За истиной по лучистой энергии - по 'радиоволне'

ЗА ИСТИНОЙ ПО ЛУЧИСТОЙ ЭНЕРГИИ — ПО «РАДИОВОЛНЕ»
(Для всех антеннщиков и не только)

Харченко К.П. Журнал "Информост" № 1, 2007г.



«Энергия (в физике) — это общая мера различных форм движения материи».
«Энергия электромагнитного поля является особой формой материи».
МСЭ, третье издание, т.-10, с. 918-939.

Наблюдаемая разноголосица вокруг трактовок «радиоволны», а точнее вокруг трактовок «лучистой энергии», стимулирует обозначить круг несуразиц, которые этому сопутствуют, и сделать попытку их минимизации.

Оперировать буду конкретикой публикаций, фактами истории физики и логикой причинно-следственных связей.

Исторически сложились две основные группировки людей, которые имеют и распространяют прямо противоположные суждения по одному и тому же многоформному процессу и его составляющим: факторам, порождающим лучистую энергию и ее состав; факторам, формирующим характер ее движения в физическом вакууме, ее структуру, скорость, плотность потока мощности. Первое — лучистая энергия — процесс непрерывный во времени. Второе — лучистая энергия — процесс квантованный (порционный) во времени.

Когда по одному и тому же явлению уживаются взаимоисключающие суждения, то этот факт представляется ненормальным. Формальная логика — мать здравого смысла — утверждает, что здесь кто-то не прав, живя и работая ВХОЛОСТУЮ. Но ведь и живет, и работает!

Похоже, что «виноват» здесь тот же самый «ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР»: кому-то прибылен «бег на месте», а кому-то спокойнее его не замечать.

ЗАМЫСЕЛ СТАТЬИ

Он состоит в том, чтобы кратко рассмотреть три этапа развития электродинамики, вычленить их результаты и проанализировать степень соответствия результатов «ПРИРОДЕ ВЕЩЕЙ»: соответствия теоретических умозаключений фактам, наблюдаемым на опыте, а также законам, закономерностям, явлениям и результатам, достоверно известным физике ранее и полученным экспериментально «сегодня».

Уже имеется достаточное число публикаций, которые позволяют понять существо излагаемого в них материала, сделать сопоставительные оценки и выводы по ним.

Обращаю внимание на эпиграф. Его текст взят из энциклопедии 1960 г., который сочиняли передовые ученые и все же допустили подмену понятий, отождествляя ДВИЖЕНИЕ = МАТЕРИЯ. Почему? А потому, что физика и наших дней до сих пор не знает, что такое фотон. Она числит фотон «нематериальным», бесплотным, безразмерным и бесформным, а поэтому и не в состоянии свести концы с концами в формулировках основополагающих понятий.

ЭТАП I

ОТ ФАРАДЕЯ ДО ГЕРЦА

Майкл Фарадей (1791–1867), изучая законы электромагнетизма, открыл, в частности, «силовые линии» поля H, где H — вектор напряженности магнитного поля. Он доказал, что если по проводнику протекает ток проводимости

ic = ρVr (1),


где ρ— погонная плотность электрических зарядов,
Vr — скорость их движения, то в плоскости ортогональной оси проводника возникают концентрические силовые линии поля H. Свои опыты и результаты по ним, он «рассказал»-описал словами.

Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879) «описательные» работы Фарадея обобщил и придал им математическую трактовку (1873), чем вывел некую закономерную взаимозависимость между электрическими зарядами и сопутствующими зарядам полями H и E, где E— вектор напряженности электрического поля. В итоге он получил систему уравнений (в последствии уравнений Максвелла).

Размышляя над поведением зарядов в токопроводящей цепи с разрывами, которые адекватны емкости, Максвелл был вынужден придумать новый (иной вид) тока. К этому его подталкивала логика физической непрерывности тока проводимости, которого не могло быть в нетокопроводящей «пустоте» конденсатора. Максвелл нарек новый ток «током смещения»— ic.

ic = ∂D/∂t [кулон/м2сек] (2),


где D=eE — вектор электрического смещения, e— диэлектрическая проницаемость «пустоты» конденсатора.

Гипотетический ток смещения Максвелла можно толковать как вид существования энергии электрических зарядов в нетокопроводящем пространстве –диэлектрике. Другими словами, размерность ic. позволяла толковать его как некую группу зарядов (кулон), которые пересекают некоторую поверхность (м2) за некоторое время(сек.). При всем при этом нет ясности, как, откуда и куда они пересекают эту поверхность в системе координат пространства, перемещаясь в нем или оставаясь неподвижными. Ток ic был «рожден» Максвеллом не по закону Ома. У него была только фамилия токовая.

Весьма вероятно, что на возможность реального существования тока ic ученого навела размерность вектора

D — [кулон/м2].

