Как максвелл вывел свое уравнение

Фальшивые уравнения и коэффициенты Максвелла

АКТИВИРОВАННые ссылки на статью с рисунками и формулами находится внизу в разделе РЕЦЕНЗИИ
видео https://www.youtube.com/watch?v=oe5glRFH7b0

Максвелл (1831 – 1879 г.) предполагал, что электромагнитное излучение (фотоны) представляет собой электромагнитное поле. О том, что это всего лишь предположение, написано в любой энциклопедии. Экспериментально это никогда не подтверждалось. Заглянем в любую энциклопедию и убедимся, что никаких доказательств, подтверждающих существование электромагнитного поля, вытекающих из законов Кулона, Ампера, Фарадея-Ленца, не существует, а тем более экспериментальных.
Напротив, предположения Максвелла, как сейчас увидим, просто противоречат законам Кулона, Ампера, Фарадея-Ленца.
А что есть? Есть только предположение Максвелла, фальшивые исходные уравнения и фальшивые коэффициенты в формулах Кулона и Ампера, введённые Максвеллом, а также выдуманные вихревые электрические токи.
Раз его предположение экспериментально не подтверждается, тогда Максвелл решил создать электромагнитное поле математически. Смысл его предположений состоял в том, что электрическое поле создаёт магнитное и наоборот. Таким образом, был как бы конец теории, но не было начала, экспериментально подтверждённого. Это начало Максвелл стал придумывать. Но начало должно быть таким, чтобы получилось именно то, что хотел Максвелл. Для этого необходимо исходное подогнать так, чтобы всё совпадало с ответом. Так нередко поступают нерадивые студенты, зная ответ. Но, как сейчас увидите, Максвеллу пришлось производить подлог и фальсификации, прикрываясь именами великих учёных-экспериментаторов.
Максвелл первым нарушил, введённое Галилео Галилеем правило, что всё должно подтверждаться экспериментально.
Этим Максвелл нанёс самый большой вред физике.
Итак, что придумал Максвелл?
Лжевихревые электрические токи. В “современной” физике утверждается, что существуют вихревые эл. токи. Однако вихревых эл. токов в природе не бывает. Рассмотрим, в каких случаях вообще может появиться эл. ток?
1. Если имеется два заряда разной величины, то по закону Кулона между зарядами существует электрическое поле. Если эти заряды соединить проводником, то по нему потечёт эл. ток. В данном случае наличие двух зарядов является обязательным.
2. Если имеется два проводника, обращающихся один относительно другого, и по одному из них протекает эл. ток, то во втором проводнике возникнет эл. ток противоположного на-правления. В качестве проводника с эл. током можно использовать постоянный магнит.
3. Если имеется трансформатор с переменным эл. током в первичной обмотке, то во вторичной обмотке возникнет эл. ток противоположного направления.
Теперь рассмотрим, на каком основании “современная” физика утверждает, что вихревые токи существуют в проводниках? Вот, пожалуйста, посмотрите как Вас обманывают:
“Из закона Фарадея следует, что изменение магнитного по-тока производит индуцированное электрическое поле даже в пустом пространстве. Если металлическая пластина вставляется в это пространство, индуцированное электрическое поле приводит к появлению эл. тока в металле. Эти индуцированные токи называются вихревые токи” (из учебника).
Это обман и подтасовка. У Фарадея такого нет.
У Фарадея его закон звучит следующим образом: электро-движущая сила индукции пропорциональна скорости изменения магнитного потока . Направление наведённого при этом электрического тока определяется по закону Ленца — правилу правой руки. Правило правой руки — это не что иное, как один из законов природы. Закон такой же, как и все остальные. И пренебрегать этими законами нельзя. Никакого индуцированного электрического поля нет, и Фарадей о нём не упоминает.
В учебнике написано “следует”. А, то в чём Вас стараются убедить, вовсе из этого не следует. Нужны экспериментальные доказательства, а не ссылка на фальшивую математическую теорию Максвелла. Теория Максвелла — это фальшивка.
А как на самом деле?
Эфирные частицы магнитного поля (заметьте магнитного поля), а не электрического поля, толкают электроны в проводнике только в прямом направлении по правилу правой руки.
Вихревых токов никогда и нигде не существует. Совершен-но не важно, какое поле создаёт эл. ток, в любом случае заряды движутся по законам природы, которые не предусматривают
образование вихревых токов.
Магнитное поле не создаёт электрическое поле.
Фальшивое предположение о том, что “магнитное поле рождает электрическое поле и наоборот есть только в математической фантазии Максвелла об электромагнитном поле, существование которого экспериментально не подтверждается” (из энциклопедии).
Что представляет собой математическая теория Максвелла? Это всего на всего четыре фальшивых уравнения никакого отношения, не имеющие с законами Фарадея, Кулона, Ампера и Ленца. А даже, наоборот, противоречащие им.
В математической теории Максвелла исходными стали четыре уравнения. Математика, если не делать ошибок, наука точная, что поставишь на вход, то и получишь на выходе. Ново-го она ничего не даст. Для нового нужны эксперименты. Если на вход поставишь уравнение, которое описывает, как из электрического поля получается магнитное (первое уравнение), а из магнитного поля получается электрическое (второе уравнение), то на выходе будет, то же самое.
