Томск
2003
---------------------------------------------
Взято тут, оцифровано 2010 г. январь
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕОРИИ, ЭКСПЕРИМЕНТЫ, ПАРАДОКСЫ
Издание второе, дополненное
Томск
2003
---------------------------------------------
Взято тут, оцифровано 2010 г. январь
This book is devoted to analysis of the fundamental base of classic and modern electrodynamics.
The book is intended for wide range of readers: theoretic physicists, school and university teachers, students, postgraduates and others interested in contemporary natural sciences.
1. Исторические предпосылки возникновения противоречий в электродинамике
2. Экспериментальные парадоксы в электродинамике
3. Теоретические парадоксы в электродинамике
4. Возможные пути совершенствования электродинамики
5. Отношение специалистов к попыткам совершенствования электродинамики
6. Дополнительные пояснения к спорным вопросам электродинамики
| Посвящается трагически погибшему австрийскому физику, активному революционеру новых направлений в науке, близкому и дорогому для многих из нас видному ученому Стефану Маринову. |
Для рождения новых теорий и новых представлений в науке, как известно, необходимы объективные причины. Если в какой-то области знаний мы имели бы, например, идеальную теорию, которая отвечала бы абсолютно на все вопросы, то вряд ли у кого нашлось желание изменять эту теорию или как-то дополнять и совершенствовать ее. Другое дело, если в какой-либо известной теории обнаружатся хотя бы какие-нибудь маленькие противоречия или несоответствия, например, очевидным фактам или экспериментальным результатам. Тогда пытливая мысль человека конечно же обязательно попытается как-то убрать эти противоречия, как-то избавиться от них. Вот тут-то и возникнет та объективная необходимость дополнить, скорректировать, а если не получится, то даже в чем-то изменить или полностью ниспровергнуть известную теорию.
Если обратиться к современной теории электромагнетизма как к конкретной научной теории, то здесь просто трудно говорить о каких-то неувязках и противоречиях, так как эта теория практически сплошь пронизана всевозможными противоречиями и парадоксами. Более того, многим парадоксам электродинамики присвоены даже свои собственные названия: "парадоксы униполярной индукции", "секреты униполярной индукции", "парадокс униполярного двигателя", "парадокс рельсотронных двигателей", "парадокс Геринга", "парадоксы трансформатора" и т. д. и т. п. Другими словами, поводов, и притом весьма серьезных, в электродинамике предостаточно, однако, как это ни странно, каких-либо серьезных попыток изменить или дополнить известную теорию электромагнетизма до настоящего времени практически не предпринималось. Здесь не имеется в виду начальный период существования электромагнитной теории, когда таких попыток было предостаточно. Причиной этому были не только известные уже в то время противоречия и парадоксы электромагнитной теории, но и, в значительной степени, примененный Максвеллом абстрактный математический формализм описания различных электромагнитных явлений через электрические и магнитные поля. Основы этого формализма были заложены многочисленными экспериментальными исследованиями Фарадея и его последователей, доказывавших возможность существования у движущегося электрического заряда, кроме электрического поля, которое регистрируется у заряда в состоянии его покоя, еще и магнитного поля, как некой самостоятельной физической сущности. Со временем положительные достоинства электромагнитной теории, которые, несомненно, были, отодвинули на второй план ее недостатки и слабые стороны. Противоречия и парадоксы в теории стали рассматриваться как всего лишь странные и безобидные исключения в стройной теории. Немалую роль сыграла в этом чрезмерная математизация теории. Следствием этой чрезмерной математизации теории явился тот очевидный факт, что современная электромагнитная теория из разряда физической теории стала по существу чисто математической теорией.
Сторонники формально-математических методов полагают и уверяют, что в математических уравнениях и зависимостях современной электромагнитной теории в их общепринятой записи выражена вся физическая сущность законов электродинамики. Однако в действительности попытки физической интерпретации конкретных явлений электромагнетизма наталкиваются почему-то на непреодолимые трудности. Можно конечно же математическим символам в уравнениях приписать какие-то физические свойства и количественные величины, как это в действительности и практикуется. Например, символы Е и Н, названные соответственно электрическим и магнитным полем, наделяются свойством оказывать физическое воздействие на другой символ q — электрический заряд в состоянии его покоя или движения, однако какова действительная природа самого поля Е или Н, в чем заключается физическая сущность возможности одного заряда на расстоянии воздействовать на другие заряды и что представляет собой сам электрический заряд — ответа на эти вопросы одни математические символы уравнений теории дать не могут. Современная математизированная электромагнитная теория в элегантной красивой форме может записать уравнение электромагнитной индукции, однако она в принципе не может дать ответа на вопросы, какие физические причины обусловливают появление вихревого электрического поля Е в тех точках пространства, в которых или около которых изменяется физический параметр поля Н. Остается неясным, какие конкретные физические причины обусловливают явление и какие конкретные физические процессы происходят в пространстве, в котором изменяется магнитное поле Н или поле векторного потенциала А и т. д. Сторонники чисто математических методов в электродинамике не без гордости заявляют, что в любой "физической" теории главным являются строгость, законченная форма и изящный вид математических уравнений. Но каким образом получены эти уравнения, какие исходные предпосылки и физические концепции использовались при их обосновании и какие были сделаны допущения при их выводе и т. д. — все эти действительно важные физические факторы теории сторонников математических методов вроде бы вообще уже не интересуют. Все это они называют "строительными лесами", о которых не следует даже вспоминать, чтобы не портить фасад построенного "теоретического здания" теории. А между тем, если быть объективным, любого специалиста-физика должны интересовать прежде всего именно эти "строительные леса", в которых заложена исходная физическая сущность теории и которые как раз и углубляют наши познания о внутренней физической природе описываемых явлений. Без объективного физического подхода невозможно и дальнейшее углубление наших познаний вообще о всех законах природы. Более того, если сущность "физической теории" ограничивать строгостью и законченной формой записи дифференциальных уравнений теории, связывающих ряд "физических" параметров теории Е, Н, q и т. д. между собой, то вообще лишается смысла вопрос о выяснении природы самих "физических" параметров и их действительной (а не аналитической!) физической взаимосвязи и материальной сущности. Все эти вопросы, когда определены уже основные количественные соотношения между "физическими" параметрами, находятся явно за границами того голого математического формализма теории, которым определяются строгость и законченная форма записи уравнений рассматриваемой "физической" теории. И, только освободившись от плена голого математического формализма и постоянно помня о том, что математические зависимости и уравнения в теории — это только вспомогательные и всего лишь символические методы отражения реальных физических процессов между материальными объектами и средами, можно будет приблизиться к выявлению действительно физической сущности изучаемых реальных явлений.
Предлагаемым популярно изложенным обзором предпринята попытка привлечь внимание широкого круга специалистов разных областей науки и техники и широкого круга научной общественности к сложившейся в современной электродинамике исключительно противоречивой как с физической, так и с математической точек зрения парадоксальной ситуации. С другой стороны, и об этом следует уже открыто заявить, инерция устоявшегося мышления в современной электродинамике, взлелеянная господствующими и глубоко укоренившимися в науке представлениями, в настоящее время столь велика, что возникают уже большие сомнения в возможности безболезненного и быстрого изменения сложившегося в электродинамике нетерпимого положения. Однако в настоящее время ситуация в науке такова, что очевидная необходимость радикальных изменений в современной электродинамике, углубления наших общих знаний о законах электромагнетизма и учёта реальности существования хотя бы ещё одного типа магнитного поля и ещё одного вида магнитного взаимодействия столь значительна, что дальнейшее промедление и затягивание естественного процесса совершенствования наших знаний и изменения укоренившихся в электродинамике ограниченных и ошибочных представлений, в общем поступательном движении к прогрессу, могут только значительно увеличить и усложнить и без того серьёзную и критическую ситуацию в современной науке. А если принять во внимание, что введение в электродинамику еще одного типа магнитного поля и ещё одного вида магнитного взаимодействия, с соответствующим значительным изменением исходной системы дифференциальных уравнений электродинамики, представляет собой только начальные и неотложные хирургические полумеры необходимых радикальных изменений основ всей современной физики, то дальнейшее оттягивание и промедление процесса кардинальных изменений основ современной физики могут привести к катастрофическим последствиям. Уже в настоящее время из-за ограниченности исходных концепций в современной электродинамике человечество вынуждено тратить огромные средства на преодоление тех технических трудностей, с которыми столкнулась практическая деятельность человека. И эти бессмысленные затраты интеллектуальных, технических, экономических и финансовых возможностей общества, в наш столь напряженный технический и экономический век, которые можно было бы избежать, будут быстро прогрессировать и ещё более усугублять и без того тяжёлое экономическое положение всего человечества. Дальнейший технический прогресс и введение новейших экологически чистых технологий, энергетики свободной энергии вакуумной среды, антигравитационной технологии транспортных перемещений и многое, многое другое возможны только при революционной ломке всех укоренившихся ошибочных исходных представлений в науке. Руководствуясь этими обстоятельствами, автор обзора обращает внимание прежде всего на необходимость и неотложность серьезного анализа начальных исходных физических предпосылок современной теории электромагнетизма и их исключительной важности в построении действительно физической теории электромагнетизма и общей физической теории.
Часто приходится слышать, причем не только от интерпретаторов науки, но и от ученых, зачастую весьма известных, о строгости и законченности здания классической физики. Слово "классический" стало чуть ли не синонимом слова "завершенный", "незыблемый", и применительно к любой области знаний оно стало отражать собой законченность, а следовательно, и консервативность каких-то устоявшихся на данном этапе и в данной области понятий. Еще во времена М. Планка считалось, что в классической физике уже нечего делать. Но в таком случае в настоящее время классическая физика, очевидно, вообще уже не наука, а свод незыблемых системных законов. Примерно об этом пишет и автор популярной статьи "Безумная теория? До нее еще далеко..." [1], что "современная физика далека от завершения, между тем как классическая физика представляет собой относительно завершенную систему знаний". И подобного рода, безобидные на первый взгляд, утверждения о завершенности классической физики как науки преподносятся прежде всего современной молодежи, неправильно информируя ее о действительном состоянии в классической физике и современной физике вообще.
Действительное же состояние таково, что современные физические теории в основе своей базируются на известных представлениях классической физики, малейшее изменение которых неминуемо повлечет за собой серьезные изменения всей современной физики. А между тем хорошо известно, что классическая физика остается во многом еще противоречивой и парадоксальной. И особенно много неразрешенных противоречий и парадоксов осталось нам в наследство от прошлого в классической электродинамике. В связи с этим вызывает удивление стремление видных специалистов предать забвению многие известные еще в прошлом противоречия и парадоксы классической физики и попытки обойти молчанием известные трудности в теоретических вопросах современной электродинамики. Следовало бы задуматься, а вправе ли мы утверждать, что современную молодежь (которой еще предстоит проявить себя в науке, в том числе и в физике, как классической, так и современной) больше ничего не ждет в области классической физики, что в этой области больше нет необитаемых островов и островков. А между тем, если быть объективным, трудно даже допустить, чтобы в столь необозримом океане классической физики больше не осталось ни одного неисследованного района, ни одной неисследованной области. Взять хотя бы, к примеру, область классической электродинамики.
Классическая электродинамика — это один из разделов классической физики, который охватывает собой область всех электрических, магнитных и электромагнитных явлений и в котором "признается неограниченная справедливость уравнений Максвелла". Ни для кого не секрет, что даже в безбрежном море одной классической электродинамики, исхоженной, казалось бы, и вдоль и поперек теоретическими и экспериментальными путями, которая должна охватывать все электромагнитные явления реальной действительности, были известны ранее и остаются не познанными и до настоящего времени многочисленные явления электромагнетизма, которые считаются почему-то странными и парадоксальными и которые допускается обсуждать только в популярном изложении [2—8], хотя в действительности они заслуживают более серьезного внимания. Более того, до настоящего времени количество таких "непонятных" и "парадоксальных" явлений электромагнетизма, которым современная теория на может дать объяснений, существенно возросло. Можно насчитать сейчас многие десятки конкретных устройств, в которых обнаруживаются явления, не укладывающиеся в рамки устоявшихся представлений. Описание некоторых простейших явлений электромагнетизма наталкивается почему-то на непреодолимые трудности и противоречия. Другими словами, в реальной действительности есть такие явления электромагнетизма, которым в классической электродинамике, если считать ее завершенной, просто нет места. Так какая же в данном случае может быть речь о законченности и завершенности, например, классической электродинамики как одного из разделов классической физики? А между тем аналогичные же трудности и противоречия имеют место и в обосновании теоретических основ электродинамики. Но в таком случае следует со всей определенностью заявить, что в классической электродинамике есть еще и необитаемые острова, и неисследованные районы, а может быть, и целые неисследованные области.
Классическая электродинамика — наука достаточно стройная и, на первый взгляд, казалось бы, действительно завершенная. Ну что нового можно сказать, например, о покоящемся электрическом заряде и его электрическом поле или о движущемся электрическом заряде и его электрическом и магнитном полях? Разве можно сказать что-то новое, например, о законе Кулона или о законе магнитного взаимодействия движущихся зарядов, не говоря уже об описании электрических, магнитных и электромагнитных полей известными уравнениями Максвелла. По представлению некоторых авторов [8] Максвелл "свел воедино все законы электричества и магнетизма и создал законченную и прекрасную теорию". И в то же время в этой самой "законченной и прекрасной теории" остается почему-то столь много нерешенных проблем и серьезных противоречий, что вполне обоснованно возникают сомнения относительно полной завершенности известной классической теории электромагнетизма. Даже в электростатике остается неясной, например, физика взаимосвязи заряда и индуцируемого им электрического поля, неясна природа самого электрического поля. В простейшем законе Кулона передача действия от одного заряда к другому основывается на, в общем, не приемлемом с физической точки зрения принципе дальнодействия, использование которого представляет собой яркий и особенно наглядный пример того, что классические представления в электростатике и в электродинамике базируются на сомнительных допущениях, которые были введены в физику конечно же не потому, что в этом вопросе все было ясно. Аналогичные выводы можно сделать и относительно самих известных уравнений электростатики, в которых дифференциальная характеристика электрического поля E(r) в точке наблюдения r сопоставляется почему-то с плотностью реальных зарядов q(r'), находящихся заведомо не в точке наблюдения r. То есть, помимо несоответствия математическому смыслу дифференциального уравнения для точки, основная сущность уравнений электростатики также отражает собой принцип дальнодействия. Все это вынуждает при решении уравнений электростатики использовать разного рода дополнительные чисто формальные математические приемы и подстановки, абстрактные математические допущения, такие как штрихованные координаты, δ-функция, и др.
