Чтение онлайн

С этой точки зрения первое уравнение Максвелла оказывается просто отражением давно известного закона сохранения заряда: нарастание потока созданного зарядами поля Dчерез замкнутую поверхность Sсоответствует притоку через эту поверхность зарядов (то есть электрическому току) [88]. Всё это ещё раз доказывает, что максвеллов ток смещения — это фикция [96], а уравнения Максвелла — это лишь удобное обобщение давно найденных законов электродинамики. Физики считают, что именно этим-то обобщением уравнения Максвелла и замечательны, ибо выражают гораздо больше открытых эмпирически законов Кулона, Ампера и Фарадея. Но, как показал Ритц, именно в силу своей чрезмерной общности уравнения Максвелла часто допускают физически невозможные решения. Истинная же электродинамическая теория должна давать единственное, причём физически верное решение. Поэтому Ритц критиковал электродинамику Максвелла и особенно его уравнения в частных производных, имеющие множество физически недопустимых решений [8]. Ритц считал, что такого рода уравнения должны быть изгнаны из фундаментальных законов Природы.

В баллистической теории Ритца воздействия находится не аналитическим, а синтетическим путём: не из дифференциальных уравнений, а как результат интегрирования элементарных воздействий. Поэтому теория Ритца даёт всегда единственное и, при том, — верное решение. Как видели, БТР легко и естественно объясняет законы Кулона, Ампера и Фарадея — то есть она полна и исчерпывающе объясняет всё то, на чём основаны уравнения Максвелла. При этом теория Ритца не нуждается в абстрактных понятиях электрического и магнитного полей, играющих столь важную роль в электродинамике Максвелла. В теории Ритца речь идёт непосредственно о воздействии. Именно поэтому электродинамику Ритца называют ещё бесполевой.

Впрочем, заданные в каждой точке пространства распределения реонов и ареонов по концентрации и скорости их потока в принципе в какой-то мере эквивалентно прежнему понятию поля. Ведь в каждой точке воздействие на ток или на заряд определяется именно этим распределением. Но, в этом случае, мы уже не говорим о поле как о некой абстрактной физической материи. В БТР поле имеет чисто математический смысл, а не смысл особого рода материи. Исконно именно так и вводили поле в математике и физике. Скажем, в аэродинамике поле скоростей, давлений, температур — это всего лишь пространственные распределения данных характеристик. Так же и в электродинамике поле исконно характеризовало лишь пространственное распределение электрических сил, действующих на пробный единичный заряд. Лишь потом физики стали приписывать полю самостоятельный физический смысл, что, разумеется, — неверно. Примерно так же нереальны силовые линии поля, — это чисто математические образы, введённые для удобства описания. Интересно отметить, что Максвелл и Фарадей, подобно полю, считали реальными объектами и силовые линии. Ясно, что при таком подходе они и не могли построить правильную электродинамику. Таким образом, именно Фарадей и Максвелл направили классическую физику по ложному пути, уведя её от наглядных механических моделей и электродинамики Гаусса-Вебера. Теория относительности, да и квантовая механика были лишь следствием, дальнейшим развитием абстрактно-аналитического пути Максвелла.

Итак, если в дальнейшем мы и будем время от времени употреблять термин "электрическое поле", то лишь в математическом смысле, имея в виду силу, действующую на единичный покоящийся заряд. Также для удобства мы будем в расчётах пользоваться привычными всем обозначениями полей B и E и формулами для них, имея в виду, что те же величины воздействий получаются и в баллистической бесполевой теории Ритца. Лишь из стремления не затруднять читателю понимание дальнейших глав книги, мы будем пользоваться принятыми в электродинамике обозначениями и способами расчёта. Точно так же мы до сих пор пользуемся, например, формулами термодинамики, говорим о давлении, температуре газа, потоке тепла, хотя эти характеристики по сути лишь математически построенные абстракции, характеризующие движение частиц, молекул газа. И возникли эти абстрактные понятия в те времена, когда учёные не имели представления о молекулярно-кинетической теории. Однако понятия давления и температуры оказались весьма удобными макроскопическими статистическими характеристиками газа как ансамбля частиц. Говорить о давлении и температуре газа проще, чем рассматривать микроскопические величины — скорости и координаты отдельных молекул. Так и мы зачастую будем пользоваться привычными понятиями полей, дабы избежать сложного анализа на основе распределения в пространстве реонов и ареонов. При этом, как показал Ритц, знание величины поля, являющейся макроскопическим статистическим параметром, часто недостаточно для определения воздействия, так же, как знание пространственного распределения давления газа ещё недостаточно для нахождения силы давления газа на пластинку, — эта сила зависит также от скорости пластинки в газе и угла атаки (наклона пластинки к потоку).

