

7. Карпенко В.Н. Структура и механизм образования фотона. Доклад на VI международной научной конференции "Современные проблемы естествознания" (21-25 августа 2000г), С-Петербург, Россия.

8. Лорентц Г.А. Теория электронов. ГИТТЛ, 1953

Вернуться к списку статей