Еще более интересные нерешенные проблемы обнаруживаются в классической электродинамике, если к ней, вопреки многочисленным наставлениям, отнестись более критически. Прежде всего, как и в электростатике, в электродинамике магнитные поля в пространстве около движущихся зарядов (или элементов тока) определяются, опять же, по принципу дальнодействия через токи переноса При этом укоренившиеся в современной электродинамике представления о допустимости использования нефизического принципа дальнодействия отражают собой только кажущееся благополучие в теории электромагнетизма. В действительности же именно по причине повсеместного использования принципа дальнодействия в электродинамике обнаруживаются серьезные трудности и противоречия, прежде всего, в известных математических методах описания законов электромагнетизма. И удивительным при этом является то, что убедиться в этом совсем нетрудно, достаточно в уравнении Максвелла для магнитного поля, например, от элемента тока
определить пространственную производную rot H левой части уравнения и результаты сопоставить с правой частью этого же уравнения. При этом обнаруживается, что дифференциальная характеристика rot H(r) в левой части уравнения, как этого и следовало ожидать, сопоставляется только с точкой наблюдения r, между тем как фигурирующая в правой части уравнения (1) плотность тока переноса jп(r') относится заведомо не к этой же точке наблюдения r. Другими словами, если задаться заведомо известным значением напряженности магнитного поля H(r) в точке наблюдения r, то из дифференцирования левой части уравнения (1) легко установить, что действительная запись правой части этого уравнения должна иметь вид
где первый член справа
как и в (1), определяет собой вектор плотности обычного тока смещения в точке наблюдения r. Между тем как второй член справа в записи (2) определяет собой уже не вектор плотности тока переноса jп(r') в точке r' нахождения токового элемента, как это представлено в (1), а вектор плотности обратного тока смещения j"см(r), опять же, в точке наблюдения r. Из (2) видно, что корректная запись дифференциального уравнения для точки наблюдения r, в свою очередь, в полной мере отражает собой и физический принцип близкодействия, т. е. магнитное поле H(r) в точке наблюдения r определяется только токами смещения jсм(r) и j"см(r) в этой же точке. Отличия в записи второго члена в уравнениях (1) и (2) кажутся незначительными, однако в действительности эти отличия как раз и определяют существенную ограниченность и противоречивость известной записи уравнения (1). Например, если написать корректную с математической точки зрения запись дифференциального уравнения (1) для точки наблюдения r, находящейся заведомо вне объема элемента тока переноса, то эта запись должна иметь тривиальный вид
так как в точке наблюдения r, очевидно, имеем jп(r) = 0. Но, с другой стороны, как мы установили выше, корректная с математической и физической точек зрения запись дифференциального уравнения (1) для точки наблюдения r должна иметь вид (2). Откуда следует, что если для элемента тока запись (2) является уравнением, то запись (4) представляет собой уже просто неравенство, так как левая часть ее не равна правой.
Более серьезные противоречия обнаруживаются при использовании записи уравнения (1) для случая линейного постоянного тока Iп = jпS, где S — сечение проводника рассматриваемого тока. В этом случае в пространстве вне проводника, где рассматривается интересующее нас магнитное поле H(r), токи переноса заведомо отсутствуют jп(r) = 0. Кроме того, в рамках известных представлений полагается, что в пространстве около проводника с постоянным током отсутствуют и токи смещения jсм(r) = 0, так как для всего пространства вне проводника имеем dE/dt = 0. Но в таком случае для правой части уравнения (1), казалось бы, непременно следует записать
как это правомерно и предлагается в работе [9]. Формально запись уравнения (5) может считаться при этом вполне корректной, если заранее полагать, что окружающее проводник пространство является с физической точки зрения абсолютно пустым, а напряженность магнитного поля H(r) в точке наблюдения r индуцируется только находящимися на расстоянии от точки наблюдения токами переноса линейного проводника. Казалось бы, принцип близкодействия в этом случае вообще неприменим, так как токи смещения jсм(r) около линейного постоянного тока в этих условиях вроде бы действительно не могут существовать. Однако, опять же парадокс, несмотря на укоренившиеся представления об отсутствии токов смещения jсм(r) вблизи линейного постоянного тока переноса Iп = σV, определением суммарной величины вектора плотности тока смещения j°см(r) в точке наблюдения r от всех элементов линейного тока, определяемых известной зависимостью (3), легко устанавливаем [21] Σ jiсм(r) = j°см(r) ≠ 0, что в любой точке в пространстве вне проводника с постоянным током токи смешения все же не равны нулю. Правильность этих утверждений легко может быть проиллюстрирована графически, если считать корректным введенное Максвеллом определение вектора плотности тока смещения jсм(r) (3) (рис. 1).
Из рис. 1 видно, что от любого элемента dl линейного постоянного тока Iп = σV токи смещения, определяемые зависимостью (3), начинаются на этом элементе тока и заканчиваются на нем же. Если выбрать два элемента линейного тока dl1 и dl2, находящихся на одинаковом расстоянии от точки наблюдения N (рис. 2), то вектор плотности тока смещения jсм1 от элемента dl1 в точке наблюдения N будет направлен от элемента dl1 между тем как вектор плотности тока смещения jсм2 от элемента dl2 будет направлен к элементу dl2.
Результирующий же вектор плотности тока смещения jсм(N) в точке наблюдения N оказывается не равным нулю и направленным в направлении тока переноса Iп. Нетрудно видеть, что аналогичная ситуация будет иметь место и для любой другой симметричной пары таких же элементов тока. Откуда непосредственно устанавливаем, что интегральное значение тока смешения в точке наблюдения N от всех парных элементов тока будет иметь заведомо не равное нулю значение. Следовательно, можно уже с достаточной достоверностью заключить, что токи смешения jсм(r) от всех парных элементов Iпdl линейного постоянного тока все же не равны нулю и корректная запись дифференциального уравнения (5) для точки наблюдения r, отражающая физический принцип близкодействия, принимает законченный вид
При этом, если определено выражение для вектора j°см(r) в точке наблюдения r, то во многом упрощается и решение такого уравнения. Для решения уравнения (6) достаточно определить интегралы по поверхности S0 (см. рис. 2) от правой и левой частей уравнения, определив тем самым суммарный поток трубки тока смещения сечением S0, на поверхности которой по принципу близкодействия отыскивается интересующее нас магнитное поле H(r). При сравнении существенно отличающихся записей правых частей уравнений (5) и (6) естественно возникает вопрос: в чем же заключается с физической точки зрения исходная ошибочность укоренившихся представлений об отсутствии токов смещения в пространстве около линейных постоянных токов? Исследования этого вопроса показывают, что причина здесь кроется в ограниченности сделанных еще в свое время Максвеллом допущений о применимости 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 обычным статическим состоянием, т.е. искусственно игнорируется фактор нахождения системы в заведомо других физических условиях. Таким образом, если мы хотим отразить установившиеся в электродинамике представления о принципе дальнодействия, что магнитные поля H(r) в точке наблюдения r вне проводника инициируются только токами переноса этого проводника, то уравнение Максвелла (1) для этого случая следовало бы записать в виде
однако подобная запись не соответствует математической сущности дифференциального уравнения для точки наблюдения r и вообще является неравенством. Если же соблюсти математическую строгость дифференциального уравнения для точки наблюдения r, то для уравнения Максвелла следовало бы записать установленное выше уравнение (6), однако это не соответствует укоренившимся в электродинамике представлениям об индукции магнитного поля H(r) только токами переноса jп(r') ≠ 0. Подобные неразрешимые противоречия могут быть обнаружены и для любого другого случая произвольного или незамкнутого тока. Возможно, именно этими обстоятельствами объясняется тот факт, что в научной литературе повсеместно общепринята формальная запись уравнений Максвелла вообще без привязки их к конкретным координатам точки наблюдения в виде
что и придает им кажущуюся строгость и непротиворечивость. Именно подобными искусственными приемами и создается впечатление о законченности "прекрасного здания" электромагнетизма. Однако и в таком виде (8) уравнения Максвелла не лишены своей парадоксальной сущности. Можно показать, что для простейшего случая одиночного движущегося заряда обнаруживается еще ряд других не менее серьезных противоречий [10].
Особенно много неясных вопросов возникает при попытке рассмотрения такой малоисследованной области современной электродинамики, как токи смещения. С одной стороны, согласно современным представлениям, токи смещения представляют собой физическую реальность, так как без них невозможно понять работу простейшего конденсатора, с другой же стороны, токи смещения — это математическая формальность, с помощью которой оказывается возможным сделать уравнения Максвелла симметричными [11, 12]. С одной стороны, магнитные свойства токов смещения принимаются эквивалентными магнитным свойствам токов переноса, так как "эти токи одинаковым образом входят в правую часть уравнений Максвелла" [13]. С другой стороны, магнитные поля движущихся зарядов определяются почему-то только через одни токи переноса, как будто токи смещения при этом вообще отсутствуют. Однако нетрудно понять эту причину, если обратиться к известным математическим методам решения уравнений Максвелла. Причина эта оказывается в том, что до настоящего времени в электродинамике нет каких-либо приемлемых прямых методов решений уравнений Максвелла непосредственно через токи смещения. Что же касается известного формализма решений уравнения Пуассона, к которому сводится система уравнений Максвелла, то этот формализм оказывается вообще неприменим к токам смещения. Если же при решении уравнений Максвелла для случая, например, одиночного движущегося заряда (с применением известного формализма штрихованных координат и δ-функции) все же попытаться учесть одновременно и токи смещения, и ток переноса, то для магнитного поля движущегося заряда получается удвоенное значение [10]. Напрашивается вывод, что магнитное поле движущегося заряда индуцируется либо одним током переноса заряда (по принципу дальнодействия), в предположении отсутствия какой-либо физической сущности у токов смещения, а следовательно, отсутствия и необходимости в них вообще, либо одними токами смещения (по принципу близкодействия) в предположении, что известные представления о токе переноса движущегося заряда вообще формальны по существу и должны быть полностью исключены из уравнений. Исследования этого вопроса показывают [10], что как с математической, так и с физической точек зрения предпочтение следует отдать только токам смещения. Но наиболее удивительным при этом является то, что при попытках найти непосредственное решение уравнений Максвелла через токи смещения обнаруживается необходимость допущения у движущегося заряда еще одного вида неизвестного ранее в науке магнитного поля и т. д.
Как видно из рассмотренного, и в теоретических вопросах классической электродинамики имеется много нерешенных моментов. В процессе же длительного периода поисков выхода из трудностей в электродинамике предпринимались попытки в основном не в изменении ошибочных исходных представлений, а в обходе возникающих трудностей путем усложнения применяемых в электродинамике формально-математических методов. При этом, с целью исключения трудностей и противоречий в электродинамике, использовались все возможные средства математического формализма вместо того, чтобы корректным образом подвергнуть анализу заложенные в электродинамике исходные предпосылки и представления. В результате такого подхода при решении практических задач в классической электродинамике повсеместно используются чисто формальные методы допущений, ограничений, так называемых "дополнительных условий", "нормировок", "калибровок", штрихованных координат, δ-функции, формализма обезличивания и других атрибутов математического формализма. В математике хорошо известно, что любые прорехи физических теорий (неточность и ошибочность в исходных предпосылках) всегда приходится "латать заплатами" математического формализма, и современные математические методы электродинамики представляют собой достаточно наглядный пример этому, так как "залатанная" теория по-прежнему остается и противоречивой, и не менее парадоксальной. Невольно возникает вопрос, в чем же основная причина подобной неудовлетворительной ситуации в современной электродинамике? Являются ли все эти выявляемые противоречия следствием только какой-то одной причины или таких причин несколько? Чтобы ответить на этот вопрос, следует обратиться к истории и вспомнить хотя бы тот очевидный факт, что свою теорию электромагнетизма Максвелл строил, прежде всего, основываясь на допущении реальности существования материальной среды носителя полей. Однако со временем, в связи с отказом в физике от любой модели среды, физическая сущность из уравнений Максвелла начала постепенно выхолащиваться. Более того, Максвеллу было поставлено в упрек [8], что он, видите ли, не предвидел значительной общности выведенных им уравнений, что "сейчас мы лучше понимаем (сам Максвелл этого не понимал?! — Г.Н.), что дело в самих уравнениях, а не в модели, с помощью которой они были выведены... Если мы отбросим все строительные леса, которыми пользовался Максвелл, чтобы получить уравнения, мы придем к заключению, что прекрасное здание, созданное Максвеллом, держится само по себе". Просто удивительно! Однако могут же возникнуть и сомнения: а держится ли это "прекрасное здание" действительно само по себе?
Таким образом, модель среды была крайне необходима Максвеллу, чтобы вывести его знаменитые уравнения электродинамики, в которых, например, токи смещения имеют вполне определенную физическую сущность. Но, как только уравнения были получены им, от детища этих уравнений — их исходной модели — решили (но уже только после Максвелла!) полностью отказаться, оставив только абстрактно-математическую сущность самих уравнений. Не нужно быть дальновидным, чтобы понять, что, как только уравнения Максвелла были отделены от их исходной модели, как только они стали представлять собой самостоятельную абстрактно-математическую сущность, с этого же самого момента уравнения Максвелла лишились и своего физического содержания. С этого же самого момента уравнения Максвелла лишились практически любой возможности своего дополнения, изменения и совершенствования. Осталась только одна возможность чисто абстрактного формально-математического совершенствования, что и осуществлялось в действительности теми, кто продолжал поддерживать "прекрасное здание". Нетрудно понять теперь также, чем вызвано то обстоятельство, что уравнения Максвелла в физике со времени их создания остались в своем практически первозданном незавершенном виде. Чтобы не было повода упрекам в голословности таких выводов, покажем сразу на конкретных примерах, в чем проявляется незавершенность построенного Максвеллом "законченного прекрасного здания" электродинамики, хотя сам Максвелл [14] придерживался иной точки зрения и указывал на наличие принципиальных трудностей в применимости предложенных им уравнений электродинамики, например, к незамкнутым электрическим токам, отдельным элементам тока и т.д.
