110
Глава 4.
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 такого сорта, что реальный физический процесс в них не просматривается. Простейший случай - закон Фарадея
дН-_
е Sxy
dt
связывает изменение напряженности дН- 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 эго совсем не гак. Например, 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 своих 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
Попытки создания не традиционных физических теорий
111
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 груды 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 все параметры движущейся 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, потомкам, пользующимся результатами максвелловских работ уже более ста лет.
Однако при всем величии выполненной Максвеллом работы нельзя забывать, что она, как и всякая работа, есть не окончательная, а только приближенная истина, и поэтому в ней должны быть отступления от реальной картины явлений, которые многократно сложнее любых моделей. И, следовательно, такие отступления нужно искать и нужно определить, не пора ли пойти в этом вопросе дальше Максвелла.
И в самом деле, при ближайшем рассмотрении выводов уравнений электродинамики такие отступления от реальной действительности несложно обнаружить.
Прежде всего, эфир принимался за идеальную жидкость, т. е. жидкость не вязкую и не сжимаемую. А таких жидкостей в природе не бывает, все они вязкие и в какой-то степени сжимаемые. А если эфир это вообще не жидкость, а газ, что предполагали многие исследователи, то степень сжатия эфира может оказаться очень высокой, хотя вязкость может быть и относительно небольшой. Из этой поправки вытекает очень многое.
В вязкой и сжимаемой жидкости в отличие от жидкости идеальной вихри могут образовываться и уничтожаться, тем более, если учитывать потоки жидкости вдоль оси вихря. И это значит, что на переходном