Первое уравнение Максвелл назвал теоремой Фарадея. У Фарадея такого нет. Это не ошибка, а обман, подтасовка и подлог. Фарадей бы возмутился этому. У Фарадея его закон звучит следующим образом: электродвижущая сила индукции пропорциональна скорости изменения магнитного потока . С учётом вывода Ленца закон принимает вид . В лжеэнциклопедии ВИКИПЕДИЯ к уравнению Максвелла дан и рисунок кругового вихря напряжённости электрического поля, из каждой точки которого рождается магнитная индукция. Но в электрическом поле – поле заряженного конденсатора никаких круговых вихрей быть не может.
Эфирные частицы магнитного, а не электрического поля толкают электроны по правилу правой руки только прямо. Механизм переноса силового взаимодействия у частиц электрических и магнитных полей разный по природе.
ЭДС и электрический ток в проводнике (речь идёт о законе Фарадея) вызывается только магнитным полем. Кроме того, ток не вихревой, а прямой по правилу правой руки.
Совершенно аналогично подтасовано и второе уравнение, которое Максвелл назвал теоремой Ампера.
Всё приведённое в исходных уравнениях Максвелла не со-ответствует действительности и противоречит законам Кулона, Ампера, Фарадея-Ленца, которые ничего общего с фантазиями Максвелла не имеют. Очень наглядно это подтверждает моя эфирная теория. Электрическое поле возникает лишь тогда, когда появляется эфирная тень от других неподвижных зарядов, поэтому теорема Гаусса не имеет физического смысла.
Электрическое поле – это потоки переизлученных эфирных частиц (фотоников) между неподвижными зарядами. Переносчики взаимодействия фотоники ( , ). Электрическое поле – это поле заряженного конденсатора. Нет второго заряда, нет и электрического поля. Когда заряд один, то вторая обкладка конденсатора отсутствует. Конденсатора, как такового, нет. Ёмкость равна нулю.
Вот про ёмкость в системе СИ: ”Фарада, единица электрической ёмкости. Фарада – ёмкость конденсатора (заметьте не заряда, а конденсатора), на обкладках которого при заряде 1 Кл возникает электрическое напряжение 1 В“. То есть электрическое поле может быть только между зарядами. Если два разноимённых заряда соединить проводником, то по проводнику по-течёт эл. ток. Потоки, переизлученных фотоников от отрицательного заряда, будут отталкивать электроны к противоположному заряду, а потоки, переизлученных фотоников от положи-тельного заряда, будут притягивать электроны к положительному заряду. Таким образом, эл. ток – это перемещение зарядов между двумя зарядами.
Нет двух зарядов – нет и эл. тока между ними и, соответственно, нет электрического поля.
Аналогично, магнитное поле возникает лишь тогда, когда появляется эфирная тень от других движущихся зарядов, поэтому теорема Био-Савара-Лапласа также не имеет физического смысла. Если проводник с эл. током один и прямой, то магнитного поля вокруг него не будет. Индуктивность одного прямого проводника с эл. током равна нулю, соответственно, не будет вокруг проводника и магнитного поля. Вот про индуктивность в системе СИ: ”Генри, единица индуктивности. Генри равен индуктивности контура (заметьте, контура, а не прямого проводника), в котором возникает ЭДС самоиндукции в 1 В при равномерном изменении силы тока в этом контуре на 1 А за 1 с“.
Что надо сделать, чтобы магнитное поле появилось?
Вообще слово взаимодействие подсказывает, что взаимодействие может происходить только между, как минимум двумя компонентами взаимодействия.
Магнитное поле – это потоки, переизлученных эфирных частиц (фотоников), между проводниками с эл. током (движущимися зарядами). Переносчиком взаимодействия являются фотоники ( , ).
Взаимодействие электрических и магнитных полей переносится массой эфирных частиц в виде инерции .
Других видов переноса взаимодействия в природе не существует. Чтобы появилось магнитное поле (потоки переизлученных эфирных частиц фотоников от движущихся зарядов), необходима эфирная тень от других движущихся зарядов. То есть нужен второй проводник с эл. током. Или прямой проводник превратить в виток (условно будет два проводника). Появится эфирная тень между движущимися зарядами, и появятся потоки переизлученных движущимися зарядами фотоников. И электрическое поле, и магнитное поле – это результат взаимодействия либо между неподвижными зарядами, либо между движущимися зарядами. Итак, мы рассмотрели причины возникновения электрического поля, электрического тока и магнитного поля.
Можно сделать вывод. Исходные уравнения, заложенные Максвеллом в систему уравнений, мягко сказать ошибочные. Одиночный заряд не имеет электрического поля. Теорема Гаусса ошибочна. Такая же ситуация и с магнитным полем вокруг прямого проводника с эл. током. Теорема Био-Савара-Лапласа также ошибочна. Первые два уравнения из системы уравнений Максвелла, что Максвелл “назвал” и “преподнёс” как теорему Фарадея и теорему Ампера просто не соответствуют действи-тельности. Первые два уравнения фальшивые. Эл. ток не созда-ёт магнитное поле. Магнитное поле возникает только тогда, ко-гда есть проводники с эл. током или хотя бы один виток про-водника с эл. током. Электрические и магнитные поля – это ре-зультат взаимодействия неподвижных или движущихся зарядов с участием эфира, переносчика силового взаимодействия.
Сказать, что из электрического поля появляется магнитное – это мягко сказать заблуждение. Но вообще-то это обман.
