Проблема электромагнитной массы
Это весьма «застарелая» проблема, от решения которой зависит судьба современной физики. Ее решение приведет к необходимости переосмысления всей электродинамики и, как следствие, квантовых теорий.
Формирование понятия «электромагнитная масса» имеет свою долгую историю. До появления уравнений Максвелла в основе теории электромагнетизма использовалась теория мгновенного взаимодействия зарядов и токов.
После работ Максвелла оказалось, что электромагнитные поля должны удовлетворять волновым уравнениям. Волновой характер полей был экспериментально подтвержден Герцем. С этого времени теории, опирающиеся на мгновенное взаимодействие, теряют свою популярность и уступают место новой точке зрения. Согласно ей все без исключения поля в электродинамике должны быть запаздывающими, взаимодействия зарядов и токов осуществляются не мгновенно, а через электромагнитные волны, распространяющиеся со скоростью света в вакууме. Следовательно, действие одного заряда на другой должны происходить обязательно с запаздыванием.
К сожалению, никто не обратил внимания на тот факт, что свойства полей зарядов и свойства электромагнитных волн различны. Аналогичные неоправданные (авантюрные) «объединения» стали модой. Гравитацию «соединили» с инерцией. Корпускулярные свойства «объединили» с волновыми и т.д. На горизонте маячит «Великое объединение».
Все это свидетельство и следствие кризиса физики, который разразился в конце 19 века и продолжается в течение уже более 100 лет. Причина этого кризиса в отсутствии теории познания, которая должна выполнять критериальные функции по отношению к естествознанию. Проект этой теории мы изложили в [4]. Однако до сих пор физики пренебрежительно относятся к философии естествознания, а философы не нашли в себе силы решить эту проблему.
Обратимся к хронологии. В 1873 .1874 гг. выдающийся русский ученый Н.А. Умов доказывает свой закон сохранения энергии для движущихся сред:
(1.1)
где: Su = wv –плотность потока энергии (вектор Умова); w – плотность энергии; v – скорость движения среды. Вектор Умова описывает конвективный перенос энергии, а не излучение.
В 1884 г. Джон Пойнтинг, комбинируя уравнения Максвелла, выводит закон сохранения энергии электромагнитного поля:
(1.2)
где: Sp = [E × H] – плотность потока электромагнитной волны (вектор Пойнтинга); E и H напряженности электрического и магнитного полей; w – плотность энергии электромагнитного поля; p = jE – плотность мощности сторонних сил.
В 1905 г. А.Эйнштейн создает свою специальную теорию относительности, из которой следует соотношение между массой и энергией, которое несколько раньше нашел Джеймс Томсон:
E = mc2 (1.3)
где: Е – энергия; m – масса; c – скорость света.
Вернемся к законам сохранения Умова и Пойнтинга. Напомним, что электромагнитная волна и поля зарядов имеют разные свойства. Поле заряда в его собственной системе отсчета определяется только величиной заряда, а электромагнитная волна после излучения «живет своей собственной жизнью». Энергия, излучаемая ускоренными зарядами, описывается именно вектором Пойнтинга. По этой причине применение вектора Пойнтинга для полей заряда не оправдано. Но этот шаг был сделан.
Электромагнитная масса покоящегося заряда вычисляется в обоих случаях одинаково, т.е. по одной и той же формуле:
(1.4)
где: me – электромагнитная масса заряда; φ – потенциал; ρ – плотность пространственного заряда; dv – элемент объема.
Именно по упомянутой выше причине попытка вычислить импульс и кинетическую энергию поля заряда с помощью вектора Пойнтинга натолкнулась на принципиальные трудности.
Оказалось, что импульс поля заряда равен:
(1.5)
Кинетическая энергия также оказалась «нестандартной»:
(1.6)
Из-за множителя, который стоит в форме коэффициента в правой части выражений (1.5) и (1.6), проблема получила название «проблема 4/3». Релятивистская электродинамика тоже не смогла справиться с этой проблемой.
Немного больше о технологиях >>>
О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения
В
статье рассматривается генератор электрического напряжения, преобразующий
энергию механического удара в электрическую энергию. Основным элементом
рассматриваемого генератора является сегнетоэлектрическое рабочее тело, по
которому в процессе функционирования генератора движетс ...
Классификация изобретений и НТП
"Экономична мудрость бытия, все новое в
нем шьется из старья". В.Шекспир
В шестом веке до нашей эры в древнегреческой
колонии Сибарис — крупном по тем временам торговом центре, жители которого
славились любовью к роскоши, — существовал обычай, по которому повар,
пр ...
