В свете воззрений профессора Томского университета Г.В. Николаева, изложенных им в работе «Современная электродинамика и причины ее парадоксальности. Перспективы построения непротиворечивой электродинамики. ( Теория, эксперименты, парадоксы.)» вновь становиться актуальной теория беспроводной передачи энергии Николы Тесла.
Физическая природа продольного воздействия на электрические заряды в околоземной среде (эфире), связь заряда и индуцируемого им электрического поля с окружающим нас реальным пространством ( поверхность которого Sσ, ограничивает радиальный поток тока смещения) и принцип близкодействия, положенный в основу формирования магнитного поля движущегося заряда токами смещения, представленные в работе Г.Николаева , находят отражение в теории и экспериментах по беспроводной передачи энергии Н.Тесла.
Подробно и всесторонне рассмотрев противоречия в современной электродинамике и парадоксы, не имеющие объяснений в рамках современных теоретических построений Г.Николаев пришел к выводу, что в основе их лежат настолько принципиальные причины, что: «пройденный наукой в электродинамике путь во многом придется вновь проходить заново и конечно новым теоретическим и экспериментальным путем». В чем же эти причины?
I. Краткий перечень причин противоречий в теории современной электродинамики:
1) Свою теорию электродинамики Максвелл создавал, основываясь на существовании
материальной среды в качестве носителя поля. Именно в ней возникают вихревые электрические поля и токи смещения. Токи смещения представляют собой физическую реальность, так как без них невозможно понять работу простейшего конденсатора. Более того, исследования Г.Николаева доказывают, что магнитное поле движущегося заряда индуцируется именно токами смещения, а не токами переноса. Однако, получившее в последние сто лет господствующее положение , кванто-релятевистское направление в физике посчитало, что среда в теории Максвелла является данью устаревших представлений и отказалась признать ее в любом виде. Г.Николаев пишет: «Модель среды была необходима Максвеллу, чтобы вывести его знаменитые уравнения электродинамики
в которых токи смещения имеют вполне определенную физическую сущность. Как только уравнения Максвелла были отделены от исходной модели, они лишились своей физической сущности. С этого момента они лишились практически любой возможности своего дополнения, изменения и совершенствования.».
Эксперименты Н.Тесла по беспроводной передаче энергии базировались на признании наличия токопроводящей среды (эфира) в околоземном пространстве. В ходе своих экспериментов Н.Тесла установил, что «земля и атмосфера становятся проводниками электрических импульсов высокой частоты со сверхвысокой электродвижущей силой.».
2) Ампер, Гроссман, Гаусс, Ленц, Нейман, Вебер, Риман и др. утверждали, что любое магнитное взаимодействие можно свести к обычным взаимодействиям токовых элементов, без обращения к понятию «магнитное поле». Однако в электродинамике возобладало мнение Фарадея и Максвелла, что электрические и магнитные поля являются самостоятельными физическими сущностями, хотя и связанными между собой. Это заложило по мнению Г.Николаева в электродинамику неразрешимые противоречия и парадоксы.
В процессе своих исследований он пришел к удивительному результату: «Для непротиворечивого отражения физической сущности законов электродинамики необходимо полностью отказаться от любых понятий «магнитного поля» как некой самостоятельной сущности, так как градиентные электрические поля по своей природе представляют собой не что иное, как деформированную часть электрического поля движущегося заряда. Вывод: для определения сил взаимодействия движущихся электрических зарядов достаточно учесть деформацию электрического поля этих зарядов обусловленную эффектами запаздывающих потенциалов… Физическая сущность энергии Wн магнитного поля заключается в том, что энергия в пространстве около движущегося заряда не появляется, как это общепринято считать, а исчезает из него. При этом энергия We электрического поля покоящегося заряда уменьшается при движении этого заряда, причем на величину, равную энергии формально выявленного полного магнитного поля Hп… Еще интересное обстоятельство: При исследовании свойств токов смещения движущегося заряда обнаружилось, что только аксиальная компонента Jсм║ вектора плотности тока смещения Jсм= 1/4π dE/dt полностью определяет магнитное поле Н┴. Вторая же радиальная компонента Jсм┴ вектора плотности тока смещения Jсм оказалась вроде бы вообще излишней. Однако без радиальной компоненты Jсм┴ лишается смысла целостность физического представления о самом век-торе плотности тока смещения Jсм, что лишает корректности уравнения электродинамики.
