Аннотация.  В статье дан логический и исторический анализ развития электродинамики. Показана связь между квазистатической электродинамикой и классической механикой. Показано, что Максвелл неосознанно ввел мгновенные потенциалы в свои уравнения. Незнание этого факта привело к фатальной ошибке, которая в дальнейшем положила начало кризису физики (XIX – XX в.). Этот факт был обнаружен недавно. Исправление ошибки позволяет разделить электродинамику на две независимые ветви. Первая ветвь есть квазистатическая электродинамика. Показано, что решение проблемы электромагнитной массы существует только в квазистатической электродинамике. Вторая ветвь есть волновая электродинамика. Показано, что в общем случае решение может содержать продольные и поперечные волны. Найдено условие, при котором продольные волны в решениях не возникают. Из условия следует, что электромагнитные волны излучаются виртуальными зарядами. Масса покоя виртуальных зарядов равна нулю. Ставится проблема взаимодействия инерциальных зарядов с электромагнитной волной в рамках классических теорий.

Оглавление

Введение

От экспериментов Фарадея к уравнениям Максвелла

Свойства непрерывных полей зарядов

Гениальное решение Максвелла

Фатальная ошибка физиков 19 века

Квазистатическая ветвь электродинамики

Волновая ветвь электродинамики

Виртуальные заряды в электродинамике

Заключение

Приложение 1

Приложение 2

1.Введение

Ученые стремятся вперед, к новым открытиям. Но иногда полезно остановиться и повторно проанализировать путь, пройденный наукой. Спешка, возникающая из желания исследователя сделать «открытие», не всегда ведет к желаемым результатам. Здание науки должно строиться на прочном основании. Поэтому проверка корректности оснований науки и логической непротиворечивости ее содержания есть необходимое условие ее поступательного развития. Мы проведем краткий анализ электродинамики от Максвелла до наших дней.

2.От экспериментов Фарадея к уравнениям Максвелла

Максвелл совершил научный подвиг, описав явления электродинамики в своих уравнениях. История скрывает много загадок. Прошло много времени. Сейчас нам трудно восстановить логику суждений Максвелла, его мысли и сомнения. Но есть математические теории (теория потенциала, например), которые открывают возможность анализа и косвенно могут пролить свет на исторические события.

Перед Максвеллом стояла сложная задача. Ему были известны работы Эрстеда, законы Кулона, законы Ампера и исследования Фарадея. Это очень мало, если учесть, что Фарадей практически не использовал математику, ограничиваясь словесными описаниями экспериментов и выводами. Мы должны заметить, что в тот период ученые имели дело с квазистатическими явлениями. Измерительные приборы не позволяли уловить запаздывание электромагнитных полей.

Мы выбрали путь, который в определенном смысле «параллелен» рассуждениям Максвелла. Прежде всего, отметим важную аналогию между квазистатическими явлениями электродинамики и теорией тяготения, поскольку потенциалы этих полей описываются уравнением Пуассона. Это позволяет нам использовать классическую теорию потенциала, развитую для теории тяготения Ньютона.

Итак, покоящееся заряженное тело создает вокруг себя электростатическое поле. Поле есть образная физическая модель (отражение фрагмента реальности), позволяющая нам дать умозрительное представление и на основе аналогии представить картину физических явлений и процессов. Это поле обладает энергетическими и силовыми свойствами.

Определение 1. Потенциал электрического поля покоящегося заряда в данной точке пространства это энергетическая характеристика поля покоящегося заряда в этой точке. Потенциал численно равен работе, которую мы должны совершить, чтобы переместить пробный (единичный, положительный, точечный) заряд из бесконечности в данную точку пространства.

Определение 2. Напряженность электрического поля неподвижного заряда в некоторой точке пространства есть силовая характеристика поля. Она численно равна силе, которая будет действовать на пробный (единичный, положительный, точечный) заряд, покоящийся в данной точке пространства в системе отсчета наблюдателя.

Выделенные слова отражают весьма важный момент. Отсутствие слова «покоящийся» в старых определениях приводило к противоречиям и позволяло релятивистам сделать ошибочный вывод о неспособности классических теорий объяснить магнитные явления.

Теория потенциала часто использует понятие точечного заряда. Это заряженное тело, которое в условиях рассматриваемой физической задачи имеет пренебрежимо малый размер. Отметим, что заряженное тело «точечного размера» имеет конечную инерциальную массу покоя и величину электрического заряда.

формате PDF (438Кб)