Прежде всего, по причине явного формализма известных релятивистских представлений о свойствах реального пространства, которое полагается неким абсолютно пустым абстрагированным математическим пространством, до настоящего времени в электродинамике так и не установлено действительной физической сущности токов смещения и определяющей их роли в отражении физического принципа близкодействия. По этой же причине в электродинамике не установлено существования непосредственной функциональной взаимосвязи между токами смещения и индуцируемыми ими магнитными полями. И как результат этого имеем, что в рамках известных представлений знание распределения токов смещения в рассматриваемом пространстве, например, вне проводника с током не позволяет, тем не менее, установить соответствующие им значения магнитных полей в этом же пространстве. Кроме того, по этим же причинам запись дифференциальных уравнений электродинамики для точек пространства вне проводника, с математической точки зрения, не соответствует математической строгости дифференциального уравнения для точки, что, в свою очередь, исключает возможность понять действительную физическую сущность явления индукции магнитного поля. До настоящего времени не преодолены известные еще во времена Максвелла трудности и противоречия при решении системы уравнений электродинамики применительно к отдельным элементам тока и незамкнутым токам. Трудности же и противоречия эти заключаются в том, что для случая отрезков тока и незамкнутых токов одна не равная нулю пространственная производная rotA = H векторного потенциала А, в общем, уже не определяет его полностью. Обнаруживается существование еще и другой не равной нулю пространственной производной div A ≠ 0 этого же векторного потенциала А. В результате обнаруживается, что предложенная Максвеллом запись уравнений электродинамики только для одной пространственной производной векторного потенциала rotA ≠ 0 (т. е. для одного вида магнитного поля H = rotA), при явном игнорировании другой div A ≠ 0 (т. е. при игнорировании другого вида магнитного поля H = — div A), оказывается просто неполной, и корректное решение уравнений в такой записи оказывается невозможным. Попытки же обойти эти трудности искусственными переходами от незамкнутых токов к замкнутым и произвольным наложением на векторный потенциал А так называемых "дополнительных условий" div A = 0, не без помощи других формальных математических методов, позволяют найти, опять же, формальные решения уравнениям Максвелла. Однако подстановка найденных таким образом решений в исходные уравнения обнаруживает, что исходные уравнения Максвелла оказываются уже просто неравенствами. Более того, в некоторых случаях обнаруживается формальная сущность и явная ограниченность и самих уравнений Максвелла в дифференциальной и интегральной формах. Например, при описании тривиального явления электромагнитной индукции при работе обычного трансформатора уравнения Максвелла в своей дифференциальной форме оказываются вообще неприменимыми, так как вихревые электрические поля E(r) индукции в пространстве около трансформатора индуцируются вне зависимости от наличия в этом же пространстве изменяемых во времени магнитных полей H(r), т. е. при условии ∂H/∂t = 0. Другими словами, для любой точки пространства r около трансформатора для дифференциальных уравнений, казалось бы, должна быть справедлива запись
и индукция вихревого электрического поля Е должна вообще отсутствовать. Обнаруживаются формальная сущность и явная ограниченность известных представлений и о самом векторном магнитном поле H = rotA и о "магнитном потоке" этого поля через поверхность контура. Известно, например, что при решении конкретных практических задач основное уравнение электромагнитной индукции в интегральной форме
находится в удовлетворительном согласии с результатами экспериментальных наблюдений только при определении результирующей ЭДС в замкнутом контуре, между тем как предсказываемое этим уравнением распределение вихревого электрического поля Е индукции вдоль отдельных сторон этого контура находится в явном противоречии с результатами экспериментальных наблюдений [15]. Более того, по причине формальности укоренившихся в электродинамике представлений о некоем "магнитном потоке" обнаруживается и принципиальная ограниченность известных представлений об индукции электрического тока в контуре изменяющимся во времени "магнитным потоком". Если замкнутый контур из проводника пронизывается изменяющимся во времени "магнитным потоком" ∂Φ/∂t ≠ 0, например от равномерно и прямолинейно движущегося около данного контура электрического заряда (или протяженного сгустка зарядов), то, вопреки, казалось бы, очевидным требованиям зависимости (11), результирующая ЭДС в таком контуре оказывается равной нулю ε = 0 [16,73], т. е. для известной зависимости (11) устанавливаем неравенство вида
В свою очередь, неучет ограниченности (12) в других случаях приводит к разного рода трудностям и неразумным бесконечностям [15].
Однако, с другой стороны, в электродинамике, в общем, известны еще и другие методы определения вихревого электрического поля индукции Е в рамках уже другого формализма — поля векторного потенциала А в виде уравнения
И удивительным является то, что с помощью этого уравнения, без использования формального представления о "магнитном поле" и "магнитном потоке", действительное распределение вихревого электрического поля индукции Е вдоль сторон замкнутого контура легко устанавливается из простой зависимости
В свою очередь, как это видно из (13), в случае равномерно и прямолинейно движущегося заряда оказывается равной нулю частная производная ∂A/∂t, вследствие чего и по причине чего как раз и отсутствует индукция тока в размещенном поблизости от движущегося заряда замкнутом контуре. Кроме того, формализм поля векторного потенциала А в записи (13) оказывается как раз хорошо применимым для описания явления электромагнитной индукции тока в проводниках вне сердечника трансформатора, ибо вне сердечника при условии ∂H/∂t = 0 как раз реализуется условие ∂A/∂t ≠ 0. Следовательно, можно уже с достаточной достоверностью утверждать, что формализм поля векторного потенциала А в практическом отношении в значительно большей степени соответствует экспериментальным наблюдениям, чем введенный в электродинамику Максвелла формализм "магнитного поля" и "магнитного потока". Однако, опять же парадокс, с самим определением понятия векторного потенциала в современной электродинамике не все обстоит благополучно.
Как известно, классическая физика не дает однозначного ответа на вопрос, что представляет собой, с физической точки зрения, векторный потенциал А магнитного поля и какова его действительная сущность. До настоящего времени остается неясным, например, является ли поле векторного потенциала А реальным физическим полем или представляет собой лишь удобный математический прием для описания магнитного поля Н? Постановка подобного вопроса вызвана еще теми известными странными обстоятельствами, что если не равному нулю значению магнитного поля Н в рассматриваемом пространстве всегда соответствует не равное нулю значение векторного потенциала А во всех точках этого же пространства, то не равному нулю значению векторного потенциала А в рассматриваемом пространстве не всегда соответствует не равное нулю значение магнитного поля Н во всех точках этого же пространства. Однако известно, что реальность существования самого магнитного поля Н в рассматриваемом пространстве всегда может быть легко установлена по обнаруживаемому магнитному взаимодействию с этим полем движущихся в нем электрических зарядов. Причем взаимодействие движущихся зарядов с магнитным полем Н определяется хорошо известной в физике зависимостью, записываемой в виде формулы Лоренца. Трудности же в определении действительной физической сущности поля векторного потенциала А проявляются прежде всего в том, что аналогичная зависимость для взаимодействия движущихся зарядов с полем векторного потенциала А в физике неизвестна. Отсутствуют в физике и какие-либо другие общеизвестные способы регистрации поля векторного потенциала А. Если же принять во внимание, что используемый в классической электродинамике математический формализм допускает, в общем, определенный произвол в выборе вектор-потенциальной функции A' = (A + 
ψ), устанавливающий соответствие поля векторного потенциала А магнитному полю Н только с точностью до градиента некоторой скалярной функции, то вопрос о физической сущности поля векторного потенциала А вообще лишается смысла. Другими словами, это означает, что одному и тому же реально проявляемому в опытах магнитному полю Н может соответствовать бесконечное множество полей векторного потенциала A' = (A + ψ), так как ротор градиента всегда равен нулю. Следует отметить, что аналогичный же произвол в выборе векторного потенциала А допускается, в общем, и в квантовой механике, что еще более подчеркивает формальную нефизическую сущность векторного потенциала. Как в классической электродинамике, так и в квантовой механике укоренилось представление, что физическую значимость может иметь только rot A векторного потенциала А, между тем как самому векторному потенциалу А отводится вспомогательная и второстепенная роль, а существование какой-либо физической значимости у не равной нулю другой пространственной производной div A этого же векторного потенциала А, в рамках известного формализма, вообще исключается.
Общепринято считать, что если известно само "физическое" магнитное поле Н, то вроде бы нет необходимости обращаться к помощи "формального" векторного потенциала А. Однако сам факт того, что в волновом уравнении Шредингера появляется только "формальный" векторный потенциал А, был очевиден с момента написания этого уравнения. История эта интересна тем, что в свое время многими предпринимались безуспешные попытки заменить "формальный" векторный потенциал А в уравнении квантовой механики "физическим" магнитным полем Н. И все, кто пытался сделать такую замену, убеждались в том, что сделать это просто невозможно. Но в таком случае можно, казалось бы, сделать вывод, что волновая функция, например, любого движущегося заряда в поле векторного потенциала А должна отражать собой существование вполне ощутимого взаимодействия движущегося заряда с этим полем и величина этого взаимодействия должна определяться, очевидно, величиной изменения векторного потенциала А волновой функции. Хотя теория этого эффекта была известна, в общем, со времени возникновения квантовых представлений в физике, конкретная природа взаимодействия движущегося заряда с полем векторного потенциала оставалась неясной. В 1956 г. Ароновым и Бомом впервые была предложена методика экспериментальной проверки эффекта [8]. 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. В скором времени такие эксперименты действительно подтвердили существование эффекта Аронова-Бома. И как этого и следовало ожидать, положительные результаты экспериментов соответствовали только однозначной величине векторного потенциала А, сопоставляемой с однозначными же параметрами элементарного тока. Более точный прецизионный эксперимент, также подтверждающий существование однозначного эффекта Аронова-Бома, был проведен группой японских физиков [17], которые использовали в опыте сверхминиатюрный тороидальный намагниченный магнитопровод, в пространстве около которого практически полностью отсутствовали обычные магнитные поля.
Таким образом, с одной стороны, реальность существования поля векторного потенциала А и однозначность его величины можно считать вроде бы экспериментально доказанными. Можно считать экспериментально доказанным также, что существует и однозначное же взаимодействие поля векторного потенциала с движущимся в нем электрическим зарядом, хотя конкретная физика этого взаимодействия остается пока неизвестной. Однако, с другой стороны, остается неясным, как же быть тогда с укоренившимся в электродинамике произволом в выборе векторного потенциала, повсеместно используемом в формальных методах решений уравнений Максвелла? Как быть с самим формализмом "магнитного поля"? Остаются неясными и многие другие вопросы, связанные с понятием сущности поля векторного потенциала, ответа на которые в современной электродинамике, к сожалению, найти не удается. Свидетельством этому служат и многочисленные публикации в печати [8,17—20].
Можно показать [10, 15, 21, 22], что известные укоренившиеся формальные представления о "магнитном поле" и "магнитном потоке" в считающемся "законченном прекрасном здании" современной электродинамики приводят еще и к ряду других не менее серьезных трудностей и противоречий. И особенно много противоречий и парадоксов в электродинамике обусловлено уже просто ограниченностью применяемого в современной теории формализма одного векторного магнитного поля H = rot A, при явном игнорировании существования еще другого вида магнитного поля H║ = —div A. Данные противоречия и парадоксы в современной электродинамике, как будет показано ниже, обнаруживаются уже как в многочисленных экспериментальных наблюдениях, так и в теоретических основах современной теории электромагнетизма. Однако из рассмотренных выше примеров ограниченности и формальности известных представлений о "магнитном поле" и "магнитном потоке" остается все же еще неясным, в чем же заключается основная исходная причина противоречивости построенной Максвеллом электродинамики? Для однозначного ответа на этот вопрос следует вновь обратиться к истории и, в частности, уже к тем "примитивным" с современных позиций представлениям, которые были известны еще на заре развития начальных понятий о законах электромагнетизма. Например, следует отметить, что еще в свое время Ампер, Гроссман, Гаусс, Ленц, Нейман, Вебер, Риман и др. стояли на точке зрения, что, не обращаясь к понятию "магнитного поля", любые магнитные взаимодействия можно свести к обычным взаимодействиям токовых элементов
или движущихся зарядов e1 и e2
где I1dl1 — токовый элемент движущегося заряда e1 который испытывает действие со стороны токового элемента I2dl2 движущегося заряда e2.
То есть в реальном случае описание "магнитных" свойств токов и любых "магнитных" взаимодействий, оказывается, можно осуществить, вовсе не прибегая к помощи представления о формальном "магнитном поле" и тем самым избежать связанных с этим понятием серьезных противоречий. Однако, к сожалению, в электродинамике возобладала тогда точка зрения Фарадея и Максвелла, что электрические и "магнитные" поля являются самостоятельными физическими сущностями, хотя и связанными между собой. В сложившейся тогда исторической обстановке данные, ошибочные с физической точки зрения, допущения предопределили собой весь дальнейший ход развития электродинамики с заведомо заложенными в нее неразрешимыми противоречиями и парадоксами. Чтобы убедиться в явной ограниченности исходных посылок построения электродинамики, предложенных Фарадеем и Максвеллом, покажем на конкретном примере, к каким серьезным искажениям физической сущности явлений электромагнетизма они приводят.
В рамках представления об электрических Е и магнитных Н полях, которые согласуются и с современными представлениями, для полной силы взаимодействия, в частном случае, параллельно движущихся зарядов e1 и e2 при V1 = V2 = V и (V r) = 0 можно записать
где первый член справа определяет собой неизменную силу кулоновского взаимодействия зарядов e1 и e2, не зависящую от состояния покоя или движения зарядов, между тем как второй член справа определяет собой зависящую от скорости силу магнитного взаимодействия зарядов e1 и e2.
В рамках же представления Ампера (15), (16), не прибегая к помощи понятия "магнитное поле", для этого же случая имеем
где член справа определяет собой несколько измененный закон кулоновского взаимодействия движущихся зарядов e1 и e2. Хотя по виду своему приведенные записи (17) и (18) существенно отличаются, количественно они полностью эквивалентны. Однако из анализа последней записи (18) напрашивается вывод, что физическая сущность "магнитного" взаимодействия движущихся в реальном пространстве физического вакуума зарядов e1 и e2 заключается в том, что в состоянии покоя зарядов в физическом вакууме (при V1 = V2 = 0) взаимодействие между ними обусловлено обычными статическими электрическими полями E1 и E2 кулоновского типа
между тем как при движении зарядов в физическом вакууме с неравными нулю скоростями V1 = V2 = V статические кулоновские электрические поля E1 и E2 этих зарядов, что естественно было бы и ожидать, претерпевают определенную деформацию.
При этом, принимая во внимание в общем известные физические концепции и учитывая реальные условия конечности скорости распространения электрических возмущений в физическом вакууме и существование тривиальных запаздывающих потенциалов, для деформированного электрического поля E'1, например, движущегося заряда e1 (см. рис. 3) в точке нахождения заряда e2 легко устанавливаем [23-26]
где φ — угол аберрационного смещения вектора электрического поля E1 обусловленного эффектом запаздывания поля и определяемого из известного соотношения
Принимая во внимание, что электрическое поле Е2 второго движущегося заряда e2 также деформируется на угол аберрации φ и определяется аналогичной (20) зависимостью
для результирующей величины e'2 движущегося в физическом вакууме электрического заряда e2, в свою очередь, находим
В результате учета конкретных реальных физических условий (20), (23), имеющих место во взаимодействии движущихся в физическом вакууме зарядов e1 и e2 , для электрической силы F' взаимодействия этих зарядов в динамике непосредственно устанавливаем
что полностью эквивалентно (18).