Вывод: если одна компонента Jсм║ вектора плотности тока смещения Jсм обуславливает собой индукцию обычного магнитного поля Н┴ =(v/c)Esinφ, то и другая компонента этого же вектора Jсм┴ должена обуславливать собой индукцию еще одного вида магнитного поля Н║= (v/c)E cosφ, т.е. магнитные свойства токов смещения могут быть описаны только при учете двух видов магнитных полей. Что касается неинвариантности уравнений электродинамики, то она обусловлена не столько существованием скалярного магнитного поля, сколько допущением реальности существования среды и учета существования эффектов запаздывающих потенциалов и деформаций электрического поля движущихся зарядов. Полная инвариантность уравнений электродинамики допустима только в абсолютно пустом пространстве СТО… Наличие скалярного магнитного поля порождает силы, действующие на заряд, направленные по скорости движущегося заряда.».
Именно, отсутствие в современной электродинамике учета сил продольного магнитного воздействия на заряженные частицы, не позволяет современной науке осознать принцип действия беспроводного передатчика энергии Н.Тесла, в котором волновое излучение Герца, по сравнению с всей передаваемой энергией, представляло совершенно незначительную величину.
3) Максвелл допустил ошибку, применив теоремы Остроградского- Гаусса не только для покоящихся электрических зарядов, но и для движущихся. В результате этого произвольного допущения динамическое состояние движущихся электрических зарядов линейного тока просто подменяется их статическим состоянием, т.е. игнорируется факт нахождения системы в других физических условиях. Это приводит к тому, что в уравнениях Максвелла кулоновское электрическое взаимодействие между движущимися зарядами должно оставаться неизменным, как будто заряды вообще не участвуют в движении. Однако, в рамках представлений об электрических Е и магнитных Н полях, Г.Николаев рассмотрел взаимодействие параллельно движущихся зарядов е1 и е2 при v1=v2=v и v(r ) = 0, и установил, что сила взаимодействия между зарядами при их движении не остается неизменной. Он пишет: «Для объяснения реальных наблюдаемых результатов мы вынуждены будем допустить существование около движущихся зарядов неких компенсирующих «магнитных полей», взаимодействие с которыми дает необходимую «магнитную» поправку ΔFм к неизменному кулоновскому взаимодействию т.е.F= (Е1∙е2 – ΔFм). С помощью этой поправки и устанавливается эквивалентность с выражением для электрической силы взаимодействия реально движущихся зарядов. Из приведенного видно, что необходимость введения в элетродинамику формального представления о «магнитном поле» обусловлена всего лишь ошибочным представлением как о реальном пространстве и скорости распространения электрических возмущении в нем (пустое пространство), так и о самих электрических полях покоящихся и движущихся зарядов. В рамках известных представлений в электродинамике, магнитное взаимодействие между двумя движущимися по одной прямой зарядами вообще исключается. Хотя экспериментально получена интересная зависимость для магнитных полей взаимодействующих зарядов, движущихся по одной прямой. Существования продольных сил взаимодействия между зарядами, движущимися по одной прямой рассматривается в рамках новой электродинамики. Таким образом можно сделать вывод, что заложенные в электродинамике Максвелла исходные представления об одном векторном «магнитном поле» Н┴ = rotA, при явном игнорировании другого скалярного «магнитного поля» Н║ = -divA, заведомо ошибочны.».
II. Некоторые положения «новой электродинамики» Г.Николаева .
В своей работе Г.Николаев не ограничился только анализом причин противоречий и парадоксов в современной электродинамике, но и предложил непротиворечивую систему дифференциальных уравнений электростатики и полную систему дифференциальных ура-внений электродинамики для двух типов магнитных полей Н┴ = rotA и Н║= -divA, выра-женных только через токи смещения. При этом он вернул в электродинамику физическую среду, обладающую свойствами электромагнитных полей ( εо, μо, поляризации и т.д.).
Энергия WE электрического поля Е0 покоящегося заряда е в реальном пространстве получает интерпретацию как работа поляризации физической среды:
WE = ½ ∫ Е0 ео dr =½ е²/ro
[ 1 ]
Непротиворечивая система дифференциальных уравнений для электрического поля Е0 в точках наблюдения покоящихся зарядов на поверхности Земли имеет вид:
rot E0(r) = 0
div E0(r) = 4πρo(r) [ 2 ]
E0(r) = – grad φo(r)
где ρо(r) – плотность поляризованных зарядов физической среды в точках наблюдения r , определяемая зависимостью ρо = ео/ 4πR²dR = eo/dV [ 3 ]
Система уравнений легко приводиться к уравнению Пуассона, в решении которого уже не используется математический формализм штриховых координат и δ-функции.