В природе есть электромагнитное излучение всех диапазонов частот — фотоны. Фотон — это частица, обладающая свойст-вами дифракции и интерференции. Волна – это колебательный процесс, который распространяется. Считается, что колебания якобы совершают электрические и магнитные поля. Для доказательства приводят рисунок Максвелла с напряжённостями электрических и магнитных полей, плоскости которых рас-положены под углом друг к другу, а фазы совпадают. Но этим рисунком Максвелл противоречит всей своей фальшивой теории, согласно которой электрическое поле создаёт магнитное, и, наоборот. А на рисунке оба поля то сразу исчезают в никуда, то появляются вновь из ниоткуда, ведь фазы совпадают. Соответственно, нарушается закон сохранения массы и энергии. Энергия и масса исчезать не могут, а также появляться из ничего. Кроме того, электрическое поле и эл. ток в нём создают заряды, а магнитное – эл. токи. Где в фотоне заряды и где в фотоне эл. токи? Чушь какая-то. Что говорят об этом эксперименты? Фотоны не взаимодействуют ни с электрическими, ни с магнитными полями и поэтому ни электрическими, ни магнитными свойствами не обладают. Фотоны электромагнито нейтральны.
Придуманные Максвеллом уравнения описывают какое-то поле, которого в природе не существует. Кроме этого, Максвеллу пришлось без экспериментов ”дополнить“ формулы законов Кулона и Ампера, введя в них коэффициенты и , вычисленные один через другой так, чтобы получалась приду-манная им формула .
Рассмотрим формулу закона Кулона, описывающую взаимодействие между неподвижными зарядами и формулу закона Ампера, описывающую взаимодействие про-водников с электрическим током , где и коэффициенты пропорциональности. Эти две формулы получены экспериментально Кулоном и Ампером, кроме экспериментов по вычислению коэффициентов и . Чтобы было понятно, что такое коэффициенты пропорциональности и , необходимо рассмотреть формулу закона Ньютона.
В 1683 г. Ньютон на основании анализа законов Кеплера теоретически связал зависимость гравитационного взаимодействия между телами и расстоянием между ними. Коэффициент пропорциональности — гравитационная постоянная как единичная сила взаимодействия в формуле отсутствовала. Все расчёты производились через пропорциональность другим величинам. Например, средняя плотность Земли 5,48 плотностей воды. Или, масса Луны в 81 раз меньше массы Земли. В астрономии это применяется до сих пор.
Что такое коэффициент пропорциональности?
Коэффициент пропорциональности должен быть получен только экспериментально. Он должен согласовать размерности левой и правой частей уравнения, а также содержать в себе численную величину единичной силы взаимодействия. В формулах силовых взаимодействий (гравитационное, электро-статическое и магнитное) коэффициент пропорциональности лучше называть единичная сила взаимодействия. Как дальше увидите, в единичной силе взаимодействия, никаких 4 быть не может. Только показания динамометра.
Для , и эта единичная сила (показания динамометра или устройства выполняющее его роль) оказалась равной Н. Эта единичная сила и является гравитационной постоянной, характеристикой среды, которая переносит силовое взаимодействие. Эта единичная сила должна быть вычислена обязательно в результате эксперимента и не может содержать в себе никаких констант типа 4 потому, что между массами измеряется только сила взаимодействия.
Формулы Кулона и Ампера должны быть аналогичны формуле Ньютона. А пока коэффициенты пропорциональности в формулах Кулона и Ампера фальшивые, не экспериментальные.
В 1785 г. Кулон экспериментально нашёл зависимость взаимодействия между неподвижными зарядами . Но коэффициент пропорциональности как единичная сила не был экспериментально вычислен. Тогда ещё не было методики измерения величины электрических зарядов. В такой же ситуации оказался и Ампер. В 1820 г. Ампер экспериментально на-шёл зависимость взаимодействия между проводниками с электрическим током . Но коэффициент пропорциональности как единичная сила не был экспериментально вычислен. В 1864 г. Максвелл придумал коэффициенты сразу одно-временно для формулы Кулона и для формулы Ампера так, чтобы из них получалась придуманная им формула . Эти коэффициенты вычислены один через другой и скорость света. Придумывать формулы нельзя. Формулы должны быть только экспериментально подтверждённые.
Однако в формулах Кулона и Ампера коэффициенты пропорциональности так же, как и формуле Ньютона, должны быть вычислены в результате экспериментов (показания динамометра или устройства, выполняющего его роль), как единичные силы и также должны согласовывать размерности правой и левой частей уравнений. В формуле Кулона коэффициент пропорциональности является единичной силой и характеристикой электрического поля, переносчика силового взаимодействия или электрической постоянной. Только этот коэффициент может быть электрической постоянной. Аналогично должен быть магнитной постоянной. Эта подмена коэффициентов является просто жульничеством, замаскированным якобы переводом размерности из СГС в СИ. Эти коэффициенты должны быть экспериментальными и не могут состоять из набора констант.
Теперь о самом процессе жульничества Максвелла с коэффициентами и . Нет, нет, это не ошибки – это жульничество. Откуда и как Максвелл ”вывел“ коэффициенты пропорциональности к формулам Кулона и Ампера?
Он начал эту фальсификацию с определения единицы силы тока 1А. Вот определение единицы силы тока.
За силу тока 1А принимают эл. ток, который, протекая, по каждому из двух параллельно расположенных в вакууме тонких проводов бесконечной длины на расстоянии 1м друг от друга, вызывает силу магнитного взаимодействия равную на каждый метр длины. Вот формула Ампера .
Если , , , , тогда —
это показания динамометра.
Первое жульничество Максвелла.
Тут с очень мелкого, казалось бы, эпизода начинается жульничество Максвелла. В определение силы тока 1А специально закладывается первое жульничество: применяется не , а именно, . Дело в том, что эта двойка далее понадобится Максвеллу в константе 4 .
Второе жульничество Максвелла.
