К ТЕОРИИ ЕДИНОГО ПОЛЯ

Есть основания утверждать, что электродинамика Максвелла не только даёт однозначное решение проблемы единого поля, но и позволяет раскрыть сущность естественной связи между миром непрерывных и миром дискретных процессов в природе. Это изменяет представление о сущности нейтрино, сил Казимира и гравитации, а также приводит к принципиально новой трактовке строения матери от элементарных частиц до вещества в самом общем значении этого понятия.

1. Известно, что Максвелл оставил нам не только теорию новой физической реальности – электромагнитного поля [1], которую он оформил в виде системы дифференциальных уравнений математической физики. Он также привёл пример их решения для идеальной плоской волны. Пример отличался наглядностью и убедительностью. Однако такие идеальные волны в природе отсутствуют (см., например, теорию частичной когерентности в [2]). Более того, их невозможно получить даже искусственно с помощью когерентного лазерного излучения (см., например, [3,4]). Поэтому любая попытка использовать частное решение задачи о плоских волнах для поиска других решений уравнений Максвелла или для их интерпретации требует крайней осторожности. Например, манипуляции с подвижной системой координат, предпринятые Х. Лоренцем, основаны на гипотезе о существовании некоей определённой и единой скорости распространения электромагнитных волн. Несомненно, эта гипотеза прямо следовала из частного примера Максвелла. Но в общем случае она никак не соответствует действительности, т.е. является в принципе несостоятельной. Дело в том, что в природе электромагнитные волны обладают кроме поступательной ещё и вращательной степенью свободы [5] (как спин у пресловутых «фотонов»). В этом можно убедиться, если рассматривать эволюцию волнового фронта в естественной световой волне, используя, например, современную технику голографии. Но сам процесс поворота виден лучше всего на примере распространения электромагнитных волн в замкнутом тороидальном диэлектрическом волноводе, который проиллюстрирован на Рис.1. Здесь представлены результаты численного эксперимента в виде изображения полупрозрачных изоповерхностей плотности энергии электрической и магнитной компонент (We и Wh) в различных стадиях поворота волн (по углу j). Техника получения таких изображений описана в [5]. Постадийное расположение полей на Рис.1 свидетельствует о том, что волны претерпевают сложную трансформацию при повороте, и групповые скорости компонент не равны между собой. В противном случае поля не могли бы расходиться и сходиться вновь.

Таким образом, система поворачивающихся волн характеризуется непостоянными и неравными между собой реальными четырьмя скоростями. А в этой ситуации какой-либо смысл связывать систему координат с этими скоростями отсутствует полностью. По всей видимости, удобнее, следуя Максвеллу и Герцу [6], воспользоваться системой отсчёта Галилея и оставить скорости в виде функций координат и времени.

Из сказанного выше следует, что ни преобразования Лоренца, ни теория относительности, которая на нём базируется, не являются универсальными настолько, чтобы подменить собой всё учение Максвелла. Но что получится, если вернуться к его оригинальным уравнениям? В этом случае мы будем вынуждены исследовать эти уравнения, совершенствуя и сами уравнения и методы их решения. А в наш компьютерный век эта задача совсем не является безнадёжной при должном уважении к исходным позициям Максвелла и Герца. Тем более что комбинация компьютерного и аналитического решений всегда доступна, поскольку нелинейная зона обычно весьма ограничена пространственно. Следовательно, каждая нелинейная дислокация может быть охвачена шаровой поверхностью так, чтобы нелинейности содержались внутри неё. Тогда каждая такая внутренняя область должна быть отдана компьютерам, но внешняя часть пространства останется в сфере действия обычных математических методов. В частности многое можно выяснить, анализируя таким способом особенности уже известных решений для электромагнитных сферических волновых систем [7]. И эти решения свидетельствуют: любые пространственные электромагнитные дислокации создают во внешней среде переменные поля, амплитуды и фазы которых имеют угловую зависимость, которая описывается присоединёнными полиномами Лежандра (сферическими гармониками). А их радиальная зависимость однозначно имеет форму соответствующих функций Бесселя.

2. Сначала воспользуемся известной радиальной зависимостью полей, порождённых дислокациями.