Опираясь на факт реального существования токов смещения jсм в физической среде око- ло движущегося заряда jсм = 1/4π ∂Е/∂t , Г.Николаев установил функциональную взаимос-вязь этих токов с индуцируемыми ими по принципу близкодействия магнитными полями:
Н┴ = 1/С 2jсм‼/rо = 1/С ev/r² sinφ ,
H║ = 1/C 2jсм┴/хо = 1/C ev/r² cosφ, [ 4 ]
где:
jсм‼ =∫so jсм‼ dS ,
jсм┴ =∫sσ jсм┴ dS , [ 5 ]
(jсм = jсм‼ + jсм┴)
Поверхность Sо ограничивает аксиальный поток тока смещения jсм‼. На ее внешней поверхности определяется напряженность магнитного поля Н┴.
Поверхность Sσ ограничивает радиальный поток тока смещения jсм‼.На ее внешней поверхности определяется напряженность магнитного поля Н║.
Через однозначную величину физического параметра векторного потенциала А движущегося заряда е (v<<c) A = ev/cr , устанавливается существование в пространстве около него двух типов магнитных полей – векторного Н┴ и скалярного Н║:
Н┴ = rot A , [ 6 ]
H║ = – div A [ 7 ]
Определена полная система дифференциальных и интегральных уравнений для вихревого
электрического поля Е, ускоренно движущегося заряда в виде:
rot A= – 1/c ∂H┴/∂t , [ 8 ]
div A= 1/c ∂H‼/∂t , [ 9 ]
∲ ı E dI = – 1/c ∂/∂t ∫s H┴dS [10]
∲ s E dS = 1/c ∂/∂t ∫v H‼ dV [11]
Для устранения определенных трудностей при определении энергии магнитного взаимодействия W между движущимися зарядами через их магнитные поля Н┴ и Н║, связанных с формализацией взаимодействия векторного Н┴ и скалярного Н║ полей между собой, Г.
Николаев предлагает перейти от двух типов магнитных полей к одному полному векторному магнитному полю Нп : Нп = |H┴|ro + |H║|хо . [12]
Теперь, если объединить статическое электрическое поле Ео с векторным полным магнитным полем Нп в виде зависимости Ед = Ео – Нп =Ео (1 – v/c),то система дифференциальных уравнений электростатики и электродинамики принимает компактный вид общей системы дифференциальных уравнений для динамического электрического поля Ед :
rot Eд = 0 ,
div Eд = 4πρ (1 – v/c ) , [13]
Ед = – grad φo (1 – v/c) .
Статическое и динамическое состояние электрических полей Ео и Ед в этой системе определяется простым динамическим коэффициентом (1 – v/c) . В статическом состоянии (v=0) система уравнений описывает обычные электрические поля покоящегося заряда, в динамическом состоянии (v≠0) система уравнений в полной мере определяет все поля движущихся зарядов. Для определения сил взаимодействия динамического электрического поля Ед с покоящимся или движущимся зарядом Г.Николаев предлагает дополнительную математическую операцию. В качестве динамического электрического поля Ед движуще-гося заряда можно рассмотреть деформированное электрическое поле Е′
E′o = Eo cosφ [14]
Динамическое электрическое поле в таком виде E′ позволяет уже определять силу взаимодействия с покоящимся и движущимся электрическим зарядом. Кроме того, дифференциальная система уравнений для динамического электрического поля Е′ в записи:
rot E′ = 0 ,
div E′ = 4πρo √1-v²/c² , [15]
E′ = – grad φo √1-v²/c² .
позволяет определять статическое и динамическое состояние электрического поля, но уже с другим динамическим коэффициентом ( √1- v²/c²). Более того из выражения для энергии
W′E динамического электрического поля Е′ :
W′E = 1/8π ∫ E′² dv = 1/8π ∫ ( Eo√1-v²/c² )² dv = 1/8π ∫ (E²o – H²п) dv [16 ]
выявляется физическая сущность этого поля. Из выражения (16) следует, что начальная энергия покоящегося заряда WEo электрического поля покоящегося заряда уменьшается при движении этого заряда, причем на величину, равную энергии формально выявленного полного магнитного поля Нп.