Итак, экспериментом для закона Ампера посчитали эксперимент при определении силы тока 1А. Из этого эксперимента видно, что коэффициент пропорциональности, единичная сила взаимодействия равна . Но не тут-то было. Если у Ампера формула выглядит или , то Максвелл преподносит её как (запись из учебника) . Вот и появилось второе жульничество , а это значит, что ни с того, ни с сего взяли и увеличили силу взаимодействия в раза, по сравнению с экспериментом. Величина коэффициента должно быть показание динамометра, а подсовывают , а потом предлагается вообще . Теперь видно для чего нужна была цифра два. Как будто бы без неё нельзя было давать определение силе тока 1А. В представленной Максвеллом формуле лишними являются и . А этого быть не должно, так как кроме численного показания динамометра в эксперименте ничего нет. Вот Вам теперь фальшивое значение, не знаю, как и назвать, . Но это не соответствует эксперименту и действительности. Это не магнитная постоянная. Магнитная постоянная – это характеристика среды переносящей силовое взаимодействие между проводниками с эл. током. Измеряется динамометром между проводами с эл. током в результате эксперимента. И в эксперименте оно устанавливалось как .
Третье жульничество Максвелла рассчитано на невежество в физике. Рассмотрим как Максвелл ”вывел“ коэффициент пропорциональности, он же единичная сила взаимодействия между неподвижными зарядами формулы Кулона. Эксперимента не будет, жульничать легче на бумаге. Формула закона Кулона: , где — это показания динамометра. Максвелл устанавливает (назначает) коэффициент пропорциональности для формулы Кулона равным единице в единицах СГС. Это подтверждает, что эксперимента не было и не будет. Без эксперимента заявляется, что два заряда по единице каждый на расстоянии между ними равным единице длины в СГС равны 1 дине. Каким невежеством надо обладать, чтобы без эксперимента такое объявить, а остальным это принять. Вдумайтесь, что заставляют Вас зубрить с помощью утверждённой программы образования. Это ведь чушь.
В СИ предлагается, естественно, без эксперимента
.
Сокращённо это же предлагается записывать как
, где .
Откуда всё это взялось? Это взялось из четвёртого жульничества Максвелла — придуманной им формулы . Ведь, если не придумать эту формулу, то без эксперимента не ”вывести“ коэффициент пропорциональности . И что, получается. Берётся фальшивый коэффициент и придуманная формула , а из них, пожалуйста, фальшивый . Вывод. Коэффициенты и , не являются экспериментальными. Они фальшивые, придуманные Максвеллом. Вот такова ”современная“ физика, якобы экспериментальная.
Возникает вопрос. Раз коэффициенты пропорциональности (единичные силы) в формулах Кулона и Ампера фальшивые, придуманные Максвеллом, тогда как это влияет на все расчёты, связанные с этими формулами? Ответ на этот вопрос находится в прочитанном Вами разделе. В 17 и до середины 19 века коэффициенты пропорциональности отсутствовали вообще. И что? Да ничего. Все пользовались пропорциональным исчислением друг относительно друга. Например. Луна меньше Земли в 81 раз, плотность Земли 5,48 плотностей воды. Это и сейчас оста-лось в астрономии и частично в физике. Плотность воды ведь принята за единицу.
Теперь у Вас коэффициенты пропорциональности в формулах силовых взаимодействий ошибочные (фальшивые). Ну и что? Как и в 17 веке получается пропорциональное исчисление, но теперь уже относительно ошибочного (фальшивого) коэффициента. Ничего особенного и не произошло. Ведь жили же до середины 19 века с пропорциональным исчислением.
Но наука – это представления человека о природе. Согласитесь, ведь лучше, когда эти представления ближе к реальной природе, а не выдуманные очередным “гением”. Лучше будет, если коэффициенты будут экспериментально полученные. Но чтобы до этого добраться, нужна свобода научной информации и дискуссий. А пока всё, что противоречит теории ”Большого Взрыва“ и теориям Эйнштейна является лженаукой.
Доставшаяся нам по наследству терминология крайне нелогична и противоречива.
Например. Термин – электромагнитное взаимодействие.
Это взаимодействие включает в себя два самостоятельных взаимодействия. Электромагнитное взаимодействие между не-подвижными зарядами – это электрические поля. Так и название должно быть электрическое взаимодействие. Электромагнитное взаимодействие между движущимися зарядами – это магнитные поля. Так и название должно быть магнитное взаимодействие.
Хорошо, что в этих терминах присутствует слово взаимодействие. Оно указывает, что взаимодействие может быть толь-ко между чем-то (два заряда, два проводника), то есть как минимум два взаимодействующих объекта. Если объект один, то взаимодействовать не с чем, и никакого поля нет.
Электромагнитное взаимодействие и электромагнитное из-лучение – это разные процессы в природе. А названия одинаковые. Это, чтобы Вас запутывать. А электромагнитных полей и электромагнитных волн в природе вообще нет. Электромагнитное излучение лучше называть просто излучение или фотоны. Как получилось, что электромагнитных полей в природе нет, а математическое описание их есть с 1864 г.? И это включено в 1905 г. в утверждённую программу образования и обязательно для всех. В этом заслуга Максвелла. С тех пор всем это необходимо заучивать. Вызывает сожаление тот факт, что если раньше Вас заставляли учить и сдавать экзамены по ошибочным теориям и формулам с запутанной терминологией, то теперь это заставляют делать Ваших детей и внуков. Не будьте к этому равнодушны, постарайтесь в этом разобраться и сделать соответствующие выводы. Задайте себе вопрос: “Почему в науке физике запрещены дискуссии? Кому это нужно? Почему нас дурачат?“

