Классический электромагнетизм без светоносного эфира

 

Согласно классической парадигме, введение в какую-либо теорию новых физических сущностей без строжайшего доказательства, что таковая действительно существует, было недопустимым. Тем более введение такого объекта, как эфир, – ненаблюдаемого, невидимого и неощутимого. Это самый крупный недостаток теории электромагнетизма, но он пришел в физику как неотрывная часть самой этой теории, безусловно подтверждаемой множеством фактов. Для устранения такого недостатка нужна переработка всей теории. В принципе, можно создать теорию, которая не содержала бы такой среды, но это намного усложнит представления о полях и сделает невозможными зрительные образы.

 

В литературе есть сведения, что некая теория единого поля была создана в 1925-м году Оливером Хевисайдом – автором операционного исчисления, гениальным математиком и специалистом в области электромагнетизма, который, кроме прочего, привёл к нынешнему виду уравнения Максвелла, упростив их. Но в то время уже широко пропагандировалась общая теория относительности Эйнштейна, законченная им в 1919-м. Теория Хевисайда составила бы альтернативу ОТО Эйнштейна и, возможно, превосходила ее как более поздняя и созданная гениальным математиком, уже знавшим об ОТО. Но его теория, отправленная в издательство в рукописи, была утеряна, а сам автор умер. Возможно, что некая теория дальнодействия, которая иногда упоминается без указания авторства и критикуется в учебниках как нелепость, была теорией Хевисайда.

 

Нам-то никакие изменения не нужны, существующая теория никогда не подводила специалистов. Это нужно лишь самой классической физике как науке, дабы ее противники лишились аргумента для критики. Однако такая возможность есть и у нас, и она опять покажет нам новые перспективы классической физики. Строить теорию – работа для науки. Но просмотреть ее самое начало будет, пожалуй, интересно, даже забавно, и вполне по силам инженеру, если он не забыл теорию.

 

Инженеру вовсе не обязательно понимать теорию только с одной точки зрения, которая даётся одной наукой. Посмотрим с точки зрения другой – науки о САУ.

 

 Уравнения Максвелла:

 

rot H = е*dE/dt + j,

rot E = -м*dH/dt,

 

очень уж похожи на математическое описание контура обратной связи в разомкнутом состоянии, на передаточные функции (операторы) двух ее ветвей, условно говоря, прямой и обратной. А волновое уравнение, которое из них выводится и описывает движение волн, выводится теми же математическими операциями, что и уравнение этого контура в замкнутом состоянии – как характеристическое уравнение системы обратных связей, и тогда описывает процессы в этом контуре, которые можно понимать как переходные процессы в замкнутой системе обратных связей. Причем эти связи мгновенные, ибо ни в первом уравнении, ни во втором никакого ограничения их скоростей не содержится. Конечна лишь скорость волновых переходных процессов в замкнутом контуре, но не сигналов связи в каждой из ветвей. Не будем путать между собой сигналы и процессы.

 

Получается система обратных связей с распределёнными параметрами. Сигналы связи действуют между всеми точками среды, в которых не равны нулю е и м. Если в некоторой точке А среды происходит изменение, например, напряженности Е и потока электрической индукции еЕ, то во всех точках среды, согласно первому уравнению, мгновенно возникают напряженность магнитного поля Н и магнитный поток мН, который, в свою очередь, изменяясь, порождает напряженность Е во всех точках среды, включая исходную точу А, - согласно второму уравнению. Сигнал из точки А в нее же возвращается, причем с обратным знаком, замыкая контур отрицательной обратной связи.