Еще одно интересное утверждение делает Г.Николаев из анализа системы уравнений (15).
Если рассматривать взаимодействие движущегося электрического заряда q с электрическим полем Е′о от покоящихся зарядов, то, с учетом запаздывающих потенциалов и деформации электрического поля Е движущегося заряда, это взаимодействие будет отражено
зависимостью: F = Eoq′ = Eoq √( 1- v²/c² ) [17]
Принимая во внимание массу m заряда и приобретаемое зарядом ускорение w, зависимо
сть (17) можно переписать в виде: Еоq √ (1 – v²/c² ) = mow [18]
Зависимость (18) отражает собой релятивистский эффект уменьшения силы взаимодействия движущегося заряда с электрическим полем Ео покоящихся зарядов. В рамках же релятивистских представлений современной электродинамики зависимость (18) интерпретируется как эффект «увеличения массы» mo движущегося заряда, если радикал из левой части перенести направо : Еоq = mow/ √ ( 1 – v²/c² ) , априорно полагая при этом, что электрическое поле движущегося заряда и сам электрический заряд не претерпевают каких-либо деформаций. Тогда спорное релятивистское утверждение об «увеличении массы» mо движущегося заряда до бесконечности при приближении к скорости света, можно заменить более приемлемым, с физической точки зрения, утверждением о деформации электрического поля движущегося заряда и уменьшении до нуля силы взаимодействия с ним внешних полей при приближении скорости заряда к скорости света.
В своей работе Г.Николаев много внимания уделил физическим процессам, связанным с движением заряженных частиц в среде околоземного пространства и природе продольного силового воздействия на них со стороны магнитного поля. В частности, анализируя ре- зультаты опытов Аронова-Бома и более поздние эксперименты японских исследователей, подтверждающих реальное существование силового эффекта взаимодействия движущихся по оси торойда электронов с полем векторного потенциала, Г.Николаев, в полном соответствии с принципом относительности, рассмотрел с одной стороны взаимодействие движущегося заряда q в поле векторного потенциала Ат неподвижного торойда, а с другой – движущегося в направлении к неподвижному заряду q токового торойда.
Общепринято считать, что если известно магнитное поле Н, то нет необходимости обращаться к «формальному» векторному потенциалу А. Однако сам факт того, что в волновом уравнении Шредингера появляется только «формальный» векторный потенциал А, был очевиден с момента создания этого уравнения. Безуспешные попытки заменить векторный потенциал А в уравнениях квантовой механики «физическим»магнитным полем Н говорят о том, что волновая функция любого движущегося заряда в поле векторного потенциала А, должна отражать собой существование вполне ощутимого взаимодействия движущегося заряда с этим полем. Величина этого взаимодействия должна определяться величиной изменения потенциала А волновой функции. В 1956г. Ароновым и Бомом впервые была предложена методика экспериментальной проверки взаимодействия движущегося заряда с полем векторного потенциала А. В опыте предполагалось обнаружить изменение фазы волновой функции движущегося заряда при отсутствии и наличии в исследуемом пространстве поля векторного потенциала А, но в то же время при полном отсутствии в этом пространстве магнитного поля Н. Положительные результаты экспериментов соответствовали только однозначной величине векторного потенциала А, сопоставляемым с однозначными же параметрами элементарного тока. Позднее, более точный прецизионный эксперимент был проведен японскими исследователями с помощью тороидального на-магниченного магнитопровода, в пространстве около которого практически полностью отсутствовали обычные магнитные поля.
При движении заряд q вдоль оси токового неподвижного торойда, энергия взаимодействия WA определяется зависимостью WA = 1/c Aтqv .
Так как поле векторного потенциала Ат в пространстве около торойда неравно нулю Ат≠0 и меняет свою величину при изменении расстояния до торойда, то из выражения WA для силы F′‼ продольного взаимодействия движущегося заряда с полем векторного потенциала А находим: F′‼ = ∂WA /∂R ≠ 0.
Перейдем в систему отсчета, связанную с движущимся электрическим зарядом q. В этом случае заряд q будет рассматриваться как покоящийся, а токовый торойд, индуцирующий векторный потенциал Ат, будет двигаться в направлении к заряду q.Так как векторный потенциал Ат торойда в точке нахождения покоящегося заряда q будет изменяться во времени, то это вызовет в точке заряда q вихревое электрическое поле Е, определяемое зависимостью: Е = – 1/c ∂Aт/∂t ≠0.