Почему теорию Максвелла так трудно понять?

Скромность не всегда добродетель

В 1865 году Джеймс Клерк Максвелл опубликовал свою статью “Динамическая теория электромагнитного поля» в «Философских трудах Королевского общества». Ему было тогда тридцать четыре года. Оглядываясь назад, мы можем заметить, что работа Максвелла была самым важным событием девятнадцатого века в истории физических наук. Если говорить в общем о естественных науках, то статья Максвелла была второй по значимости после «Происхождения видов» Дарвина. Но важность работ Максвелла не была очевидна для его современников. Более двадцати лет его теория электромагнетизма в основном игнорировалась. Физикам было трудно ее понять из-за обилия сложных уравнений. Математикам было трудно ее понять, потому что Максвелл использовал для объяснений физический язык. Этот труд был расценен как неясное предположение без должного количества экспериментальных доказательств. Физик Михаил Пупин в своей автобиографии «От иммигранта к изобретателю» описывает, как он путешествовал из Америки в Европу в 1883 году в поисках того, кто понимал Максвелла. Он отправился изучать теорию Максвелла, как рыцарь в поисках Святого Грааля.

Пупин сначала поступил в Кембридж с твердым намерением изучить теорию у самого Максвелла. Он не знал, что Максвелл умер четыре года назад. Узнав, что Максвелл умер, он остался в Кембридже и был назначен преподавателем колледжа. Но его наставник знал о теории Максвелла меньше, чем он сам, и был заинтересован только в том, чтобы научить Михаила решать математические задачи трипоса. Михаил Пупин был поражен, обнаружив, как он говорит, «как мало было физиков, которые уловили смысл теории, даже через двадцать лет после того, как она была сформулирована Максвеллом в 1865 году». В конце концов он бежал из Кембриджа в Берлин и поступил студентом к Герману фон Гельмгольцу. Гельмгольц понимал теорию и учил Пупина тому, что знал сам. Пупин вернулся в Нью-Йорк, стал профессором Колумбийского университета и обучал последующие поколения студентов, которые впоследствии распространили Евангелие Максвелла по всей Америке.

Открытка от Максвелла Питеру Тейту

Как случилось, что теория Максвелла была так широко проигнорирована? В конце концов, Максвелл не был похож на своего современника Грегора Менделя, монаха, работавшего в безвестном монастырском саду в Богемии. Максвелл был известным профессором, директором Кавендишской лаборатории в Кембридже, ведущей фигурой в британском научном сообществе. Свидетельством его высокого положения можно считать то, что он был президентом секции А (математические и физические науки) Британской ассоциации содействия развитию науки, когда ассоциация провела свое ежегодное собрание в Ливерпуле в 1870 году. Он выступил с президентской речью в Ливерпуле, которая была опубликована во втором томе недавно основанного журнала «Nature». Стиль его выступления показывает нам, почему его теорию не воспринимали всерьез. Можно было ожидать, что он воспользуется возможностью, предоставленной президентской платформой, чтобы объявить миру о важности открытий, которые он сделал пять лет назад. Он не сделал ничего подобного. Он был абсурдно и раздражающе скромен.

Максвелл в первую очередь объявил тему своего выступления — обзор последних достижений, которые были сделаны на границе между математикой и физикой. Затем он с большим энтузиазмом рассказал о вихревой теории молекул, недавно предложенной сэром Уильямом Томсоном (впоследствии ставшим лордом Кельвином).

Теория, которую сэр Уильям основал на великолепных гидродинамических теоремах Гельмгольца, ищет свойства молекул в кольцевых вихрях однородной несжимаемой жидкости без трения. Гельмгольц показал, что в идеальной жидкости такое кружащееся кольцо, если оно однажды возникло, будет продолжать кружиться вечно, всегда будет состоять из той же самой части жидкости, которая была сначала закручена, и никогда не может быть разрезана надвое какой-либо естественной причиной. Эти кольцевые вихри способны к таким разнообразным связям и узловатым самоинволюциям, что свойства различных узловатых вихрей должны быть столь же различны, как и свойства различных видов молекул.

И так далее. Максвелл объяснил, как древняя теория о том, что материя состоит из атомов, столкнулась с логическим парадоксом. С одной стороны, атомы должны были быть твердыми, непроницаемыми и неразрушимыми. С другой стороны, данные спектроскопии и химии показали, что атомы имеют внутреннюю структуру и находятся под влиянием внешних сил. Этот парадокс в течение многих лет блокировал прогресс в понимании природы материи. Теперь, наконец, вихревая теория молекул разрешила парадокс. Вихри в эфире мягкие и имеют внутреннюю структуру, и тем не менее, согласно Гельмгольцу, они индивидуальны и неразрушимы. Оставалось только вывести факты спектроскопии и химии из законов взаимодействия вихрей, предсказанных гидродинамикой идеальной жидкости. Максвелл считал эту вихревую теорию материи замечательным примером плодотворного взаимодействия математики и физики.

Неясно, верил ли Максвелл всерьез в то, что говорил о вихревой теории. Возможно, он хотел, чтобы его речь развлекала слушателей, а не просвещала их. У него было хитрое чувство юмора, и вполне возможно, что он хвалил теорию вихря, зная, что более проницательные члены аудитории поймут, что теория была шуткой. Только в конце своего выступления Максвелл кратко упомянул о своей теории электромагнетизма.

Другая теория электричества, которую я предпочитаю, отрицает действие на расстоянии и приписывает электрическое действие напряжениям и давлениям во всепроникающей среде, причем эти напряжения одинаковы по характеру с теми, которые известны инженерам, и среда идентична той, в которой предполагается распространение света.

Фраза «Другая теория электричества, которую я предпочитаю», кажется, намеренно скрывает тот факт, что это была его собственная теория. Неудивительно, что вихри Кельвина произвели на его слушателей большее впечатление, чем уравнения Максвелла.

Мораль этой истории заключается в том, что скромность не всегда является добродетелью. Максвелл и Мендель оба были чрезмерно скромны. Скромность Менделя задержала прогресс биологии на пятьдесят лет. Скромность Максвелла замедлила прогресс физики на двадцать лет. Для прогресса науки будет лучше, если люди, делающие великие открытия, не будут слишком скромны, чтобы трубить в свои собственные трубы. Если бы у Максвелла было такое же эго, как у Галилея или Ньютона, он бы позаботился о том, чтобы его работы не игнорировались. Максвелл был таким же великим ученым, как Ньютон, и гораздо более приятным человеком. Но, к сожалению, он не начал президентскую речь в Ливерпуле словами, подобными тем, которые Ньютон использовал, чтобы представить третий том своей Principia Mathematica: «. исходя из тех же принципов, я теперь демонстрирую структуру системы мира». Ньютон не называл свой закон всемирного тяготения «очередной теорией тяготения, которую я предпочитаю».