Электродинамические теории Ампера, Вебера и Гаусса сами по себе были достаточно удачны, поскольку сводили магнитные воздействия к электрическим. Однако, там возникали проблемы при объяснении электромагнитных волн, электродинамических воздействий, особенно в средах. Вдобавок не было механизма, объяснявшего электрические и магнитные силы. Электронная теория Лоренца была первым шагом к упразднению эфира и теории Максвелла. Ведь Лоренц свёл электродинамику сред к электродинамике вакуума, по сути, — к электродинамике Вебера и Гаусса, достаточно лишь было принять, что среда представляет собой набор электронов и ионов, которые создают собственные поля, налагающиеся на внешние и тем самым влияющие на поле в среде. Следующим шагом была ритцева баллистическая модель, предложившая механизм взаимодействия неподвижных и движущихся зарядов, а также позволившая наглядно объяснить электромагнитные волны. Теории Ритца и Лоренца стали для электродинамики тем же, чем была молекулярно-кинетическая теория (МКТ) для термодинамики с аэродинамикой. Термодинамика и электродинамика Максвелла — это чисто феноменологические теории, устанавливающие связь между внешними экспериментально измеримыми характеристиками (давлением, температурой в термодинамике, электрическим и магнитным воздействием в электродинамике). А молекулярно-кинетическая теория дала термодинамике теоретическое обоснование, свела к наглядным, механическим основам, не только строго показав, КАК всё происходит, но и объяснив ПОЧЕМУ. Так же и теории Ритца, Лоренца объяснили законы электродинамики, исходя из наглядных механических моделей, дав, подобно атомистической теории, микроскопическое описание. Электрические и магнитные силы были истолкованы в баллистической электродинамике, подобно силам давления и вязкости в статистической термо- и аэродинамике, как удары микрочастиц, осуществляющих дистанционный перенос и обмен импульсов меж взаимодействующими объёмами.

Такое внутреннее, причинное (микроскопическое) объяснение не только более убедительно и наглядно, чем внешнее (феноменологическое) описание, но и более правильно, точно. Конечно, и феноменологическая электродинамика Максвелла успешно описывает широкий круг явлений, отчего её до сих пор применяют в расчётах. И это понятно, ведь эфирная теория Максвелла-Фарадея, построенная полуэмпирически, специально подгонялась под этот круг явлений (так же как теория Птолемея-Аристотеля с её космическими эфирными шестерёнками и эпициклами — под видимое движение небесных тел). Но зато вне этого круга теория уже не работала, ибо не раскрыла реальный внутренний механизм явлений. Поэтому, когда круг явлений расширился, электродинамика Максвелла стала давать одну осечку за другой. Равно как эмпирические законы аэродинамики оказались непригодными на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях, так же и электродинамика Максвелла отказала на околосветовых и сверхсветовых скоростях. Уже на космической скорости Земли V=30 км/с в опыте Майкельсона открылись необъяснимые теорией Максвелла расхождения порядка V 2/с 2. Ещё заметней были отклонения от предсказаний теории Максвелла в опыте Кауфмана, где электроны двигались с околосветовой скоростью (§ 1.15). Но зацикленные на теории Максвелла учёные, стремясь спасти её любой ценой, выдумали теорию относительности, словно очередной эпицикл в теории Птолемея, призванный согласовать наблюдения с теорией. И только Ритц, идя путём Коперника, построил БТР, вскрывшую внутренние механизмы явлений, а потому сходу предсказавшую все эффекты околосветовой электродинамики, подобно МКТ, позволившей понять законы околозвуковой и сверхзвуковой аэродинамики.

