К положению в некоторых областях современной физики
145
личие продольной составляющей электромагнитной волны, в которой направление электрического вектора совпадает с направлением распространения электромагнитной волны. Но это никак не вытекает из уравнений Максвелла!
Полезно вспомнить о том, что мы вообще не знаем ни что такое электрическое и магнитное поля, ни что такое электрический ток, ни каков механизм всех электрических и магнитных явлений, которые мы так широко используем, совершенно не представляя, что это такое.
Для ряда электромагнитных величин даже не подобран физический смысл. Скажем, скалярный потенциал - это работа, которую нужно совершить при перемещении единичного электрического заряда из бесконечности в точку, находящуюся под этим потенциалом. А вот что такое «векторный потенциал»? Каков вообще его физический смысл? Кроме того, что он должен удовлетворять определенному математическому соотношению, о нем вообще ничего не сказано.
Формулы электродинамики грешат «дальнодействием», т. е. действием на расстоянии так, что реальный физический процесс в них не просматривается. Простейший случай - закон Фарадея
dHz
е Sxy
dt
связывает изменение напряженности dHz магнитного поля на площади Sxy контура (в дырке) с той эдс е которая возникает на самом контуре в проводниках контура. Никакого процесса, связанного с взаимодействием изменяющегося поля непосредственно с проводниками контура, здесь нет, а есть изменение напряженности поля в одном месте (в дырке) и появление эдс в другом месте - на проводниках! Каков же механизм передачи сигнала? Из формулы это не вытекает, хотя правильность соотношений почти не вызывает сомнений. «Почти», потому что имеются экспериментальные данные, когда это совсем не так. Например,
146
Глава 4.
формула Фарадея не учитывает поля, лежащие вне измерительного контура, а эксперимент показывает, что их учитывать нужно, иначе погрешности становятся чрезвычайно большими. Но это обстоятельство никак не вытекает ни из закона Фарадея, ни из уравнений Максвелла.
Полезно напомнить, что уравнения Максвелла выведены еще в 1855-1864 гг., а вся теория электромагнетизма изложена им в виде двухтомного «Трактата об электричестве и магнетизме», вышедшего в 1873 г. В этой фундаментальной работе Максвелл подвел итоги развития учения об электричестве и магнетизме, изложенные в трудах своих предшественников (Остроградского, Гаусса, Ампера, Ленца, Грина, Вебера, Неймана, Кирхгофа, Томсона, Гельмгольца и др.) и итоги собственных исследований.
Нужно отметить, что свои знаменитые уравнения (всего 20 уравнений), включающие 20 переменных величин, Максвелл изложил в работе «Динамическая теория электромагнитного поля» (1864), чему предшествовал ряд его же работ, объединенных под названием «О фарадеевых силовых линиях», вышедших в свет в 1856 г., и «О физических силовых линиях», вышедших в 1862 г. Согласно изложенному в современных учебниках, Максвелл якобы «постулировал» свои уравнения, на самом же деле свои уравнения Максвелл строго вывел на основании модели движущегося эфира, в котором возникают вихревые трубки («фарадеевы трубки»), используя для этого труды Гельмгольца о вихревом движении идеальной жидкости, т.е. жидкости не вязкой и не сжимаемой. Приписав свойства идеальной жидкости эфиру, применив теоремы Гельмгольца о том, что в идеальной жидкости вихри не возникают и не уничтожаются, а только перемещаются, и, указав, что циркуляция вихря вдоль его оси постоянна, Максвелл связал параметры жидкости и получил уравнения электродинамики.
Именно модельный, т.е. динамический подход и строгий гидродинамический вывод обеспечил уравнениям Максвелла максимально возможное для того времени соответствие полученных уравнений реальным электромагнитным явлениям. О том, насколько хорошо и добросовестно это было сделано, судить нам,