Теория Максвелла и квантовая механика

Помимо скромности Максвелла, были и другие причины, по которым его теорию было трудно понять. Он заменил ньютоновскую вселенную материальных объектов, взаимодействующих друг с другом на расстоянии, вселенной полей, простирающихся через пространство и взаимодействующих только локально с материальными объектами. Понятие поля было трудно понять, потому что поля неосязаемы. Ученые того времени, включая самого Максвелла, пытались представить поля как механические структуры, состоящие из множества маленьких колесиков и вихрей, простирающихся в пространстве. Эти структуры должны были переносить механические напряжения, которые электрические и магнитные поля передавали между электрическими зарядами и токами. Чтобы поля удовлетворяли уравнениям Максвелла, система колес и вихрей должна была быть чрезвычайно сложной.

Если попытаться визуализировать теорию Максвелла с помощью таких механических моделей, она выглядит как возврат к астрономии Птолемея с планетами, движущимися по циклам и эпициклам в небе. Это не похоже на изящную астрономию Ньютона. Уравнения Максвелла, записанные в неуклюжих обозначениях, которыми пользовался Максвелл, были пугающе сложными, а его механические модели — еще хуже. Для современников теория Максвелла была лишь одной из многих теорий электричества и магнетизма. Ее было трудно осмыслить, и, казалось, не было явного преимущества перед другими теориями, которые описывали электрические и магнитные силы в ньютоновском стиле как дальнодействие между зарядами и магнитами. Неудивительно, что мало кто из современников Максвелла прилагал усилия, чтобы изучить его теорию.

Теория Максвелла становится простой и понятной только тогда, когда вы отказываетесь мыслить в терминах механических моделей. Вместо того чтобы думать о механических объектах как о первичных, а об электромагнитных напряжениях как о вторичных следствиях, вы должны думать об электромагнитном поле как о первичном, а о механических силах как о вторичном конструкте. Мысль о том, что первичными составляющими Вселенной являются поля, не сразу пришла в голову физикам поколения Максвелла. Поля — это абстрактное понятие, далекое от привычного мира вещей и сил. Уравнения поля Максвелла являются уравнениями в частных производных. Они не могут быть выражены простыми словами, такими как закон движения Ньютона: сила равна массе, умноженной на ускорение. Теория Максвелла должна была ждать следующего поколения физиков, Герца, Лоренца и Эйнштейна, чтобы раскрыть свою силу и прояснить свои концепции. Следующее поколение выросло с уравнениями Максвелла и чувствовало себя как дома во вселенной, построенной из полей. Первенство полей было так же естественно для Эйнштейна, как первенство механических структур — для Максвелла.

https://ddcolrs.wordpress.com/2018/01/17/maxwells-equations-from-20-to-4/

Современный взгляд на мир, возникший из теории Максвелла, — это мир с двумя слоями. Первый слой, слой фундаментальных составляющих мира, состоит из полей, удовлетворяющих простым линейным уравнениям. Второй слой, слой вещей, которые мы можем непосредственно потрогать и измерить, состоит из механических напряжений, энергий и сил. Эти два слоя связаны, потому что величины во втором слое являются квадратичными или билинейными комбинациями величин в первом слое. Чтобы вычислить энергии или напряжения, вы берете квадрат напряженности электрического поля или умножаете одну составляющую поля на другую. Двухслойная структура мира — основная причина, по которой теория Максвелла казалась загадочной и трудной. Объекты на первом уровне, объекты, которые действительно фундаментальны, являются абстракциями, не доступными непосредственно нашим чувствам. Объекты, которые мы можем чувствовать и осязать, находятся на втором слое, и их поведение лишь косвенно определяется уравнениями, действующими на первом слое. Двухслойная структура мира подразумевает, что основные процессы природы скрыты от нашего взгляда.

Теперь мы считаем само собой разумеющимся, что электрические и магнитные поля являются абстракциями, не сводимыми к механическим моделям. Чтобы убедиться в этом, достаточно взглянуть на единицы измерения электрического и магнитного полей. Условная единица напряженности электрического поля — квадратный корень из джоуля на кубический метр. Джоуль — это единица энергии, а метр — единица длины, но квадратный корень из джоуля — это не единица чего-то осязаемого. Мы не можем представить себе, как можно измерить непосредственно квадратный корень из джоуля. Единица измерения напряженности электрического поля — это математическая абстракция, выбранная таким образом, что квадрат напряженности поля равен плотности энергии, которую можно измерить с помощью реальных приборов. Единицей плотности энергии является джоуль на кубический метр, и поэтому мы говорим, что единицей напряженности поля является квадратный корень из джоуля на кубический метр. Это не означает, что напряженность электрического поля можно измерить с помощью квадратного корня калориметра. Это означает, что напряженность электрического поля — абстрактная величина, несоизмеримая с любыми величинами, которые мы можем измерить непосредственно.

Через шестьдесят лет после того, как Максвелл опубликовал свою теорию, Шредингер, Гейзенберг и Дирак изобрели квантовую механику. Квантовая механика была принята гораздо быстрее, чем теория Максвелла, потому что она сделала множество определенных предсказаний об атомных процессах и эксперименты показали, что все предсказания были правильными. Через год-два все поверили в квантовую механику как в практический инструмент для расчета основных процессов физики и химии. Природа, очевидно, подчинялась законам квантовой механики. Но значение квантовой механики оставалось спорным. Хотя квантовая механика была быстро принята, она не была быстро понята. Резкие расхождения во мнениях по поводу интерпретации квантовой механики сохраняются на протяжении семидесяти лет.