Итак, перед нами два варианта электродинамики. Один, придуманный Фарадеем и Максвеллом, — общепринят, хотя основан на абстрактных электрических и магнитных полях, равноправных и взаимообратимых. Второй вариант, открытый Ампером, развитый Вебером и обоснованный Ритцем, — отвергнут, хотя опирается исключительно на опыт и простые наглядные механические модели. Какой из вариантов выбрать? На этот вопрос давно ответил опыт Майкельсона, упразднивший эфир и основанную на нём электродинамику Максвелла. Однако учёные по косности ума не смогли отказаться от этой теории, противоречащей опыту и механике Ньютона, и, отвергнув классическую механику, построили механику теории относительности — формальное согласующее звено, примирившее результат Майкельсона с электродинамикой Максвелла. Однако, раз противоречия возникли в теории Максвелла, и опыт отверг эфир, естественней отказаться от этой полевой теории, сохранив классическую механику и согласную с ней электродинамику, основы которой были уже заложена в теории Ампера-Вебера-Гаусса и корпускулярной теории истечения света Демокрита-Ньютона.

Это, конечно, не означает, что электродинамикой Максвелла перестанут пользоваться. Её уравнения, термины "поле" и "потенциал" останутся в арсенале физики, ввиду их привычности и удобства расчётов, но при этом уже будет чётко осознан их формальный, условный, приближённый характер, ограничивающий круг применимости теории Максвелла. А для воссоздания точной картины происходящего и понимания сути явлений, например, — природы света, придётся рассматривать уже подробную, микроскопическую картину, рисуемую теорией Ритца. Именно так мы до сих пор пользуемся терминами и уравнениями феноменологической термодинамики и аэродинамики, оперируем понятиями "теплота", "давление", "температура", хотя и понимаем, благодаря МКТ, их условный, статистический, относительный характер и ограниченную применимость. Прежние феноменологические теории сохраняют свою применимость, будучи более простыми, удобными (в сравнении с микроскопическими), поскольку дают приближённое описание, не интересуясь деталями, механизмами, сутью происходящего, но именно это ограничивает их точность и сферу применимости. Для исчерпывающего и точного описания необходимо уже привлекать микроскопические теории, типа МКТ и БТР, из которых формулы термодинамики и электродинамики Максвелла вытекают лишь как первое приближение.

В целом, как отмечает Ритц, его баллистическая кинетическая электродинамика предсказывает в большинстве случаев те же эффекты и значения электродинамических воздействий, что и теория Максвелла, и лишь с помощью прецизионных экспериментов, предложенных Ритцем, можно сделать выбор в пользу той или иной теории. Некоторые из таких тонких экспериментов, в которых воздействия по теории Максвелла должны быть скомпенсированы, действительно проведены, и выявлены эффекты, говорящие о ложности максвелловой электродинамики, хотя об этих "парадоксах" и не любят упоминать ( В. Околотин, "Техника-молодёжи" № 12, 1973). Впрочем, уже открытие релятивистских эффектов, противоречащих теории Максвелла, подтверждает теорию Ритца. И лишь введение искусственного согласующего звена в виде релятивистской механики Эйнштейна спасло максвеллову электродинамику от краха, однако, страшной ценой, — ценой отказа от классической механики и здравого смысла.

Вопрос о природе света остаётся одним из самых тёмных мест физики вот уже много веков. Некий просвет в этот мрак внёс Ньютон, следуя которому свет стали считать потоком мельчайших частиц света, корпускул, по-нынешнему, — фотонов. Позднее получила признание противоположная точка зрения, по которой свет — это волна в некой неподвижной среде (эфире). Потом и вовсе оказалось, что не верно ни то, ни другое: свет нельзя считать ни частицей, ни волной. После этого едва забрезживший свет в вопросе о свете совсем померк, и с позиций нынешней физики уже нельзя внятно и доходчиво объяснить, что такое свет и как, не будучи ни волной, ни частицей, он может быть сразу и тем и другим.