 

Обратные связи отрицательны, система в целом устойчива. В таких случаях обратные связи действуют всегда одинаково: противодействуют сигналам, действующим на систему. Когда, например, приходит в движение электрический заряд, т.е. появляется ток, то система мгновенно вырабатывает напряженность Е, противодействующую ускорению заряда, и токи смешения е*dE/dt противоположного направления. Напряженность Е либо остановит заряд,  если он вдруг двигался бы без причин, либо создаст токи смещения, которые окружат ускоряемый заряд, мгновенно экранируя собой его действие на отдалённую среду. Возмущенной оказывается лишь среда, прилегающая к заряду, и дальнодействующие сигналы не проходят дальше. Возникает переходный волновой процесс, скорость  распространения которого ограничена. Процесс всегда устроен так и движется так, что суммарное воздействие возмущенной им среды на среду более отдаленную равно нулю и ее не возмущает.

 

Не так давно мы делали, например, электронные узлы деления одного аналогового сигнала на другой, включая микросхему умножения сигналов в цепь отрицательной обратной связи. Отрицательная обратная связь всегда превращается в свою противоположность, как умножение – в деление. Не удивительно, что аналогично действует и дальнодействующая обратная связь - превращает дальнодействие в близкодействие. 

 

Мы всего лишь изменили свою точку зрения, всего лишь способ понимания, ничего не меняя в самой теории. Но уже понятно, что причиной отсутствия дальнодействующих сил может оказаться само дальнодействие или, по меньшей мере сигналы, много более быстрые, чем свет. И тогда мироздание предстаёт как глобальная система достаточно быстрых обратных связей.

 

Специалист, какое-то время поработавший с обратными связями или авторегулированием, обычно перестаёт соглашаться с тем, что какие-либо величины и характеристики объектов могут быть стабильными, а законы движения выполняться сами по себе – без обратных связей. Если все сигналы во вселенной имеют скорость света, то они не могут связывать мироздание воедино, создавать обратные связи и постоянство законов природы. Тогда чем же создаётся единство законов и постоянство физических констант во вселенной, разделенной миллиардами световых лет? Без обратной связи, согласно нашей практике, такого не бывает. Движение, например, заряда происходит под контролем обратной связи со стороны среды. Он не может менять скорость произвольно, т.к. обратные связи со стороны среды мгновенно вырабатывают напряженность Е и противоэлектродвижущую силу, которая этому противодействует. Волновой процесс, вызванный движением заряда под действием каких-либо сил, тоже идет под ее контролем. Окружающая этот процесс отдалённая среда не возмущается лишь постольку, поскольку процесс идет по заданному закону без отклонений. Но она будет возбуждаться в случае отклонений от этого закона и вырабатывать воздействия на процесс, устраняя отклонения. Именно по этой причине выполняется закон природы, записанный в уравнениях Максвелла и, по-видимому, законы природы вообще, – по причине контроля через мгновенные обратные связи. Иных контролеров у природы быть не может.

 

Единственным препятствием для прохождения быстрых сигналов служит тот самый светоносный эфир, в котором возникают токи смещения и экранируют быстрые сигналы. Причем при наличии эфира систему дальнодействующей обратной связи составляет не реальная мировая материя, а точки эфира, среды гипотетической, а материя остается чем-то пассивным. А должно бы быть наоборот. Свойства е и м должны бы принадлежать материи, а не эфиру, и тогда именно материя станет системой обратной связи. Если мы вообразим, что свойства е и м постепенно передаются от эфира к материи, то получим картину вселенной, состоящей как бы из двух различных электромагнитных сред: эфира, в котором е и м убывают, и материи, в которой они возрастают.

 

Нечто похожее в технике встречается. Есть порошковые ферромагнитные материалы, например ферриты и магнетиты, спрессованные из мелких зерен - шариков карбонильного железа. Хотя между зернами есть промежутки, скорость волн в материалах замедлена в десятки раз и определяется средними величинами е и м материала в целом. Если бы зерна сжать до размеров идеальной точки и увеличить промежутки, но так, чтобы сохранились средние е и м, то волны между шариками остались бы столь же медленными. И скорость их не изменится, если при этом убавлять е и м в промежутках, заполненных, допустим, только эфиром, хоть до полного нуля, т.е. если даже совсем убрать эфир из пространства. Так же будут двигаться волны и в космосе, если из него убрать эфир, а электромагнитные свойства отнести к материи.