И почему их никто не понимал?

Прошло около тридцати лет после Максвелла, прежде чем его уравнения стали понятны всем. Для достижения согласованного понимания квантовой механики потребуется по меньшей мере вдвое больше времени. Мы все еще ведем страстные споры между сторонниками различных интерпретаций квантовой механики, Копенгагенской интерпретации, многомировой интерпретации, декогерентной интерпретации, интерпретаций скрытых переменных и многих других. Причина этих споров заключается в том, что различные интерпретаторы пытаются описать квантовый мир словами повседневного языка, а язык не подходит для этой цели. Повседневный язык описывает мир таким, каким его видят люди. Наше восприятие мира целиком связано с макроскопическими объектами, которые ведут себя в соответствии с правилами классической физики. Все понятия, которые появляются в нашем языке, являются классическими. Каждая из интерпретаций квантовой механики — это попытка описать квантовую механику на языке, в котором отсутствуют соответствующие понятия. Битвы между соперничающими интерпретациями продолжаются безостановочно, и конца им не видно.

Для понимания квантовой механики может оказаться полезным подчеркнуть сходство между квантовой механикой и теорией Максвелла. В двух отношениях теория Максвелла может дать ключ к тайнам квантовой механики.

Во-первых, попытки понять квантовую механику в терминах языка, основанного на классических понятиях, аналогичны попыткам понять теорию Максвелла в терминах механических моделей. Теория Максвелла стала изящной и понятной только после того, как были оставлены попытки представить электромагнитные поля с помощью механических моделей. Точно так же квантовая механика становится изящной и понятной только после того, как попытки описать ее словами прекращаются. Чтобы увидеть красоту теории Максвелла, необходимо отойти от механических моделей и погрузиться в абстрактный мир полей. Чтобы увидеть красоту квантовой механики, необходимо отойти от словесных описаний и погрузиться в абстрактный мир геометрии. Математика — это язык, на котором говорит природа. Язык математики делает мир максвелловских полей и мир квантовых процессов одинаково прозрачными.

Вторая связь между теорией Максвелла и квантовой механикой заключается в глубоком сходстве структуры. Подобно теории Максвелла, квантовая механика делит Вселенную на два слоя. Первый слой содержит волновые функции Шредингера, матрицы Гейзенберга и векторы состояний Дирака. Величины в первом слое подчиняются простым линейным уравнениям. Их поведение можно точно рассчитать. Но их нельзя наблюдать непосредственно. Второй слой содержит вероятности столкновений и превращений частиц, интенсивности и поляризации излучения, математические ожидания энергий и спинов частиц. Величины во втором слое могут быть непосредственно наблюдаемы, но не могут быть непосредственно вычислены. Они не подчиняются простым уравнениям. Это либо квадраты величин первого слоя, либо произведения одной величины первого слоя на другую. В квантовой механике, как и в теории Максвелла, Природа живет в абстрактном математическом мире первого слоя, но мы, люди, живем в конкретном механическом мире второго слоя. Мы можем описать Природу только абстрактным математическим языком, потому что наш вербальный язык находится дома только во втором слое.

Как и в случае с теорией Максвелла, абстрактное качество величин первого слоя проявляется в единицах, в которых они выражаются. Например, волновая функция Шредингера выражается в единице, которая является квадратным корнем из обратного кубического метра. Уже один этот факт ясно показывает, что волновая функция — это абстракция, навсегда скрытая от нашего взгляда. Никто никогда не измерит напрямую квадратный корень из кубического метра. Конечная важность теории Максвелла гораздо больше, чем ее непосредственные достижения в объяснении и объединении явлений электричества и магнетизма. Его конечная важность состоит в том, чтобы стать прототипом для всех великих триумфов физики двадцатого века. Это прототип теории относительности Эйнштейна, квантовой механики, теории обобщенной калибровочной инвариантности Янга-Миллса и единой теории полей и частиц.

Все эти теории основаны на концепции динамических полей, введенной Максвеллом в 1865 году. Все они имеют одинаковую двухслойную структуру, отделяющую мир простых динамических уравнений от мира человеческого наблюдения. Все они воплощают в себе то же качество математической абстракции, которое сделало теорию Максвелла трудной для понимания его современниками. Мы можем надеяться, что глубокое понимание теории Максвелла приведет к рассеиванию тумана непонимания, который все еще окружает интерпретацию квантовой механики. И мы можем надеяться, что глубокое понимание теории Максвелла поможет проложить путь к дальнейшим триумфам физики в XXI веке.

Уравнения Максвелла

К середине XIX века ученые открыли целый ряд законов, описывающих электрические и магнитные явления и связи между ними. В частности, были известны:

• закон Кулона, описывающий силу взаимодействия между электрическими зарядами,
• теорема Гаусса, исключающая возможность существования в природе изолированных магнитных зарядов (магнитных монополей),
• закон Био—Савара, описывающий магнитные поля, возбуждаемые движущимися электрическими зарядами (см. такжеЗакон Ампера и Открытие Эрстеда), и
• законы электромагнитной индукции Фарадея, согласно которым изменение магнитного потока порождает электрическое поле и индуцирует ток в проводниках (см. такжеПравило Ленца).