Таким образом, если исходить из учета реальных физических условий, что скорость распространения электрических возмущений в физическом вакууме конечна и движение заряда в физическом вакууме приводит к появлению очевидных, с физической точки зрения, эффектов запаздывания и деформации электрического поля Е, то кулоновская сила взаимодействия Fк (19) между зарядами в состоянии их движения в физическом вакууме не должна остаться неизменной, что, в действительности, и устанавливается зависимостью (24). Однако если исходить из заведомо абстрактных и явно ошибочных допущений, что реальное пространство абсолютно пустое, а скорость распространения электрических возмущений в нем бесконечна и электрические поля E1 и E2 движущихся зарядов никакой деформации не подвержены, то мы вынуждены будем констатировать, что кулоновские электрические взаимодействия между движущимися зарядами должны остаться неизменными, как будто заряды вообще не подвержены каким-либо движениям. Явная ошибочность подобных выводов в значительной степени обусловлена была, как это отмечено уже было выше, априорными допущениями самого Максвелла, что теорема Гаусса для покоящихся электрических зарядов применима и для движущихся электрических зарядов. Для объяснения же реально наблюдаемых результатов (18), (24), в свою очередь, мы вынуждены будем допустить существование около движущихся зарядов неких компенсирующих "магнитных полей", взаимодействие с которыми дает необходимую "магнитную" поправку ΔFм (второй член в правой части (17)) к неизменяемому кулоновскому взаимодействию, т.е.
с помощью которой как раз и устанавливается эквивалентность выражений (25) и (24). Из приведенного выше видно, что необходимость введения в электродинамику формального представления о "магнитном поле" обусловлена всего лишь ошибочными и явно нефизическими представлениями как о реальном пространстве и скорости распространения электрических возмущений в нем, так и о самих электрических полях покоящихся и движущихся зарядов. Конечно, сторонники укоренившихся представлений в электродинамике могут здесь возразить, что в современной электродинамике, мол, учитываются как конечность скорости распространения света, так и запаздывающие потенциалы. При этом авторитетно могут сослаться на многочисленные учебные пособия. Однако поразительная противоречивость современной электродинамики как раз и заключается в том, что при определении электрического поля Е движущегося заряда, как такового, вне связи его с другими полями и зарядами в общем случае могут учитываться и конечность скорости распространения света, и запаздывающие потенциалы. Между тем как при рассмотрении взаимодействия электрического поля Е этого же движущегося заряда с другими электрическими полями или зарядами необходимость учета конечности скорости света и запаздывающих потенциалов полагается почему-то излишней и в формулу электрического взаимодействия движущихся зарядов подставляются уже обычные статические кулоновские электрические поля и якобы появляющиеся «магнитные поля». Именно подобные произвольно вводимые ограничения как раз и обусловливают необходимость введения в формулу взаимодействия дополнительного члена "магнитного" взаимодействия зарядов. Частично уже отмечалось, что использование формального представления о "магнитном поле" и "магнитном потоке" в современной электродинамике обусловливает появление определенных трудностей и противоречий. Теперь же выясняется, что эти трудности и противоречия были заведомо заложены в ее основе явно нефизическими исходными допущениями о неизменяемости статического электрического поля в состоянии покоя и движения электрического заряда. Однако в действительности отрицательные последствия подобных допущений оказались более значительными, так как в электродинамике Максвелла была "безвозвратно" потеряна возможность установления существования еще одного вида магнитного поля и еще одной продольной "магнитной" силы. Можно, например, теперь показать [25, 26], что если учесть, опять же тривиальные с физической точки зрения, эффекты запаздывания для электрических полей от движущихся уже по одной прямой зарядов e1 и e2, то для динамической электрической силы F' взаимодействия между ними вновь будет установлена зависимость (24), между тем как нефизический максвелловский (17) и ограниченный амперовский (18) подходы для этого же случая дают FМ = FА ≡ FК, т. е. неизменное кулоновское взаимодействие. Другими словами, в рамках известных в электродинамике представлений, магнитное взаимодействие между двумя движущимися по одной прямой зарядами e1 и e2 вообще исключается. Хотя, опять же парадокс, в электродинамике известна интегральная зависимость для магнитных полей взаимодействующих зарядов, из которой непосредственно следует возможность магнитного взаимодействия движущихся по одной прямой электрических зарядов.
Аналогичные доказательства можно привести и в рамках формализма поля векторного потенциала, принимая во внимание не равное нулю значение энергии взаимодействия одного движущегося заряда с векторным потенциалом другого [13]. Возможность существования продольных сил взаимодействия между движущимися по одной прямой электрическими зарядами рассматривается и в рамках новых подходов в электродинамике [27-32].
Представленного здесь уже вполне достаточно, чтобы сделать определенные и однозначные выводы, что заложенные в электродинамике Максвелла исходные представления об одном векторном "магнитном поле" H┴ = rotA, при явном игнорировании другого скалярного "магнитного поля" H║ = — div A, не только заведомо ошибочны, но и явно ограничены.
Конечно, вряд ли можно отрицать, что ошибочные и ограниченные представления о "магнитном поле" в электродинамике Максвелла, за более чем вековой период своего господства, не сыграли свою определенную положительную роль в общем научном прогрессе. Однако каковы были бы результаты этого прогресса, если бы в свое время восторжествовала более реалистическая точка зрения на динамические электрические взаимодействия, в настоящее время просто невозможно вообразить. Уже проведенного выше анализа причин парадоксальности современной электродинамики вполне достаточно, чтобы понять, что пройденный в электродинамике путь во многом придется вновь проходить заново, но конечно же уже новыми теоретическими и экспериментальными путями, начало которым было предсказано физиками еще более века тому назад. Теперь остается только надеяться, что столь "богатый" накопленный в электродинамике опыт хождения по ошибочным, в определенной степени, теоретическим и экспериментальным путям поможет, наконец, определить правильное направление в развитии объективных представлений об окружающих нас законах статического и динамического электричества.
Состояние покоя и движения электрического заряда относительно такого определяющего в наших условиях фактора, каким является массивное гравитирующее тело Земли, в свою очередь, определяющего и состояние связанного с ним физического вакуума [23, 24, 33-38], должно найти себе достаточно полное отражение в новом подходе описания законов электромагнетизма. Необходимость учета асимметричных физических свойств реального околоземного пространства подтверждается и результатами анализа оптических и электродинамических явлений, наблюдаемых на поверхности Земли.
Любая теория, какой бы совершенной она ни была, никогда не исключает возможности дальнейшего своего совершенствования. Ценность же физической теории определяется прежде всего областью ее практической приложимости. Применительно к известной теории электромагнетизма, в рамках современных представлений в электродинамике, вопрос о широкой практической приложимости теории, конечно, не подлежит сомнению. Однако, несмотря на, казалось бы, безграничные области практической приложимости современной теории электромагнетизма и грандиозные достижения науки и техники в этих областях, к настоящему времени в электродинамике накопилось значительное количество явлений электромагнетизма, которым современная теория уже не может дать непротиворечивого и корректного объяснения. То есть в длительном процессе практического освоения тех законов электромагнетизма, которые были определены в рамках известной теории, человечество сталкивалось и с теми явлениями электромагнетизма, которые уже явно выходили за рамки современной теории. Появление таких парадоксальных, с точки зрения существующей теории, явлений электромагнетизма является вполне естественным и как раз доказывает собой, с одной стороны, ограниченность существующей теории электромагнетизма, а с другой — необходимость дальнейшего ее совершенствования. Поэтому, чтобы разобраться в причинах парадоксальности современной электродинамики, следует обратиться прежде всего к анализу существа тех незаслуженно забытых парадоксальных явлений электромагнетизма, которые были известны еще во времена Ампера и обнаруживаются в настоящее время в многочисленных экспериментальных наблюдениях. Количество таких дополняющих друг друга наблюдений накопилось уже вполне достаточно, чтобы можно было сделать по ним вполне однозначные выводы. В дополнение к известным наблюдениям "странных" магнитных взаимодействий автором поставлена серия специальных экспериментов, которыми раскрывается действительная физическая сущность так называемых "парадоксальных" явлений электромагнетизма. Ниже дается описание обнаруживаемых в многочисленных экспериментах "странных" магнитных сил взаимодействия, корректного объяснения которым в рамках современной теории электромагнетизма найти не удается.
1. Опыты А.М. Ампера, Р. Сигалова, П. Пепписа [27, 39, 40]. При подключении тока к П-образному проводнику последний приходит в поступательное движение. В рамках известных представлений подобное движение возможно только при взаимодействии П-образного проводника с собственным магнитным полем. Объяснение основывается на предположении, что магнитное поле Н боковых участков тока 1, 2 оказывает давление на жестко связанный с ними участок тока 3 проводника, под действием которого последний приходит в поступательное движение, увлекая за собой и участки тока 1, 2 П-образного проводника. При длине контура в 2-3 раза больше ширины, на 3 порядка меньшей силой действия магнитного поля Н неподвижного проводника 4 на участок тока 3 подвижного П-образного проводника можно пренебречь. Для разрешения противоречий с законами механики Ампером было допущено существование продольной силы F║, действующей вдоль проводников 1, 2, однако существование данной силы противоречит основам классической электродинамики.
2. Опыт Г. Николаева. Для разрешения парадокса с П-образным проводником жесткая связь между проводниками 1,2, 3 устранена.
Между параллельными проводчиками 1, 2 установлена диэлектрическая связь для компенсации действующих на эти проводники поперечных сил Лоренца. При включении в контуре тока, проводник 3 приходит в поступательное движение под действием приложенных к нему поперечных сил F┴ Лоренца, между тем как параллельные проводники 1, 2 приходят в движение в обратном направлении вдоль направления тока в них под действием приложенных к ним продольных сил F║ реакции, в полном соответствии с третьим законом механики. Аналогичная ситуация имеет место и во взаимодействии проводников 4, 5 и 6. Токоподвод к подвижным проводникам 1,2. 3,4, 5 осуществлялся через жидкий проводник (электролит, ртуть).
3. Опыт Г. Николаева. Для демонстрации выполнимости законов механики при взаимодействии перпендикулярных элементов тока подвижный прямолинейный проводник 1 на подвесе размещается на расстоянии 2-4 мм от остальных проводников прямоугольного контура. Емкость С заряжается до 10-20 кВ. При пробое промежутков между подвижным проводником 1 и проводниками контура подвижный проводник приходит в поступательное движение вдоль направления тока в нем в направлении действующей на него продольной силы F║. Поперечные силы F┴ реакции от подвижного проводника 1 приложены к боковому проводнику 3 контура.
4. Опыт Г. Николаева. Обнаружено поступательное движение параллельных проводников 1, 2 вдоль направления тока в них при взаимодействии этих проводников с токами поперечных и продольных проводников дополнительного прямоугольного контура с током. Для компенсации действующих на параллельные подвижные проводники 1, 2 поперечных сил Лоренца между ними установлена жесткая диэлектрическая связь. Движущими силами в опыте являются продольные силы F║ , приложенные к параллельным подвижным проводникам 1, 2.
5. Опыт Р. Сигалова [39]. Обнаружено поступательное движение горизонтально расположенного П-образного проводника с током при вертикальном токоподводе к нему. Интерпретация автора основывается на эффекте само-взаимодействия тока П-образного проводника с собственным магнитным полем, что находится в явном противоречии с законами механики. В действительности движущими силами являются продольные силы F║, приложенные к боковым элементам П-образного проводника, поперечные силы реакции F┴ приложены к токоподводящим проводникам (см. опыт №3).
6. Опыт Р. Сигалова [39]. Обнаружено поступательное движение П-образного проводника в контуре в направлении уменьшения поверхности контура. В рамках же известных представлений общепринято считать, что поверхность контура может только увеличиваться. Интерпретация автора основывается на эффекте самовзаимодействия П-образного проводника с собственным магнитным полем. В действительности движущими силами являются продольные силы F║, приложенные к боковым элементам П-образного проводника. Поперечные силы реакции F┴ приложены к токоподводящим проводникам внешней части контура.
7. Опыт Р. Сигалова [39]. Обнаружено поступательное движение Т-образного проводника с током. В рамках известных представлений движение обусловлено взаимодействием Т-образного проводника с собственным магнитным полем. В действительности движущими силами являются продольные силы F║, приложенные к среднему элементу Т-образного проводника. Поперечная сила реакции F┴ приложена к токоподводящему проводнику.
8. Опыт Р. Сигалова [39]. Обнаружено поступательное движение перпендикулярно расположенного прямолинейного проводника с расходящимися (сходящимися) токами в нем при взаимодействии его с магнитным полем тока прямолинейного проводника. Движущими силами являются поперечные силы F┴, приложенные к подвижному проводнику с расходящимися (сходящимися) токами в нем. Реакцией являются продольные силы F║, приложенные к прямолинейному проводнику с током.
9. Опыт Г. Николаева. Обнаружено поступательное движение подвижного прямолинейного проводника вдоль направления тока в нем при взаимодействии его с магнитным полем перпендикулярного проводника с расходящимися (сходящимися) токами в нем. Движущими силами являются продольные силы F║ , приложенные к подвижному проводнику. Реакцией являются поперечные силы F┴ , приложенные к проводнику с расходящимися (сходящимися) токами в нем.
10. Опыты П. Грано [41—43]. Обнаружено поступательное движение медного проводника с разной геометрией концов вдоль направления тока в нем при взаимодействии его с магнитными полями радиальных токов в ртути. Движущими силами являются продольные силы F║, приложенные к медному проводнику. Реакцией являются поперечные силы F┴, приложенные к радиальным токам в ртути.
11. Опыт В. Околотина, Д. Румянцева. При повторении опыта П. Грано обнаружено усиление эффекта поступательного движения медного проводника в ртути с разной геометрией концов, если заостренный конец проводника покрыть токо-непроводящим лаком. Усиление эффекта обусловлено увеличением радиальной составляющей тока в ртути вблизи изолированного конца проводника и увеличением поперечных сил F┴ магнитного давления на эти токи со стороны тока в подвижном медном проводнике. При этом соответственно увеличенная продольная сила реакции F║ оказывается приложенной к подвижному медному проводнику.
12. Опыт Г. Николаева. Для демонстрации роли радиальных токов в ртути у концов подвижного медного проводника (см. опыты №10, 11) форма токоподводящих электродов выбрана такой, чтобы у одного конца подвижного проводника радиальная составляющая тока в ртути заведомо была максимальной. При этом обнаружено, что медный проводник на подвесе (в электролите) или вольфрамовый стержень (в ртути) приходит в поступательное движение вдоль направления тока в нем вне зависимости от формы его концов. Движущими силами являются продольные силы F║, приложенные к подвижному проводнику. Реакцией являются поперечные силы F┴, приложенные к радиальным токам в ртути.