Начнём с того, что под дислокациями мы понимаем любую неоднородность в среде, а более точно в свойствах среды, в которой распространяются электромагнитные волны. Это может быть электрон, протон, молекула, муха, человек и т.д. Естественно, такие дислокации поглощают, излучают, переизлучают электромагнитные волны. Принципиальным фактом является радиальная зависимость амплитуды компонент переизлучённых волн, которая проиллюстрирована на рисунке Рис.2.

На основе сказанного можно показать [5], что, если любые дислокации имеют вращательную степень свободы (например, содержат в себе электромагнитные вихри), то мы столкнёмся со следующими неопровержимыми фактами:

- Дислокации имеют механический момент (спин).

- Дислокации содержат сами в себе сильный стабилизирующий фактор – внутреннее давление, препятствующее безграничному сжатию (коллапсу).

- Изучение свойств дислокаций сопряжено с проблемой нелинейности среды или полевых уравнений с учётом того, что принципиально нелинейность в природе является общим правилом, но не исключением.

- Нелинейные дислокации могут иметь электрический заряд и магнитный момент.

- Нелинейные дислокации взаимодействуют между собой: на малых расстояниях проявляется зонный характер сильного взаимодействия, а на больших расстояниях имеет место усреднение взаимодействий, но вокруг минимума общей энергии - это уже гравитация (взаимодействие постоянных зарядов и моментов удобнее рассматривать отдельно).

Довольно интересен процесс перехода, например пары дислокаций, от одного устойчивого состояния до другого с изменением полной энергии, потому что его свойства ведут нас прямо к основам квантовой механики. Конечно, его можно исследовать прямыми расчётами на мощных компьютерах. Но есть и уже готовые аналитические методы изучения колебаний в нелинейных системах, которые описаны в дюжине учебников. Они сразу же дают результат, свидетельствующий об обязательном обмене энергией с окружающим полем через излучение или поглощение. Причём частота первой гармоники излучённых или поглощённых волн должна быть пропорциональна разности начальной и конечной энергий. А Макс Планк, как известно, уже вычислил коэффициент пропорциональности по экспериментальным данным. Высшие гармоники, которые имеют место при очень больших амплитудах процессов, вероятно ответственны за те энергетические сюрпризы, которые приписываются сейчас появлению разного рода нейтрино. Так же легко объясняется и происхождение сил Казимира [5].

Таким образом, мы видим первые два принципиальные качественные вклада, которые вносит классическая электродинамика Максвелла в фундамент теоретической физики. Во-первых, она делает полностью неактуальной проблему объединения силовых полей, поскольку коллективные свойства нелинейных вращающихся дислокаций кроме обычных электромагнитных свойств (взаимодействуют электромагнитным образом) в полной мере обладают всеми известными квантовыми свойствами элементарных частиц, включая в себя все нюансы сильного взаимодействия, и, кроме того, дислокации подвержены ещё и гравитации [5]. Во-вторых, она устанавливает естественную связь между миром непрерывных и миром дискретных физических процессов, обусловленных принципиально простой нелинейной интерференцией обычных электромагнитных волн, которые всегда могут быть рассчитаны с любой степенью точности.

3. Теперь проанализируем пространственно-угловые аспекты взаимодействия нелинейных электромагнитных дислокаций.

Как мы уже отметили, их групповые свойства определяются взаимодействием через линейную область, где их собственные переменные поля и поля соседей описываются уже упомянутыми сферическими гармониками [5]. В результате получаются мобильные пространственные полевые конфигурации. Они сложны, но понятны и детерминированы с математической точностью. Примеры простейших из них проиллюстрированы изоповерхностями на Рис.3. Они соответствуют полиномам P₁¹, P₃², P₃³ и изображены в координатах поля, т.е. могут вращаться (см. Приложения 4 и 5 в [5]).

Здесь представлены только компоненты E_r и H_q. Их противоположные фазы условно разделены с помощью цвета. Естественно, общая картина ещё в три раза богаче компонентами. Расчёт выполнен по формулам из [7].