Эти четыре группы законов и были обобщены Джеймсом Клерком Максвеллом, которому удалось объединить их в стройную систему (получившую его имя), состоящую из четырех уравнений и исчерпывающим образом описывающую все измеримые характеристики электромагнитных полей и электрических токов, которая названа его именем. Прежде всего, Максвеллу мы обязаны строгим математическим описанием всех известных законов электромагнетизма (Фарадей, например, вообще формулировал все открытые им законы исключительно в словесной форме). Во-вторых, в сформулированную им систему Максвелл внес немало принципиально новых идей, отсутствовавших в исходных законах. В-третьих, он придал всем электромагнитным явлениям строгое теоретическое обоснование. И, наконец, в-четвертых, на основе составленной им системы уравнений Максвелл сделал ряд важных предсказаний и открытий, включая предсказание существования спектра электромагнитного излучения.

Давайте начнем со второго пункта. Согласно закону Био—Савара, электрический ток, проходящий по проводнику, возбуждает вокруг него магнитное поле. А что если электрический ток протекает не по проводнику, а через плоский конденсатор? Фактически, электроны не перескакивают с одной пластины на другую, однако ток всё равно проходит через конденсатор, поскольку электроны одной пластины взаимодействуют с электронами другой пластины, находясь в непосредственной близости друг от друга, и, в силу взаимного отталкивания, передают друг другу колебания (так называемые осцилляции) переменного тока, обеспечивая, тем самым, протекание тока через, казалось бы, очевидный разрыв в электрической цепи.

Максвелл понял, что закон Ампера в этой ситуации не объясняет прохождение тока. Он также понял, что, хотя заряды с пластины на пластину не переходят, электрическое поле (сила, которая возникла бы, если бы мы поместили между пластинами воображаемый электрический заряд) увеличивается. Исходя из этого он постулировал, что в мире электромагнитных явлений изменяющееся электрическое поле может играть ту же роль в порождении магнитного поля, что и электрический ток. Максвелл ввел принципиально новое понятие тока смещения, добавив его в качестве отдельного слагаемого в обобщенный закон Ампера — первое уравнение Максвелла. И с тех пор наличие токов смещения раз за разом безоговорочно подтверждается экспериментальными данными.

Внеся столь важное дополнение в первое из четырех уравнений, Максвелл на основании составленной им системы уравнений чисто математически вывел фантастическое по тем временам предсказание: в природе должны существовать электромагнитные волны, формирующиеся в результате колебательного взаимодействия электрических и магнитных полей, и скорость их распространения должна быть пропорциональна силе между зарядами или между магнитами. Решив составленное им дифференциальное волновое уравнение, Максвелл с удивлением обнаружил, что скорость распространения электромагнитных колебаний совпадает со скоростью света, к тому времени уже определенной экспериментально. Это означало, что столь знакомое всем явление, как свет, представляет собой электромагнитные волны! Более того, Максвелл предсказал существование электромагнитных волн во всем известном спектре — от радиоволн до гамма-лучей. Таким образом, доскональное теоретическое исследование природы электричества и магнетизма привело к открытию, принесшему человечеству неисчислимые блага — от микроволновых печей до рентгеновских установок в стоматологических клиниках.

Шотландский физик, один из самых выдающихся теоретиков XIX столетия. Родился в Эдинбурге, происходит из старинного дворянского рода. Учился в Эдинбургском и Кембриджском университетах. Первую научную статью (о методе начертания идеального овала) опубликовал в возрасте 14 лет. Максвелл занимал должность профессора кафедры экспериментальной физики Кембриджского университета, когда в 48 лет безвременно скончался от рака.

Первым большим теоретическим исследованием Клерка Максвелла, как его часто именуют, стала работа по теории цвета и цветного зрения. Он первым показал, что вся гамма видимых цветов может быть получена путем смешения трех основных цветов — красного, желтого и синего; объяснил природу дальтонизма (дефекта зрения, приводящего к нарушению восприятия цветовой гаммы) врожденным или приобретенным дефектом рецепторов сетчатки глаза. Он первым изобрел реально работающий цветной фотоаппарат (с использованием тартановой ленты в качестве светочувствительного материала) и продемонстрировал его работу на собрании Лондонского королевского общества в 1861 году. Как бы между делом тщательно рассчитал возможную структуру колец Сатурна и доказал, что они не могут быть жидкими, как ранее считалось, а должны состоять из твердых частиц.

Максвелл внес важный вклад в развитие многих отраслей естествознания. Но, пожалуй, наиважнейшее его достижение состоит в развитии теории электромагнетизма и постановке ее на прочную математическую основу. Заниматься этим вопросом Максвелл начал в середине 1850-х годов. По иронии судьбы Максвелл твердо верил в существование светоносного эфира, и все свои уравнения выводил исходя из того, что эфир существует, и в нем возбуждаются электромагнитные волны, имеющие, как следствие, конечную скорость распространения. До результатов опыта Майкельсона—Морли, опровергающих теорию существования эфира, Максвелл не дожил. (Как не дожил он и до безоговорочного признания своей теории. Окончательно волновая природа света и правильность уравнений Максвелла были подтверждены опытами Герца лишь в 1888 году, а до того времени большинство физиков, включая самого Герца, с недоверием относились к столь смелой теории. — Примечание переводчика.) К счастью для него и для нас, теорию Максвелла этот опыт не отменил, поскольку уравнения Максвелла выполняются независимо от наличия или отсутствия эфира.

Наконец, Максвелл внес огромный вклад в становление статистической механики, найдя распределение молекул газа по скоростям, ставшее краеугольным камнем молекулярно-кинетической теории. Наконец, сам же Максвелл и подметил несовершенство этой теории, сформулировав парадокс, позже получивший название демона Максвелла.

Великолепная математическая модель Максвелла, «вынудившая» Эйнштейна «изобрести» относительность Времени, —
горестно подтверждает вдвоём оксюморон Прудона:
«Заблуждения — ступени науки.»

Поразительно тупо . молчание всех виденных мною учебников про нулевое поле Максвелла между одинаково заряженными плоскостями, — дальнодействующими!