13. Опыт Г. Николаева [44]. Обнаружено поступательное движение медного проводника (в электролите) и вольфрамового стержня (в ртути) вдоль направления тока в нем при взаимодействии его с токами в проводниках дополнительных симметрично расположенных прямоугольных контуров. Движущими силами являются продольные силы F║, приложенные к подвижному проводнику. Реакцией являются поперечные F┴ и продольные F║ силы, приложенные к проводникам дополнительных контуров.
14. Опыт Р. Сигалова [39]. Обнаружено вращательное движение прямого угла с током. Объяснение основывается на эффекте самодействия токов прямого угла. В действительности движущими силами являются продольные силы F║. Реакцией являются поперечные силы F┴, которые приложены к токоподводящим вертикальным проводникам.
15. Опыт Р. Сигалова [39]. Обнаружено поступательное и вращательное движение рамки с током вместе с жестко связанным с ней прямолинейным проводником с током. Объяснение автора основывается на взаимодействии тока прямолинейного участка проводника 1 с магнитным полем прямоугольной рамки с током. В действительности движущими силами являются продольные силы F║, приложенные к боковым проводникам рамки. Реакцией являются поперечные силы F┴ , приложенные к токоподводящим проводникам.
16. Опыт Р. Снгалова [39]. Обнаружено поступательное движение проводника с током при взаимодействии его с магнитным полем жестко связанного с ним магнита. Объяснение автора основывается на эффект самодействия — магнит действует на проводник, а проводник увлекает магнит. В действительности же движущими силами являются продольные силы F║, приложенные к торцам магнита. Реакцией являются поперечные силы F┴, приложенные к токоподводящим проводникам.
17. Опыт Р. Сигалова [39]. Обнаружено поступательное движение соленоида с током при взаимодействии его с собственным прямолинейным участком тока. Объяснение автора основывается на эффекте самодействия. В действительности движущими силами являются продольные силы F║, приложенные к виткам соленоида вблизи токоподводящих проводников. Реакцией являются поперечные силы F┴, приложенные к токоподводящим проводникам.
18. Опыт Г. Николаева [44]. Три протяженных плоских прямоугольных контура (магнита) с закрепленными в средней части электродами помещались в жидкий проводник (соленая вода). При пропускании тока между электродами на ток в жидкости действуют поперечные силы F┴, между тем как к продольным проводникам контуров приложены продольные силы реакции F║, под действием которых контуры с электродами приходят в поступательное движение. Взаимодействие тока в жидкости с короткими поперечными проводниками удаленных сторон контуров ничтожно мало, и им можно пренебречь. Аналогичный движитель был использован на действующей модели катамарана [2].
19. Опыт Р. Сигалова [39]. Обнаружено непрерывное вращательное движение витка провода с током при взаимодействии его с собственным прямолинейным участком тока. Объяснение автора основывается на эффекте самовзаимодействия тока прямолинейного участка проводника 1 с магнитным полем кольцевого участка 2 этого же проводника. То есть под действием поперечных сил Лоренца прямолинейный участок 1 проводника приходит во вращательное движение, увлекая за собой и кольцевой участок 2 этого проводника, от взаимодействия с магнитным полем которого как раз и возникает поперечная сила Лоренца. В действительности движущими силами являются продольные силы F║, приложенные к кольцевому участку проводника вблизи токоподвода, между тем как равная и противоположно направленная поперечная сила реакции F┴ приложена к неподвижному боковому проводнику 3 токоподвода.
20. Опыт Г. Николаева. Обнаружено вращательное движение дугообразного проводника 1 вдоль направления тока в нем при взаимодействии его с радиальным током 2 полукругового соленоида. Движущими силами являются продольные силы F║, приложенные к дугообразному подвижному проводнику-ротору 1. Реакцией являются поперечные силы F┴, приложенные к току радиальных проводников-индуктора 2 полукругового соленоида. Подвижный дугообразный проводник-ротор 1 и полукруговой соленоид-индуктор 2 могут питаться как постоянным, так и переменным токами.
21. Опыт Г. Николаева [91]. Обнаружено непрерывное вращательное движение кольцевого проводника 1 вдоль направления тока в нем при взаимодействии его с радиальными токами 2 полукруговых соленоидов. Движущими силами являются продольные силы F║ , приложенные к кольцевому проводнику 1. Реакцией являются поперечные силы F┴ , приложенные к току радиальных проводников 2 полукруговых соленоидов.
22. Опыты Фарадея [27, 39]. Обнаружено непрерывное вращательное движение магнита около прямолинейного проводника с током.
Движущими силами являются поперечные F┴ и продольные F║ силы, приложенные к поверхности магнита. Реакцией являются поперечные силы F┴ , приложенные к радиальным токам жидкого проводника.
Обнаружено непрерывное вращательное движение проводника с током около неподвижного магнита. Движущими силами являются поперечные силы, приложенные к подвижному проводнику. Реакцией являются продольные F║ и поперечные F┴ силы, приложенные к поверхности неподвижного магнита.
23. Опыт Р. Сигалова [39]. Обнаружено непрерывное вращательное движение электромагнита со скользящими контактами, два прямолинейных участка тока которого пересекают собственный магнитный поток. Объяснение автора основывается на эффекте взаимодействия прямолинейных участков тока с собственным магнитным потоком вращающегося электромагнита. В действительности движущими силами являются продольные F║ и поперечные F┴ силы, приложенные к криволинейным участкам витков электромагнита. Реакцией являются поперечные силы F┴ , приложенные к неподвижным проводникам токоподвода.
24. Опыт Р. Сигалова [39]. Обнаружено непрерывное вращательное движение свободно вращающегося отрезка трубы 2 с продольным током вдоль ее поверхности и с укрепленным внутри нее постоянным цилиндрическим магнитом, который соприкасается по сечению А-А с неподвижным отрезком трубы. Объяснение автора основано на эффекте взаимодействия токов вращающейся части трубы с магнитным полем жестко связанного с подвижной частью трубы магнита. В действительности движущие продольные силы F║ приложены к цилиндрической поверхности магнита. Реакцией являются поперечные силы F┴ приложенные к продольным токам неподвижной части трубы.
25. Опыт Г. Николаева. Обнаружено, что при обтекании прямоугольного магнита током в жидком проводнике уровень жидкости на углах магнита поднимается, а в средней части опускается за счет действия на жидкий проводник продольных сил F║ магнитного взаимодействия. При изменении направления тока в жидкости явления меняются местами — на углах жидкость опускается, а в средней части поднимается.
26. Опыт Г. Николаева. Обнаружено непрерывное вращательное движение токопроводящей жидкости при обтекании углов прямоугольного магнита электрическим током в жидкости. При изменении направления тока в жидкости направление вращения жидкости на углах магнита меняется на обратное. Для устранения тепловых конвективных потоков в жидкости в кювете устанавливаются сплошные металлические экраны (обозначены пунктиром).
27. Опыт Г. Николаева. Два плоских расположенных на плоскости разноименными полюсами магнита притягиваются друг к другу, между тем как при перпендикулярном расположении их (вне зависимости от ориентации полюсов) сила притяжения отсутствует (присутствует только момент). Однако если магниты разрезать посередине на половинки и соединить попарно разными полюсами, образовав плоские магниты первоначального размера, то при расположении этих магнитов в одной плоскости они вновь будут, например, притягиваться друг к другу, между тем как при перпендикулярном расположении их они будут уже отталкиваться. В последнем случае продольные силы F║, действующие по линии разреза одного магнита, являются реакцией на поперечные силы F┴ , действующие на боковые поверхности другого магнита, и наоборот.
28. Опыт Г. Николаева. При взаимодействии двух перпендикулярных друг другу сдвоенных плоских контуров с токами между ними возникают силы притяжения (отталкивания), обусловленные продольными F║ и поперечными F┴ силами взаимодействия и, соответственно, поперечными F┴ и продольными F║ силами реакции.
29. Опыт Г. Николаева. Две расположенные на одной оси тороидальные обмотки с магнитопроводом при наличии однонаправленных магнитных потоков в них испытывают силы продольного притяжения вместо ожидаемого отталкивания (при допущении наличия в пространстве около них магнитных полей рассеяния). При отсутствии же магнитных полей рассеяния, когда все магнитные поля заключены внутри тороидов, рассматриваемые тороиды, согласно общепринятым представлениям, взаимодействовать не должны (обмотки с компенсирующими соленоидальными витками).
30. Опыт Б. Окулова. Два расположенных на одной оси закороченных плоскими проводниками коаксиальных проводника (идеальные тороидальные токовые системы) при питании их импульсами большого тока (до 10 кА) испытывают заметные силы продольного взаимодействия (притяжения, отталкивания).
31. Опыт Г. Николаева. Через отверстие по оси двух цилиндров из магнитомягкого материала (армко) пропускается прямолинейный проводник с током (постоянным, переменным), в результате чего в сердечниках индуцируются однонаправленные магнитные потоки. В рамках известных представлений сердечники взаимодействовать не должны (либо должны отталкиваться при наличии однонаправленных магнитных потоков рассеяния). Учет же взаимодействия индуцированных эквивалентных токов одного сердечника с неравным нулю векторным потенциалом другого устанавливает необходимость существования между сердечниками сил продольного притяжения. Результаты проведенных экспериментов подтверждают существование сил магнитного притяжения между сердечниками с замкнутыми однонаправленными магнитными потоками в них. Однако если сердечники рассечь плоскостями, проходящими через ось, и образовать зазоры по этим сечениям, то при достаточном количестве зазоров сердечники начнут отталкиваться друг от друга в полном соответствии с известными представлениями о взаимодействии однонаправленных магнитных потоков рассеяния.
32. Опыт Г. Николаева. Обнаружено поступательное движение подвижного прямолинейного проводника вдоль направления тока в нем при помещении его на оси замкнутого намагниченного тороидального магнитопровода. При условии отсутствия магнитного поля Н = 0 на оси тороида поступательное движение проводника обусловлено взаимодействием элементов тока подвижного проводника с неравным нулю векторным потенциалом намагниченного тороида. Сила F║ взаимодействия подвижного проводника с током Idl с полем векторного потенциала А тороида определяется зависимостью F║ = ∂WA/∂r, где WA = — 1/c AIdl — известное выражение для энергии взаимодействия элемента тока с полем векторного потенциала А [13]. Рассматриваемый опыт является макроскопическим аналогом опыта Аронова-Бома [17], в котором вместо движущихся по оси тороида ускоренных электронов используются электроны проводимости проводника. Результаты эксперимента подтверждают возможность существования классического аналога опыта Аронова-Бома.
33. Опыт А. Солунина, А. Костина [65]. Для демонстрации явления взаимодействия движущегося заряда с полем векторного потенциала А на электроннолучевую трубку 1, в месте расположения отклоняющих пластин 2, надета тороидальная обмотка 3. Тороидальная обмотка выполнена из наружного и внутреннего слоев, намотаннных медным проводом 0,62 мм с общим количеством витков 500. Необходимость двухслойной намотки вызвана тем, чтобы исключить магнитные поля кольцевого тока (одна обмотка лево-винтовая, другая — право-винтовая). Обмотки включены так, чтобы их магнитные потоки суммировались. Электроны в трубке ускорялись разностью потенциалов 400 В. На вертикальные пластины подавалось постоянное отклоняющее напряжение для задания базисного смещения электронного луча на экране (5-20 мм). Ток в обмотке менялся в пределах 0-5 А. Результаты эксперимента представлены на графике. При увеличении тока одного направления угол отклонения электронного луча увеличивает свою величину по отношению к базисному отклонению. Увеличение угла отклонения электронного луча при неизменном напряжении на отклоняющих пластинах обусловлено уменьшением скорости движения электронов пучка за счет взаимодействия их с полем векторного потенциала А тороидальной обмотки. При изменении тока в обмотке на обратный угол отклонения электронного луча уменьшает свою величину по отношению к его базисному отклонению, регистрируя эффект увеличения скорости электронов пучка при их взаимодействии с полем векторного потенциала А тороидальной обмотки.
Таким образом, положительными результатами описываемого опыта однозначно доказывается существование обычного классического аналога известного опыта Аронова-Бома [8,17—20, 32, 65] и существование эффекта изменения скорости движения электронов при их взаимодействии с полем векторного потенциала А. Положительными результатами опыта однозначно подтверждается также существование неизвестного ранее в науке явления продольного магнитного взаимодействия [15, 44, 66].
34. Опыт В. Фефелова, Г. Николаева. Два концентрических цилиндра из магнитомягкого материала размещаются на одной оси (внешний цилиндр на подвесе). При пропускании тока (постоянного, переменного) через отверстие по оси внутреннего цилиндра внешний цилиндр отталкивается от внутреннего в одну или другую сторону (в зависимости от исходного смещения). Движущими силами являются продольные силы взаимодействия эквивалентных токов одного цилиндра с индуцированным векторным потенциалом другого и наоборот.
35. Опыт Г. Николаева. Два расположенных на одной плоскости прямоугольных магнита с разноименными полюсами притягиваются друг к другу. При сближении магнитов сила притяжения растет и достигает максимального значения при полном сближении смежных сторон. Если к одному из магнитов сверху и снизу приложить еще 6-8 таких магнитов, то сила притяжения между одиночным магнитом и составным увеличивается. Однако при сближении магнитов сила магнитного притяжения между ними сначала растет, а затем уменьшается и обращается в силу отталкивания. Расчеты показывают, что при значительном количестве магнитов в двух составных магнитах с разнонаправленными магнитными потоками (для достаточно длинных магнитных стержней) сила магнитного взаимодействия между такими магнитами оказывается уже только силой отталкивания вместо первоначального притяжения.
К аналогичным же выводам можно прийти также в том случае, если рассматривать два достаточно длинных магнитных стержня с одинаково направленными магнитными потоками в них как отдельные элементы двух взаимодействующих тороидов достаточно больших размеров (см. опыт 29). Аналогичные явления магнитного взаимодействия должны наблюдаться и для эквивалентных достаточно длинных соленоидов с однонаправленными магнитными потоками в них При расчетах необходимо учитывать взаимодействие токов одних контуров с векторным потенциалом других.
36. Опыт Г. Николаева. Высоковольтная трубка с тлеющим разрядом одним концом с областью темного катодного пространства помещалась по оси замкнутого намагниченного тороидального магнитопровода. При одном направлении магнитного потока в тороидальном сердечнике размеры темного катодного пространства оказываются увеличенными, при обратном — уменьшенными. Явление обусловлено взаимодействием движущихся зарядов с полем векторного потенциала замкнутого тороидального магнита.
37. Опыт А. Родина [45]. Обнаружено, что реакция на цилиндрическом магните-статоре при вращающемся диске-роторе в униполярном двигателе полностью отсутствует.