 

Однако, если е и м пустоты убавить до нуля, то это приведет к изменениям принципиальным: станут невозможными потоки электрической и магнитной индукции еE и мH в пустоте, останутся в ней только поля напряженности E и H. Придется отменить само понятие потоков индукции и их непрерывности, как бы вернуться в те далёкие времена, когда система понятий об электромагнетизме еще не была сформирована, и сформировать ее заново и по-другому. Т.е. построить заново всю теорию, выполнив столько же работы, сколько было сделано наукой за половину 19-го века. Однако уравнения Максвелла остаются, а составить новую систему представлений, которая точно соответствовала бы реальности, - это трудно, но возможно, и это дело науки, не наше.

 

Понятно, что если, сохраняя скорость света неизменной, передать свойства е и м только материи, то величины е и м станут в ней гигантскими, потому скорость волн внутри плотной материи чрезвычайно малой, в связи с чем никаких мгновенных изменений происходить в системе не будет. Обнаружить дальнодействие окажется невозможным. А в самой пустоте скорость процессов будет бесконечной, поэтому поля E и H в ней будут описываться как поля статические, медленно меняющиеся, и подчиняться уравнению Лапласа. Ход волн при этом будет искривляться тоже по уравнению Лапласа, и электромагнитные силы подчиняться ему же. Специальные поля гравитации становятся ненужными, тяготение  возникает как эффект сугубо электромагнитный, и тоже по Лапласу. Т.е. получается некая простейшая теория единого поля на основе только уравнений Максвелла, которые описывают еще и  самоорганизацию в микромире, т.е. всё, кроме полей иной природы, которые, видимо, не существуют.

 

Если вспомнить чем занимался Оливер Хевисайд, то приходит в голову, что примерно такой и должна была быть его утерянная теория единого поля.  Сравните: ОТО Эйнштейна – это десять уравнений, да еще в тензорах, не в частных производных. 

 

А если капли элементарной материи имеют те гигантские величины е и м, какие вытекают из этой теории, то капли становятся идеальными колебательными элементами, каждый из которых способен содержать электромагнитные колебания в виде дискретного спектра очень медленных волновых процессов, и служить элементами рассмотренных выше самоорганизующихся систем, подобных атому. Круг рассуждений замыкается. Причем энергетическая устойчивость этих систем обеспечивается уже одним лишь тем, что энергия может содержаться только в материи, может переходить только от материи к материи, но не излучаться в пустоту, ибо пустота, не имеющая электромагнитных свойств,  не может содержать в себе энергии.

 

Как уже было сказано, понять движение волн и энергии в этом представлении весьма непросто. Наблюдения не покажут нам разницы между движением полей в эфире и в условиях дальнодействия, потому что все наши наблюдения и опыты производятся при помощи материальных предметов, которые сами являются частями системы обратной связи. Но как понять, например, луч света через пустоту, в которой не может находиться поток энергии этого луча? Почему он попадает в мишень не сразу, а через промежуток времени? Для этого нужно вырабатывать совсем уж непривычные образы, причем в полном объёме для всех явлений, а это требует очень большой работы. Да нам и не нужны такие представления, например, о луче света, энергия которого рассеяна в виде процессов по ближней и дальней материи, движется медленно, но в конце собирается на мишени. Пусть этим занимаются ученые, если кому из них захочется. Для нас уж лучше светоносный эфир, в котором всё ясно и просто.

 

Однако, когда будете читать о том, что теория дальнодействия – это нелепость, т.к. дальнодействие в природе не наблюдается, то прежде, чем этому верить, поинтересуйтесь: имел ли автор дело с обратными связями и имеет ли о них  представление? И попросите его ответить на вопросы: в чем причина единства законов природы, почему они выполняются, на каком носителе информации и в какой форме записи хранит их природа, что случится, если предметы не захотят их выполнять? По ответу и поймете степень компетенции такого автора.