Действие же индуцированного вихревого электрического поля Е на покоящийся электрический заряд q в свою очередь вызовет появление силы F‼′′′= Eq ≠0, действующей на заряд q в направлении вдоль оси торойда и вдоль направления его движения.
Далее Г.Николаев делает вывод: «Таким образом, основываясь на положительных резу-льтатах опытов Аронова-Бома можно доказать необходимость существования продольного магнитного взаимодействия. Откуда следует, что экспериментальное обнаружение явления силового эффекта взаимодействия движущихся по оси токового торойда электронов с полем векторного потенциала в опытах Аронова-Бома подтверждают реальность существования явления продольного магнитного взаимодействия. Если принять во внимание су-ммарное скалярное магнитное поле Н‼о от векторного потенциала Ар1 и Ар2 радиальных токов торойда, то для полной силы взаимодействия движущегося заряда q с токовым тороидом, имеем: F°‼ = q/c v( H‼р + Н‼о ) = F‼р + F‼о .
Можно заключить, что известные представления о законах магнитного взаимодействия и одних поперечных магнитных силах Лоренса, применительно к описанию конкретного электромагнитного явления ( движение заряда в поле торойда) являются ограниченными».
III. Заключение: Новая электродинамика Г.Николаева и в частности его вывод о существовании продольного магнитного взаимодействия и продольного силового эффекта при дви-жении электронов в электромагнитных полях позволяет с новых позиций рассмотреть эк-сперименты Н.Тесла в области беспроводной передачи энергии в околоземном пространстве. «Мировая система беспроводной передачи энергии» включает в себя по утверждению Н.Тесла, следующие изобретения и открытия:
- Трансформатор Теслы. Этот прибор играет такую же революционную роль в создании электрических колебаний, какую сыграл порох в свое время. С помощью этого прибора изобретатель генерировал токи, во много раз превосходящие по силе те, что когда-либо получали обычным путем.
- Передатчик с усиливающим действием. Это лучшее изобретение Теслы – особый трансформатор, специально приспособленный для того, чтобы возбуждать Землю, роль которой в передаче электрической энергии та же, что у телескопа в астрономических наблюдениях. Используя это удивительное устройство, Тесла уже получил электрические токи большего напряжения , чем в молнии, и послал вокруг земного шара ток, достаточный, чтобы зажечь более двухсот ламп накаливания.
- Беспроводная система Теслы. Эта система является единственным известным способом экономичной передачи электрической энергии на большие расстояния без проводов. Она позволяет передавать энергию в любом желаемом количестве прямо сквозь земной шар, с потерей, не превышающей нескольких процентов.
- Изобретение Теслы дает возможность индивидуальной настройки. Она делает возможным передачу сигналов или сообщений совершенно секретно и эксклюзивно как в активном, так и в пассивном режимах.
- «Земные постоянные волны». Это замечательное открытие означает, что Земля реагирует на электрические колебания определенного диапазона волн точно так же как камертон на звук определенной волны.
В 1932 г. Н.Тесла писал: « Беспроводной передатчик производит продольные волны в око-лоземной электрической среде, поведение которых похоже на поведение звуковых волн в воздухе, за исключением того, что огромная упругость и крайне малая плотность данной среды (эфира) делает их скорость равной скорости света.».
Понятно, что в рамках данной статьи, теоретические основы беспроводной передачи энергии изложить не возможно. Для этого нужен другой формат.
Здесь я хотел бы только отметить, что в среде нашей профессуры считается дурным тоном говорить о теоретическом наследии Н. Теслы. Научный мир признает за ним лишь феноминальную научную интуицию, при этом «сегодня физики однозначно относят теоретические построения Теслы к морально устаревшим еще в момент их создания» (О.Арсенов). В этом отношении особняком стоят работы академика Г.И. Шипова по возрождению теории беспроводной (однопроводной) передачи энергии Н.Тесла. Однако в теоретических построениях Г.Шипова, изложенных в работе «Физический вакуум, торсионые поля, квантовая механика и эксперименты Н.Тесла», явно довлеют устоявшиеся понятия квантовой и классической электродинамики.
Эксперименты Н.Тесла по беспроводной передачи энергии в околоземном пространстве открывают огромные перспективы перед молодыми учеными и инженерами, не обремененными званиями и заблуждениями своих отцов и дедов, совершить прорыв в новую физику.