В рамках известных представлений явление не имеет корректного объяснения, так как находится в противоречии с законами механики. В действительности к магниту приложены скомпенсированные продольные силы F║ от вращающегося диска и неподвижного проводника токоподвода, в результате чего суммарный момент на магните равен нулю и он остается в состоянии покоя. Роль статора выполняет неподвижный проводник токоподвода, на который передается реакция от магнита — поперечная сила F┴, однако непосредственного действия на вращающийся диск-ротор магнитное поле токоподводящего проводника-статора не оказывает. Таким образом, от токоподводящего проводника-статора вращающийся момент передается на магнит, а от магнита, в свою очередь, вращающийся момент передается на диск-ротор, при этом магнит выполняет роль активного передаточного тела, оставаясь все время неподвижным. Суммарный вращающий момент на магните всегда остается равным нулю.
38. Униполярный двигатель Фарадея. До настоящего времени не разрешена парадоксальная ситуация с природой движущей силы в униполярном двигателе, в котором используется вращающийся магнит-ротор. Исследования показывают, что в данном типе униполярного двигателя магнит-ротор вращается только одними продольными силами F║. Реакцией является поперечная сила F┴, приложенная к боковому проводнику токоподвода.
39. Униполярный генератор. До настоящего времени не разрешена парадоксальная ситуация с местом возникновения ЭДС в униполярном генераторе ("секреты униполярной индукции") с вращающимся магнитом-ротором и причинами отсутствия реакции на магните в случае использования неподвижного магнита (см. опыт 37). Исследования показывают, что ЭДС индуцируется только во вращающемся магните-роторе и методы теории относительности к рассматриваемому явлению неприменимы.
40. Опыт В. Черникова [46]. На проводник с током в магнитном поле постоянного магнита действует сила Лоренца. Однако если проводник закрыть цилиндрическим экраном из магнитомягкого материала, то действие на проводник магнитного поля практически исчезает, но зато сила оказывается приложенной теперь к обесточенному экрану. Явление объяснимо только при учете взаимодействия токов проводника и индуцированных эквивалентных токов экрана с полями векторного потенциала во внутренней полости экрана.
41. Электродвигатели и генераторы. До настоящего времени не найдено корректного объяснения причинам разгруженности от магнитных сил проводников в пазах магнитопровода якоря и статора. Объяснение может быть найдено при учете поля векторного потенциала как однозначной физической величины и взаимодействия с этим полем токов в проводниках.
42. МГД-генераторы. До настоящего времени не найдено корректного объяснения паразитным продольным токам "концевых эффектов" в МГД-генераторах фарадеевского типа при внешней нагрузке RН = ∞ при отсутствии продольных холловских токов. Продольные токи на углах обмоток возбуждения индуцируются продольными силами F║ магнитного взаимодействия.
43. Рельсотронные двигатели, пушки, ускорители. До настоящего времени не найдено корректного объяснения силам реакции и месту их приложения в устройствах рельсотронного типа. Исследования показывают, что силами реакции являются продольные силы F║, и приложены они к рельсам вдоль направления тока в них вблизи ускоряемой токовой перемычки.
44. Двигатели рельсотронного типа. До настоящего времени не найдено корректного объяснения причинам поступательного и вращательного движения проводника при неизменных размерах контура. Исследования показывают, что в устройствах работают силы магнитного взаимодействия перпендикулярных токов непотенциального типа, потенциальная энергия взаимодействия которых равна нулю. Реакцией являются продольные силы F║ взаимодействия, которые приложены к проводникам-рельсам.
45. Двигатели рельсотронного типа. До настоящего времени не найдено корректного объяснения причинам усиления эффектов поступательного и вращательного движения проводника при неизменных размерах контура, когда подвижный проводник жестко скрепляется с постоянным магнитом. Исследования показывают, что движущими силами в этом случае являются продольные F║ и поперечные F┴ силы магнитного взаимодействия, приложенные к проводнику и магниту.
46. Вращение полюсов магнита около тока [47]. В рассматриваемом устройстве, согласно современным представлениям, полюса магнитов взаимодействуют с магнитным полем отрезка тока в осевом проводнике, с которым они жестко связаны. В результате этого взаимодействия магнит и осевой проводник приходят во вращательное движение за счет эффекта самодействия. В действительности устройство эквивалентно униполярному двигателю Фарадея (см. опыт 37), вращение элементов которого обусловлено продольными силами F║ . Поперечные силы реакции F┴ приложены к боковому токоподводящему проводнику.
47. Вращение жидкости в магнитном поле. При наличии радиального тока в жидком проводнике (электролит, ртуть) в магнитном поле цилиндрического магнита жидкость приходит во вращательное движение под действием поперечных сил F┴ Лоренца. Силами реакции являются продольные силы F║, и приложены они к окружности магнита.
48. Опыт Г. Николаева. При наличии полукруговых токов в токопроводящей жидкости (электролит) в магнитном поле полуцилиндрических магнитов жидкость приходит во вращательное движение по направлению (против) тока в ней. Движущими силами являются продольные силы F║. Поперечные силы реакции F┴ приложены к радиальным разрезам магнитов.
49. Опыт Г. Николаева. В опыте автора 31 на неподвижный сердечник из магнитомягкого материала ровным слоем намотана обмотка из 100-150 витков медного тонкого провода, концы которой подключены к гальванометру. В начальном положении цепь гальванометра выключена. Через размещенный по оси 3 двух сердечников из магнитомягкого материала медный проводник пропускается постоянный ток 1 = 50А. При фиксированном положении сердечника без обмотки включается цепь гальванометра и отмечается нулевое положение стрелки прибора.
При приближении по оси сердечника без обмотки к сердечнику с обмоткой стрелка гальванометра в цепи обмотки отклоняется в одну сторону. При удалении от сердечника с обмоткой стрелка гальванометра отклоняется в другую сторону. Обнаруживаемое явление электромагнитной индукции, определяемое дифференциальным уравнением вида
обусловлено изменением в сердечнике с обмоткой индуцированного векторного потенциала А (или скалярного магнитного поля H║) от сердечника без обмотки. Ввиду замкнутости магнитного потока векторного магнитного поля H┴ в сердечнике без обмотки известное дифференциальное уравнение индукции
в рассматриваемом случае неприменимо по причине того, что в пространстве вне сердечников μ = 1 и изменение магнитного поля H┴ отсутствует, т.е. ∂H/∂t ≡ 0
В представленном выше перечне приведены еще не все известные устройства, в которых обнаруживаются действия неизвестных ранее в науке продольных магнитных сил. Помимо этого, в современной электродинамике остаются непознанными еще многочисленные "парадоксальные" явления электромагнетизма, связанные с законами электромагнитной индукции. Например, известны случаи наличия индукции тока в контуре при отсутствии изменяемого магнитного потока в нем или, наоборот, отсутствия индукции тока в контуре при наличии изменяемого магнитного потока в нем (парадокс Геринга). Известны парадоксы с индукцией тока при незамкнутых встречных магнитных потоках и ряд других "парадоксов", описания которым можно найти, к сожалению, в весьма ограниченном количестве литературных источников (см., например, книги авторов Поля, Фейнмана, Папалекси, Бертинова, Кемпфера, Франклина, Околотина и др.).
Таким образом, можно со всей определенностью заключить, что в реальной действительности известны многочисленные экспериментальные доказательства ограниченности укоренившихся представлений классической электродинамики. Однако в современной электродинамике не все обстоит благополучно и в теоретическом обосновании основ классической и релятивистской электродинамики по причине того, что в основных концепциях электродинамики заложены не совсем верные исходные физические предпосылки.
В любой физической теории всегда можно выделить ряд основных исходных положений, на которых она базируется и которые определяют основное существо ее. Помимо основных исходных положений, в физической теории используется ряд дополнительных положений, которые могут быть уже общими для многих физических теорий. Законченность же физической теории и ее хорошая приложимость к выделенной области исследования определяются в дальнейшем соответствием всех возможных следствий физической теории с фундаментальными законами физики — законами механики, законами сохранения импульса и энергии, законом сохранения заряда, законами аксиоматических построений и т. д.
Применительно к современной электродинамике основные исходные положения ее базируются, прежде всего, на концепциях о покоящемся и движущемся электрическом заряде и его полях. Данные исходные концепции были известны еще во времена Фарадея и Максвелла и отражают собой обычные классические представления об электрическом заряде и его полях. Концепции эти заключаются в том, что с покоящимся электрическим зарядом e всегда связывается индукция в пространстве около него электрического поля Eк кулоновского типа
между тем как при равномерном и прямолинейном движении электрического заряда e (при v << c), помимо электрического поля Eк (1), предполагается индукция еще магнитного поля H, определяемого зависимостью
В случае ускоренного движения заряда e предполагается индукция еще вихревого электрического поля E:
Как в классической, так и в современной электродинамике используется еще ряд дополнительных положений, таких как принцип суперпозиции для полей, понятие о пространстве и его метрике, понятие об абсолютном и относительном времени, понятие о массе, и других.
В рамках современных представлений в электродинамике утвердилось в основном два принципиально отличающихся друг от друга подхода, связанных соответственно с классическим и релятивистским приближениями. Общепринято считать, что релятивистское приближение целесообразно рассматривать в случае больших скоростей движения при V~C, и применительно к электрическим и магнитным полям в покоящейся системе отсчета от движущегося электрического заряда это приближение соответствует известным зависимостям:
Из (4) следует, что электрическое поле E'p от движущегося заряда уже не является электрическим полем Ek (1) кулоновского типа. Отличается и выражение для магнитного поля H'p (5) от обычного классического представления Н (2). В случае же малых скоростей движения при V<<C релятивистские выражения для полей (4), (5) принимают тривиальный вид
вырождаясь в обычные классические выражения для полей (1), (2). Вырождение релятивистского приближения (4), (5) в обычное классическое (1), (2), согласно современным представлениям, отражает полную преемственность этих приближений. Однако, несмотря на кажущуюся хорошую преемственность классического и релятивистского приближения, между этими двумя подходами в современной электродинамике имеются и принципиальные отличия. Например, если в релятивистском приближении исходному постулату принципа относительности подчинены не только законы механики, но и законы электродинамики и оптики, то в классическом приближении законы электродинамики и оптики принципу относительности вообще не подчиняются. Кроме того, в рамках классических представлений при учете конечности скорости света и эффектов запаздывания электрическое поле E'k в рассматриваемой покоящейся системе отсчета от движущегося электрического заряда, в общем случае, может существенно отличаться от электрического поля Ek (1) кулоновского типа [12]:
что, в принципе, не может быть получено в рамках формализма преобразований Лоренца (4), (5). Аналогичное выражение может быть получено и для магнитного поля H:
Таким образом, даже не устанавливая еще соответствия одного и другого подхода в электродинамике с законами механики и законами сохранения и несмотря на, казалось бы, схожие исходные концепции об электрическом заряде и его полях, обнаруживаются существенные отличия в предсказываемых этими подходами выражениях для электрических (1), (4), (8) и магнитных (2), (5), (9) полей от движущегося заряда. Причем речь идет здесь не просто о каких-то отвлеченных выражениях, например, для электрического поля (1), (4), (8) от движущегося заряда. Каждое из этих выражений, по существу, определяет собой и разную физику взаимодействия устанавливаемых ими электрических полей с другими покоящимися и движущимися зарядами, а это оказывается связанным уже с законами механики, с законами сохранения и т. д. Аналогичная ситуация имеет место и для отличающихся выражений магнитных полей (2), (5), (9). Можно теперь представить, к каким противоречивым и парадоксальным выводам можно при этом прийти при сопоставлении следствий теоретических подходов с основными фундаментальными законами физики. Если же учесть еще и другие отличающиеся исходные концепции классических и релятивистских представлений в электродинамике, связанные, например, уже с понятиями о материальной среде, симметрии пространства, принципах дальнодействия и близкодействия и т. д., то количество противоречивых и парадоксальных следствий в рассматриваемых теориях электромагнетизма существенно возрастает. Для наглядного представления о существе некоторых из этих противоречий и парадоксов рассмотрим следующий ряд наиболее существенных неразрешимых проблем и противоречий современной электродинамики.
1. Как в классическом, так и в релятивистском приближении электрическое поле Е(1) в точке наблюдения r в пространстве около покоящегося заряда е (r1), находящегося в точке r', определяется по принципу дальнодействия через заряд е, который находится заведомо не в точке наблюдения r:
В результате допущения (11), с одной стороны, для энергии WE электрического поля Е (1) заряда е, распределенного, например, на сфере радиуса r0 и объема V0, оказывается справедливой запись [7, 47, 48]
Из (12) следует, что энергия WE электрического поля заряда е распределена только в пространстве вне объема V0 заряда. Однако, с другой стороны, из определения работы А переноса элементов заряда δe из бесконечности на сферу радиуса r0 находим [7, 13, 48]
При количественно эквивалентных выражениях в правых частях (12), (13) физический смысл левой части (13) оказывается уже существенно отличным [13]. Из (13), в частности, следует, что энергия WE заряда е сосредоточена только внутри объема V0 этого заряда и никакой энергии WE (12) электрического поля Е (1) в пространстве вне объема V0 не должно существовать.
В рамках известных укоренившихся представлений о пустом пространстве и принципе дальнодействия обнаруживаемые противоречия неразрешимы.
2. Как в классическом, так и в релятивистском приближении в электродинамике не разрешены противоречия с определением полной энергии, например, покоящегося заряда е электрона с массой m . Если из релятивистских представлений для полной энергии электрона считать справедливым известное выражение W0 = m0C2 , учитывающее наличие у электрона е только его массы покоя m , то остаются непонятными смысл и назначение энергии электрического поля WE (12), (13) заряда е электрона и ее связь с полной энергией W0.
В рамках классических и релятивистских представлений о механической и электромагнитной массе и существовании только одного вида магнитного поля H = rot A противоречие неразрешимо.
3. В современной электродинамике до настоящего времени не разрешены противоречия с природой массы покоя m0 заряда е электрона.
Если полной энергии W0 электрона соответствует масса покоя электрона m0 = W0/C2, то энергии электрического поля WE (12) электрона соответствует масса mE = 1/2 m0. Остается неясным, какая существует связь массы mE электрического поля с полной массой покоя m0 электрона? Если допустить, что масса mE входит в массу покоя m0 электрона, то возникают другие противоречия. До настоящего времени в физике не найдено доказательств наличия у массы mE электрического поля инерционных свойств. Остается открытым вопрос о наличии у массы mE электрического поля гравитационных свойств.
4. В рамках классических и релятивистских представлений в приближении V<<C сила электрического взаимодействия между двумя покоящимися зарядами определяется законом Кулона по принципу дальнодействия
что исключает возможность определения места локализации энергии взаимодействия U = e1e2/r12 этих зарядов.