Чтобы превратить неподвижный объект D в изменяющийся во времени процесс (в ток), Максвеллу было достаточно математически представить, что D изменяется во времени, то есть взять производную ∂D/∂t. Этой производной он в итоге достигал и необходимую для тока размерность, и новое понятие о токе, которого до Максвелла не было.
Назовем ic колебательным процессом вида

∂D/∂t = [кулон/м2сек],

в котором одна из составляющих размерности, а именно [сек-1], была введена интуицией гения и определила «движение» этого процесса по координате времени.

В эпоху Максвелла не было понятий о физическом вакууме, о стоящих и бегущих волнах на проводниках антенн, не было понятия и о самих антеннах, Максвелл не знал ничего о лучистой энергии в ее современной трактовке и т.д. и т.п.

Придумав свой ток смещения iс, Максвелл дал толчок развитию радиотехники вперед на столетие с лишним, что позволило сделать немыслимой жизнь и деятельность людей без употребления «радиоволны» — лучистой энергии.
Д. К. Максвелл несомненно прозорлив и талантлив, раз сумел далеко вперед продвинуть и науку, и технику, использующие лучистую энергию, не имея о ней не малейшего представления! В этом ему, конечно, помогли последующие творцы, слишком увлеченные его правдоподобными математическими результатами.

Джон Генри Пойнтинг решил (1884) более простую задачу. Он формально анализировал готовые уравнения Максвелла, ища в них физический смысл на основе размерностей, входящих в уравнения векторных величин. «Перекладывая и компонуя» векторы Е и Н напряженностей электромагнитных полей, он вычленил сочетание, которое позволяло полагать наличие САМОСТОЯТЕЛЬНОГО существования их энергии в свободном пространстве — существование энергии полей в условиях отсутствия каких-либо зарядов, связанных с этой энергией. К этому времени Максвелла уже не было в живых. Эту самостоятельную — СВОБОДНУЮ — энергию полей Е и Н впоследствии назвали РАДИОВОЛНОЙ. (Далее термин радиоволна беру в кавычки, так как реальный процесс на нее не похож).

Обнаружив «на бумаге» вектор плотности потока мощности электромагнитного излучения — вектор Пойнтинга

П=[ ЕН] [Вт/м2] (3),


Д. Пойнтинг создал прецедент к его поиску — к обнаружению на опыте энергии радиоволны.

Практическое обнаружение радиоволны история доверила Генриху Рудольфу Герцу (1857–1894). Приступая к его выполнению, Герц мог рассуждать так: «вектор Пойнтинга — это результат проявления тока смещения Максвелла. Ток смещения Мексвелла возникает в пустоте конденсатора. Надо искать энергию вектора П внутри и около конденсатора».

Результат, который он мог наблюдать, состоял в том, что между обкладками конденсатора интенсивность вектора П была больше, чем снаружи около них, и быстро уменьшалась по мере удаления от конденсатора. Герц озадачился вопросом: «что надо сделать, чтобы значение вектора П увеличилось на возможно большем расстоянии от его источника?»

Это был эпохальный для физики вопрос, заданный самому себе бесспорно талантливо-изобретательным человеком. Не исключено, что последовательным раздвижением обкладок конденсатора Герц, в конце концов, нашел его наилучший вариант в виде «диполя Герца» — первой рукотворной антенны на Земле.

На антенне— диполе Герца— и закончилась, на мой взгляд его действительно созидательная деятельность. В дальнейшем Герц приступил к анализу математической модели своего элементарного электрического вибратора (1887), который он рассмотрел, поместив в центр сферической системы координат, употребив уравнение Максвелла и результаты Пойнтинга по логике своего времени и уровня знаний. В результате приложенных Герцем усилий обрисовался процесс возникновения «радиоволны» в его начале, развитии и продвижении в свободное пространство.

Позиции 1887 важно освежить в памяти с тем, чтобы ниже показать, насколько они физически неправдоподобны, и с удивлением озадачиться вопросом: «почему так долго никто не замечал ошибок Г. Герца?» Ответ здесь один: слепая вера в уравнения Максвелла затмила здравый смысл их опытной проверки на соответствие «природе вещей».

Айзенберг Г. З. (человек, много сделавший для практики антенной техники) в [1] подробно излагает математические результаты Герца. Особо подчеркну, что сам Герц ошибок не делал в рамках им сформулированной задачи, так же, как и Д. Пойнтинг. Оба они отлично владели векторным анализом. Дело в том, что математика как наука имеет особенности: она «перемалывает» все честно в рамках «своих» правил и не различает соответствуют или нет итоговые результаты выкладок ПРИРОДЕ ВЕЩЕЙ. Этим свойством математика показала «доверчивым» теоретикам от физики свое черное могущество, когда вымысел и реальность были замешаны во входных параметрах рассматриваемой задачи: математика «увела» физику из реальности бытия, показав свои «блеск и нищету».

Продолжение читайте в следующем номере.