Рис.3 показывает, что общее положение полей имеет форму лучей, исходящих из центра. Причём общее количество этих лучей увеличивается согласно индексам полиномов, но не равномерно. Амплитуды и фазы полей внутри каждого из лучей подчиняются известному закону, описанному функциями Бесселя полуцелого аргумента. Они меняется ещё и во времени по периодическому закону. Поэтому некоторые взаимные угловые и дистанционные расположения дислокаций энергетически более предпочтительны, а другие запрещены, как неустойчивые согласно принципу минимума энергии.
Так появляются сильные квантовые связи между отдельными дислокациями. Но этим дело не ограничивается. Группы связанных дислокаций (их можно представить как кластеры) тоже и по тому же принципу могут взаимодействовать с другими группами или отдельными дислокациями. Продолжая те же рассуждения можно легко понять пространственные конфигурации от атомов до молекул. Например, чётное число электронов в каждой заполненной электронной оболочке атома можно объяснить соответствующей симметрией присоединённых полиномов Лежандра. Одним из следующих этапов структурирования материи являются газы, жидкости и твёрдые тела, с которыми предметно разобрался Ньютон. Дальнейшая цепь подобных рассуждений приводит к осознанию структуры материи вплоть до геномов живых организмов.

Итак, главное свойство дислокаций – взаимодействие с электромагнитным полем, которое присутствует всегда и везде в известном нам мире. Отсюда происходит простое объяснение устройства этого мира: его элементами являются только дислокации, а электромагнитное поле осуществляет все связи между ними. Никаких других элементов, никаких других связей в природе нет. Это следует из подлинной электродинамики Максвелла.

4. Отдельно следует сказать о математике. Существующее дифференциальное и интегральное исчисление построено под механику Ньютона и с его же участием. Оно же вполне пригодно и для описания стационарного состояния вещества, когда все полиномы Лежандра и функции Бесселя в сферических гармониках уже определены. Это сделать сложно, но в принципе можно. Однако процесс агрегатирования такому аппарату недоступен, поскольку он включает в себя массу операций ветвления ("if..., elseif..."). Легко догадаться – такие задачи решает компьютерная математика, которая оперирует не формулами, но числовыми массивами и ничем не ограниченной логикой. Поэтому результаты вычислений могут быть представлены, как правило, только в табличной или графической форме. Привычные формулы теряют универсальность. Это сужает поле для демонстративных манипуляций многоэтажными символами и игры в непонятные термины. По существу компьютерные технологии ведут к большей открытости и понятности физики, приближая её по этим качествам к гуманитарным наукам. Это неожиданный побочный эффект от компьютеризации науки.

Представленные выше аргументы свидетельствуют о том, что обычная электродинамика, построенная на всем известных результатах множества убедительнейших экспериментов, отвечает на многие (если не все) принципиальные вопросы квантовой механики и теории строения вещества. Поэтому нет причин отвергать первую концепцию. И нет никакой нужды в чудовищном нагромождении гипотез и фантастических образов, с которыми так свыклись физики 20-го века. Всё вытекает логично и самым естественным образом из теории Максвелла [1]. Просто для понимания и развития этой даже сейчас революционной теории нужна другая, новая математика [5].

Возвращаясь к исходным концепциям физики можно констатировать: современная теоретическая физика далеко отошла от ОПЫТНОГО начала и теперь явно перенасыщена самыми нелепыми ОТКРОВЕНИЯМИ. Примером может служить заведомо ложная интерпретация теории Максвелла. Такая противоестественная ситуация удерживается исключительно искусственно через монополизированные средства научной информации и фактический запрет на открытые дискуссии. Т.е. речь идёт совсем не о массовом заблуждении, но о насильственном внедрении заблуждения в научную среду. Это уже не физика, а этика, философия или какая-то религия.

2. M. Born, E. Wolf. Principles of optics. N-Y, Pergamon press, Chapters 10 and 11, 1964. (Русское издание: М. Борн и Э. Вольф. Основы оптики. Москва, «Наука», 1970.)

3. Б. Ф. Полторацкий. Письма в ЖЭТФ, том 27, вып. 7, с. 406, (1978).

4. Б. Ф. Полторацкий. ЖТФ, том 49, вып. 11, с. 2295, (1979).

5. B. F. Poltoratsky. Fundamental particles in pictures without hypothesis. Moscow, «Sputnik+», 2007.

7. Andre Angot. Complements de Mathematiques. Paris, Chapter VII, 1957. (Русское издание: Андре Анго. Математика для электро- и радиоинженеров. Москва, «Наука», 1965.)