В рамках представления пустого симметричного пространства и нефизического принципа дальнодействия обнаруживаемые трудности разрешить не удается.
5. В рамках известных в электродинамике представлений при определении энергии взаимодействия U двух зарядов e1 и e2 известной интегральной зависимостью
обнаруживаются трудности в установлении физической сущности энергии взаимодействия (E1 E2 δV) и характера распределения ее в пространстве около зарядов.
В рамках представления пустого симметричного пространства обнаруживаемые трудности устранить не удается.
6. Принимая во внимание допустимость в современной электродинамике принципиально отличающихся друг от друга выражений для напряженности электрического поля Е равномерно и прямолинейно движущегося заряда (1), (4), (8), обнаруживаются принципиальные противоречия в физических утверждениях о характере изменения энергии этих полей при увеличении скорости движения заряда. Например, согласно (1), энергия WE электрического поля
в пространстве около движущегося заряда при V → C остается величиной постоянной. Согласно (8), энергия WE электрического поля
при V → C стремится к нулю. Согласно же (4), энергия электрического поля
при V → C стремится к бесконечности. Аналогичные противоречивые физические ситуации имеют место и с энергиями магнитных полей движущегося заряда.
7. В приближении V<<C до настоящего времени в электродинамике не разрешены противоречия с полной энергией W движущегося со скоростью V заряда е электрона с массой m0. Согласно релятивистским представлениям, полная энергия электрона полагается равной
то есть энергии W0 покоящегося электрона и кинетической энергии WK = m0V2/2 массы m0 электрона. Однако в (19) отражается функциональная зависимость энергии W электрона только от его массы m0, между тем, как это хорошо известно, определенная часть энергии электрона связана еще и с его электрическими Е и магнитными Н полями. Если учесть, что энергия электрического поля электрона равна
а энергия магнитного поля
то для полной энергии движущегося со скоростью V электрона следовало, казалось бы, записать
что недопустимо. Неприемлемыми оказываются и любые другие допущения, полагая, например, что энергия электрического WE (20) или магнитного WH (21) полей входит в полную энергию покоя W0 = m0C2 электрона. Если же допустить, что энергия W0 электрона включает в себе энергию и электрического WE, и магнитного WH полей, то возникают серьезные сомнения в физической сущности массы покоя m0 электрона.
8. До настоящего времени в электродинамике не разрешены противоречия с природой инерционной массы m0 заряда е электрона [25]. Наличие у движущегося со скоростью V заряда е электрона кинетической энергии WK =(m0V2)/2 соответствует наличию у электрона инерционной массы покоя m0. Однако принимая во внимание, что у движущегося со скоростью V электрона имеется еще не равная нулю энергия магнитного поля WH (21), то для величины инерционной массы mH магнитного поля электрона устанавливаем
Учитывая же, что и с электрическим полем электрона связана энергия WE (20), для соответствующей массы mE электрического поля электрона находим
Откуда для полной инерционной массы m электрона, казалось бы, следовало записать
что с физической точки зрения неприемлемо.
Если же допустить, что электрическое поле Е электрона инерционными и гравитационными свойствами не обладает, то возникают другие количественные несоответствия. Кроме того, до настоящего времени в физике не решен вопрос о наличии у массы mH магнитного поля гравитационных свойств.
В рамках известных в электродинамике представлений об одном магнитном поле H = rot A и электромагнитной массе противоречие неразрешимо.
9. При ускорении заряда е электрона с массой m0 до скорости V<<C затрачивается работа A = Ue = m0V2/2, однако при скорости V у заряда е электрона имеется еще энергия магнитного поля W = 2WK/3 (21). До настоящего времени остается непонятной взаимосвязь энергии магнитного поля WH с кинетической энергией WK заряда электрона. Сомнительность этой взаимосвязи подтверждается нелинейной зависимостью энергии магнитного поля WH от количества заряженных частиц при явной линейной зависимости кинетической энергии WK от количества этих же частиц [ 25 ].
В рамках известных в электродинамике представлений об одном магнитном поле H = rot A противоречия неразрешимы.
10. Работа в собственном вихревом электрическом поле Ẽ (3) самоиндукции заряда е электрона при ускорении его до скорости V<<C оказывается равной
что составляет почему-то 3/2 полной энергии магнитного поля WH (21) электрона, изменением которого и порождается его вихревое электрическое поле.
В рамках известных представлений об одном магнитном поле H = rot A противоречие неразрешимо.
11. В пространстве около движущегося со скоростью V<<C заряда е индуцируется поле векторного потенциала А, причем функция А является сферически симметричной. Полю А в пространстве около движущегося заряда соответствует магнитное поле H┴ = rot A, однако магнитное поле H┴ локализуется почему-то только в радиальном направлении от заряда, между тем как по направлению движения заряда и против магнитное поле H┴ равно нулю. В то же время известно [49], что в направлении движения заряда е и против оказывается не равным нулю поле H║ = —div A. Что представляет собой это поле с физической точки зрения, в современной электродинамике остается неизвестным.
12. В рамках классических и релятивистских представлений в электродинамике в приближении V<<C магнитное взаимодействие между двумя движущимися зарядами e1 и e2 определяется формулой Лоренца (27)
В частном случае, для двух параллельно движущихся с одинаковыми скоростями V1 = V2 = V зарядов e1 и e2 , при условии (V • r) = 0 (см. рис.), сила магнитного взаимодействия FЛ оказывается равной (28)
Данной силе FЛ (28) соответствует энергия магнитного взаимодействия WЛ , которая может быть определена работой переноса, например, заряда e1 при фиксированной скорости его V1 = V2 = V от исходного расстояния на бесконечность [16]
Аналогичная энергия WА магнитного взаимодействия может быть определена и из другой известной в электродинамике зависимости для взаимодействия одного заряда e1 с векторным потенциалом А2 другого [13]:
Кроме того, аналогичная энергия WЕ магнитного взаимодействия устанавливается и из работы одновременного ускорения зарядов e1 и e2 до скоростей V1 = V2 = V в перекрестных вихревых электрических полях Е этих зарядов [50]:
где х — отрезок пути, на котором заряды ускоряются до скорости V. Однако если энергию магнитного взаимодействия WH этих же зарядов определить хорошо известной в современной электродинамике интегральной зависимостью
непосредственно через магнитные поля H┴1 и H┴2 этих зарядов, то, к удивлению, обнаруживаем
В рамках известных в электродинамике представлений об одном магнитном поле H┴ = rot A противоречие неразрешимо.
13. В рамках известных в электродинамике представлений сила магнитного взаимодействия FH параллельно движущихся зарядов e1 и e2 в случае (V • r) = 0 (см. выше рис. к п. 12) может быть определена через энергию магнитного взаимодействия WH (32) зависимостью вида
Однако эта сила FH (34) оказывается почему-то меньше известной в электродинамике силы Лоренца FЛ (27), то есть имеем
Аналогичные неравенства обнаруживаются и для сил магнитного взаимодействия
определяемых через энергию взаимодействия WА (30) с векторным потенциалом и через работу WẼ (31) в перекрестных вихревых электрических полях E (3), т.е. устанавливается противоречивая зависимость вида
В рамках известных в электродинамике представлений об одном магнитном поле H┴ = rot A противоречие неразрешимо.
14. В рамках известных в электродинамике представлений сила Лоренца FЛ для магнитного взаимодействия между двумя движущимися по одной прямой со скоростями V1 = V2 = V зарядами e1 и e2 (см. рис.) 
оказывается равной нулю. Данной силе FЛ = 0 соответствует энергия магнитного взаимодействия WЛ = 0, определяемая работой переноса А одного из зарядов по прямой на бесконечность при фиксированной скорости другого. Однако если энергию магнитного взаимодействия WА(30) зарядов e1 и e2 определить известной зависимостью для взаимодействия одного заряда с векторным потенциалом другого, то обнаруживаем WA ≠ 0. Аналогичную не равную нулю энергию магнитного взаимодействия WẼ ≠ 0 можно найти и из работы WẼ (31) в перекрестных вихревых электрических полях ускоряемых до скоростей V1 = V2 = V зарядов. Более того, даже из известной в электродинамике интегральной зависимости для энергии магнитного взаимодействия WH (32) движущихся по одной прямой зарядов также устанавливается не равное нулю значение WH ≠ 0.. В результате имеем весьма противоречивую взаимосвязь для энергии магнитного взаимодействия
при разных способах ее определения. В рамках известных в электродинамике представлений об одном магнитном поле H = rot A обнаруживаемое противоречие неразрешимо.
15. В рамках известных в электродинамике представлений при равной нулю силе Лоренца FЛ для магнитного взаимодействия движущихся по одной прямой зарядов e1 и e2 (см. рис. к п. 14), для не равной нулю силы FH неизвестного ранее в науке продольного магнитного взаимодействия из известной интегральной зависимости для энергии магнитного взаимодействия
непосредственно устанавливаем
Однако если силу F║ продольного магнитного взаимодействия определить через другие также известные зависимости WA (30) или WẼ (31) для энергии взаимодействия через векторный потенциал или через работу в перекрестных вихревых электрических полях движущихся по одной прямой зарядов в виде FА (36) и FẼ (37), то обнаруживаем странную взаимосвязь:
В рамках известных в электродинамике представлений об одном магнитном поле H = rot A обнаруживаемые противоречия неразрешимы.
16. В рамках известных в электродинамике представлений обнаруживается, что при взаимодействии двух зарядов e1 и e2, движущихся в одной плоскости в перпендикулярных направлениях (см. рис.), на заряд e2 действует не равная нулю магнитная сила Лоренца со стороны заряда e1, между тем как на заряд e1 магнитная сила со стороны заряда e2 оказывается равной нулю. Налицо грубое нарушение третьего закона механики в электродинамике [13]. В рамках известных в электродинамике представлений об одном магнитном поле H = rot A обнаруживаемое противоречие неразрешимо.
17. В рамках известных в электродинамике представлений выражение для магнитного поля H(r) в точке наблюдения r определяется по принципу дальнодействия через движущийся заряд q(r') (элемент тока), находящийся в исходной точке r'. В результате дифференциальное уравнение электродинамики для всего пространства вне объема движущегося заряда q(r') (элемента тока) лишается своего физического смысла и при решении системы уравнений через токи переноса оказывается необходимым использование чисто формальных математических методов, дополнительных условий, штрихованных координат, δ-функции и т. д.
18. В рамках известных классических представлений общепринято считать, что в пространстве около движущегося заряда e(r') индуцируются токи смещения
однако непосредственной, отражающей физический принцип близкодействия, функциональной взаимосвязи между токами смещения j(r') в точке наблюдения r и индуцируемыми в этой же точке магнитными полями H(r) до настоящего времени в электродинамике не найдено.
19. В рамках известных в электродинамике представлений для случая незамкнутых токов и одиночных движущихся зарядов корректного решения уравнений Максвелла найти не удается, так как для этого случая имеем div A ≠ 0 [14, 49]. Если же с использованием известных формальных методов решение все же получено, то подстановка найденного решения в исходные уравнения Максвелла обнаруживает их некорректность.
20. В рамках известных в электродинамике представлений для случая одиночного движущегося заряда (V<<C) формальные решения уравнений Максвелла через одни токи смещения [12] дают для магнитного поля Н тот же результат, что и при учете одного тока переноса [10]. Так как токи смещения движущегося заряда существуют одновременно с током переноса самого движущегося заряда, то при одновременном учете этих токов мы должны получить в точке наблюдения удвоенное значение для напряженности магнитного поля Н либо считать один из токов математической абстракцией. При любом из этих допущений ставится под сомнение справедливость общепринятой записи уравнений Максвелла с одновременным учетом тока переноса и токов смещения.
21. В рамках известных в электродинамике представлений при формальном решении уравнений Максвелла для электромагнитного поля в пустоте оказывается необходимым введение чисто формальных математических дополнительных условий, нормировок, калибровок и других атрибутов математического формализма для получения волнового уравнения поля, физический смысл которого понять не удается. В рамках известных в электродинамике представлений об одном магнитном поле H = rot A обнаруживаемые трудности неустранимы.
Помимо перечисленных выше противоречий и парадоксов в теоретическом обосновании исходных положений современной электродинамики, имеется еще ряд других не менее серьезных противоречий, связанных уже с ограниченностью релятивистских представлений применительно к реальному околоземному пространству. Анализ многочисленного накопленного до настоящего времени экспериментального материала в области механики, оптики и электродинамики показывает [23, 24], что реальное околоземное пространство гравитационного поля и физического вакуума по своим физическим свойствам существенно отлично от абсолютно пустого абстрагированного пространства специальной теории относительности (СТО) или общековариантного пространства общей теории относительности (ОТО). В частности, как показывают исследования, применительно к реальному околоземному пространству гравитационного поля и физического вакуума принцип относительности оказывается неприменим не только к оптическим и электродинамическим явлениям [34], но и к любым механическим явлениям. В рамках представлений СТО при анализе оптических явлений обнаруживается явная асимметрия этих явлений относительно покоящейся на поверхности Земли "лабораторной" системы отсчета и любой движущейся относительно нее. Например, еще в 1912 г. в опытах типа Саньяка было обнаружено, что в состоянии покоя платформы с оптическим прибором относительно поверхности Земли время прохождения лучом света замкнутого контура прибора в одном и обратном направлениях оказывается одинаковым. Однако если платформу с прибором привести во вращение относительно поверхности Земли, то время прохождения лучом света замкнутого контура в одном и обратном направлениях оказывается уже неодинаковым. Другими словами, в состоянии покоя прибора скорость света в одном и обратном направлениях обхода контура является величиной постоянной как относительно поверхности массивного гравитирующего тела Земли, так и относительно прибора, собственная гравитационная масса которого ничтожно мала. Когда же прибор приводится во вращение относительно поверхности Земли, то скорость света в одном и обратном направлениях остается постоянной, опять же, относительно поверхности массивного гравитирующего тела Земли, так как вращение прибора, сравнительная масса которого ничтожно мала, не изменяет физических условий для распространения света на поверхности Земли. В то же время относительно вращающегося прибора скорость света, естественно, оказывается уже асимметричной по направлению вращения и против, что в действительности и обнаруживается в опытах. Как отмечалось в свое время [51], положительные результаты опытов типа Саньяка представляют собой блестящее доказательство наличия преимущественной системы отсчета для света Однако точность экспериментов того времени была еще недостаточной, чтобы однозначно ответить на следующий вопрос: увлекается ли эта преимущественная система отсчета для света вместе с Землей в целом при ее суточном вращении или отстает? Отсутствие ответа на этот вопрос позволило сторонникам релятивистских представлений попытаться обойти обнаруживаемые трудности ссылками на то, что результаты оптических опытов типа Саньяка [52—54] допустимо рассматривать только в рамках ОТО. Известно [55], что, согласно методам ОТО, система отсчета для света в любой вращающейся системе отсчета должна отставать от вращения, что, казалось бы, хорошо согласуется с положительными результатами опытов типа Саньяка. Однако результаты других, уже более поздних и более точных, экспериментов показали [56—60], что с точностью до см/с скорость света на поверхности массивного гравитирующего тела Земли проявляет удивительное постоянство во всех направлениях вне зависимости даже от собственного суточного вращения Земли. Следовательно, в рамках представлений ОТО, система отсчета для света действительно отстает от вращения, если относительно поверхности массивного гравитирующего тела Земли вращается прибор, сравнительная масса которого ничтожно мала. Однако если в качестве вращающейся системы отсчета рассматривается само массивное гравитирующее тело Земли, то система отсчета для света уже полностью увлекается такой вращающейся системой. Аналогичная асимметрия лабораторной и движущейся систем отсчета обнаруживается и при общем анализе электродинамических явлений в условиях на поверхности Земли [33—38, 61—63]. Из рассмотренного следует, что ограниченность укоренившихся представлений ОТО применительно, например, к реальному околоземному пространству гравитационного поля и физического вакуума обнаруживается прежде всего в том, что эти представления игнорируют явно отличающиеся физические условия, которые могут быть связаны с одной и другой вращающейся системой отсчета. Подобный абстрактный, по сути дела, подход методов ОТО к описанию вращающихся систем отсчета обнаруживается и в других парадоксальных выводах этой теории, связанных уже с искусственно вводимыми ограничениями на размеры вращающихся систем [55].
Таким образом, обнаруживается существенная ограниченность классических и релятивистских представлений в электродинамике и применительно к реальному околоземному пространству гравитационного поля и физического вакуума и в целом ко всему окружающему нас реальному пространству. Данные обстоятельства еще в большей степени подчеркивают общее неудовлетворительное состояние в современной электродинамике и настоятельную необходимость пересмотра всех ее исходных положений.
Однако вернемся теперь в наше время Если принять во внимание, что в настоящее время считается уже вполне достоверным существование особой среды физического вакуума и что описываемые свойства физического вакуума (электрические Е0, магнитные μ0, поляризуемости, квантуемости и т. д.) вполне соответствуют свойствам среды электромагнитных полей, то является вполне очевидным настоятельная необходимость вновь вернуться к исходной модели уравнений электродинамики, чтобы они вновь могли обрести свою первоначальную физическую сущность. Для совершенствования же уравнений электродинамики, как становится теперь очевидным, остается только окончательно ввести в них, прежде всего, физический принцип близкодействия и получить непротиворечивую систему дифференциальных уравнений электростатики и полную систему дифференциальных уравнений электродинамики для двух типов магнитных полей H┴ = rot A и H║ = –div A, выразив их теперь уже, в соответствии с принципом близкодействия, только через одни токи смещения. И этого оказалось вполне достаточно, чтобы сразу же исчезли практически все рассмотренные выше противоречия и парадоксы в интерпретации реально наблюдаемых явлений электромагнетизма. Исчезла при этом и большая часть трудностей и противоречий в теоретическом обосновании исходных представлений законов электромагнетизма. Законы электродинамики оказались теперь в полном соответствии и с фундаментальными законами механики. Для устранения же остающихся противоречий оказывается необходимым еще несколько уточнить наши представления о механической, электромагнитной и гравитационной массе, о деформации электрических полей движущихся зарядов, о природе кинетической энергии движущегося заряда и т. д. Последовательность совершенствования уравнений электростатики и электродинамики может заключаться, например, в следующем.
1. Основываясь на представлении существования среды физического вакуума [23], установлена существенная ограниченность классических и релятивистских представлений электродинамики в условиях реального околоземного пространства [24, 33—38]. Из рассмотрения как механических, так и электромагнитных явлений в условиях реального пространства и из общего сопоставительного анализа накопленного до настоящего времени экспериментального материала в области оптики и электродинамики сделан вывод о несоблюдении принципа относительности для законов механики, оптики и электродинамики в реальном физическом пространстве и возможности его выполнения только в некоторых локальных областях и только для физически эквивалентных систем отсчета. Учет связи инерциальных систем с массивными гравитирующими телами и гравитационными полями, без которых немыслимо существование реального пространства, приводит к необходимости отказа от принципа относительности как фундаментального принципа. Законы механики, электродинамики и оптики остаются справедливыми и не изменяют своего вида только для физически равноценных инерциальных систем. Уравнения же механики, электродинамики и оптики могут быть инвариантными только в абсолютно пустом не физическом пространстве, так как ни одна точка реального физического пространства не может находиться одновременно в одинаковых физических условиях в двух разных движущихся относительно друг друга системах, даже если эти системы являются инерциальными и физически равноценными. Нахождение уравнений движения материальных частиц, электрических и магнитных полей в какой-либо одной системе координат физически реального пространства из соответствующих уравнений движения, электрических и магнитных полей другой системы возможно только при учете степени физической равноценности рассматриваемых систем отсчета. Оптическая и электродинамическая асимметрия реального околоземного и космического пространства обусловлена свойствами физического вакуума реального пространства и его связью с гравитационными полями массивных гравитирующих систем [61].
2. С учетом электромагнитных свойств физического вакуума реального околоземного пространства [64—71] установлена функциональная взаимосвязь напряженности электрического поля E(r) в точке наблюдения r, индуцируемого покоящимся в лабораторной системе на поверхности Земли зарядом e(r'), с поверхностной плотностью σ0(r) поляризационных зарядов вакуумной среды в этой же точке г, что находится в полном соответствии с физическим принципом близкодействия [70]
где
Поляризационный заряд e0 ≡ e вакуумной среды на поверхности сферы, окружающей заряд e и пересекающей точку наблюдения r, определяется из условия применимости к электрическому полю E(r) покоящегося заряда e(r') теоремы Остроградского-Гаусса.
3. Определен закон электростатического взаимодействия заряда e2 с электрическим полем E01 (1) заряда e1 (закон Кулона) в среде физического вакуума, отражающий физический принцип близкодействия
4. Энергия WE электрического поля E0 (1) заряда e в реальном пространстве получает тривиальную интерпретацию как работа поляризации среды физического вакуума
Выражение (4) полностью эквивалентно известному выражению для энергии W'E электрического поля Е заряда, записываемого в виде
5. Энергия взаимодействия U электрических зарядов e1 и e2 определяется легко интерпретируемой, с физической точки зрения, работой поляризации среды физического вакуума в перекрестных электрических полях E01 и E02
Выражение (6) эквивалентно известному выражению для энергии взаимодействия электрических полей E1 и E2 зарядов e1 и e2
6. Найдена непротиворечивая система дифференциальных уравнений для электрического поля E0 (1) в точке наблюдения r, отражающая физический принцип близкодействия [70]
где ρ0(r) — плотность поляризационных зарядов вакуумной среды в точке наблюдения r, определяемая зависимостью
Система уравнений (8)—(10) легко приводится к уравнению Пуассона, в решении которого уже не используется математический формализм штрихованных координат и δ-функции.
7. Основываясь на представлении реальности существования токов смещения jсм в среде физического вакуума около движущегося заряда
установлена их функциональная взаимосвязь с индуцируемыми по принципу близкодействия этими токами магнитными полями H┴ и H║: [10, 15, 16, 21, 22, 25, 26, 50, 72—78]
где
Поверхность S0 ограничивает аксиальный поток тока смещения Jсм║ (15). На её внешней поверхности отыскивается напряженность магнитного поля H┴ (13). Поверхность Sσ ограничивает радиальный поток тока смещения Jсм┴ (16). На её внешней поверхности отыскивается напряженность магнитного поля H║ (14).
8. Через однозначную величину физического параметра векторного потенциала А движущегося заряда e (V<<C),
устанавливается существование в пространстве около него двух типов магнитных полей — векторного H┴ и скалярного H║ [22, 73]
При определении результирующего векторного магнитного поля Hº┴ = rot A0 от отрезка линейного тока, направление вектора поля H┴ определяется положением точки наблюдения N справа или слева от направления тока в отрезке и не зависит от направления тока в нём в сторону к точке наблюдения N или от нее. При определении же результирующего скалярного магнитного поля Hº║ = –div A0 от отрезка линейного тока знак поля Hº║, наоборот, не зависит от положения точки наблюдения справа или слева от направления тока в отрезке, но зато зависит от направления тока в нём в сторону к точке наблюдения N или от неё. Если при этом отрезок тока дополнительно меняет еще и свое направление на 90° по отношению к первоначальному, то знак у скалярного магнитного поля Hº║ меняется еще раз. С учетом этих особенностей результирующее скалярное магнитное поле Hº║ около любого замкнутого (например прямоугольного) контура равно нулю только в плоскостях, каждая из которых проходит через середину стороны прямоугольного контура и перпендикулярна ей. На углах же его результирующее скалярное магнитное поле Hº║ имеет максимальное значение
обусловливая появление так называемых "угловых эффектов" динамического взаимодействия, например, с элементами других контуров с токами (см. описания опытов 4, 13, 20, 21, 25—28).
9. Найдена полная функциональная взаимосвязь напряженности электрического поля E0 движущегося заряда с двумя типами индуцируемых им магнитных полей
10. Установлена функциональная взаимосвязь для полного магнитного взаимодействия произвольно движущихся зарядов e1 и e2 [15]
согласно которой магнитное взаимодействие параллельно движущихся зарядов e1 и e2 определяется потенциальной частью зависимости (23)
между тем как магнитное взаимодействие перпендикулярно движущихся зарядов e1 и e2 определяется непотенциальной частью зависимости (23)
причем
Зависимости (23)—(26), в противоположность формулам Лоренца и Ампера, не противоречат третьему закону механики, согласуются с экспериментальными наблюдениями и устанавливают существование неизвестного ранее явления продольного магнитного взаимодействия.
11. Согласно (13), (14), (18), (19), (21), (22) для полной энергии магнитных полей H┴ и H║ движущихся зарядов e1 и e2 можно записать
где
что полностью эквивалентно энергии WAº, определяемой известной зависимостью через векторный потенциал А [13]:
Зависимости (23) и (28) легко устраняют известные в электродинамике многочисленные противоречия и парадоксы (см. теоретические противоречия 7—10, 12—16, 19).
12. Из (28)—(30) для полной энергии магнитного взаимодействия WH параллельно движущихся зарядов e1 и e2 находим
что эквивалентно энергии взаимодействия WA , определяемой известной зависимостью через векторный потенциал А [13]
13. Сила F║ (24) магнитного взаимодействия параллельно движущихся зарядов e1 и e2 может быть определена так же как
что эквивалентно известной потенциальной зависимости (см. теоретические противоречия 12, 13, 14, 15)
14. Установлено существование системы градиентных электрических полей произвольно движущегося заряда [16, 74]
определяющих полную силу F (23) магнитного взаимодействия между двумя произвольно движущимися зарядами e1 и e2 как
Из (35)—{38) непосредственно устанавливаем, что любые так называемые "магнитные" взаимодействия (в том числе через скалярное магнитное поле) представляют собой, в конечном счете, взаимодействие через градиентные электрические поля, которые отражают собой как бы учет запаздывающих потенциалов и деформации электрических полей движущихся зарядов. Однако зависимость (39) для взаимодействия движущихся электрических зарядов через градиентные электрические поля a, b, Ā, B рассматривается в традиционной в электродинамике схеме как дополнение к неизменному кулоновскому взаимодействию между этими же зарядами. Физический же смысл градиентных электрических полей (35)—(38) движущегося заряда заключается в том, что если их рассматривать совместно с кулоновским электрическим полем EK этого же заряда, то результирующее электрическое поле E движущегося заряда будет представлять собой не что иное, как обычное деформированное электрическое поле E' = Eдеф, обусловленное учетом тривиальных эффектов запаздывающих потенциалов.
15. Полная энергия магнитных полей H┴ и H║ движущегося со скоростью V заряда e электрона оказывается равной [25]
Из (40) следует вывод, что масса электрона полностью электромагнитного происхождения и гравитационными свойствами электрон (позитрон) не обладает.
16. Установлена полная функция Лагранжа для двух взаимодействующих заряженных частиц
с помощью которой для закона сохранения обобщенного импульса Р находим
Известная в электродинамике функция Лагранжа дополнена членом e1e2(V12 + V22)/2rC2, который отражает собой не учитывавшуюся ранее непотенциальную часть магнитного взаимодействия между движущимися зарядами и является функцией только от скорости движения зарядов.
17. Получена циклически замкнутая (отражающая физический принцип близкодействия) система дифференциальных уравнений для двух типов магнитных полей H┴ и H║ движущегося в физическом вакууме заряда [22]
где
Система уравнений (43)—(47) легко (без использования так называемых дополнительных условий, калибровок) приводится к уравнению Пуассона, решение которого находится уже без использования математического формализма штрихованных координат и δ-функции. В случае линейных отрезков тока решение уравнений (43)—{45) может быть легко найдено простым интегрированием правых и левых частей уравнений по поверхностям S0 и Sσ, ограничивающих соответственно аксиальные Jсм║ (15) и радиальные Jсм┴.(16) токи смещения.
В частном случае линейного бесконечного тока система уравнений (43)—(47) сводится к системе уравнений для одного векторного магнитного поля H┴ аналогичной известной системе уравнений Максвелла.
18. Получена [73] полная система дифференциальных и интегральных уравнений для вихревого электрического поля Ẽ
ускоренно движущегося заряда е в виде
19. Установлена взаимосвязь вихревого электрического поля Ẽ (48) ускоренно движущегося заряда e с изменением полной энергии WП (40) двух типов магнитных полей H┴ и H║ этого же заряда [15]
20. Установлено, что работа А в собственном вихревом электрическом поле Ẽ (48) ускоренного до скорости V заряда e оказывается равной полной энергии WП (40) магнитных полей H┴ и H║ этого заряда [15]
Из (54) следует, что при ускорении, например, электрона (позитрона) до скорости V работа А (54) ускорения заряда e затрачивается только на создание магнитных полей H┴ и H║ этого заряда электрона, а не на придание так называемой кинетической энергии массе m0 заряда электрона.
21. Полная работа A0 двух взаимодействующих ускоряемых до скоростей V1 = V2 = V зарядов e1 и e2 в собственных вихревых электрических полях Ẽ1 и Ẽ2 оказывается равной полной собственной энергии WH (40) и полной энергии W (31), (32) взаимодействующих магнитных полей H┴ и H║ этих зарядов [50]
что эквивалентно WHº (28) и WAº (30).
22. Установлена полная и симметричная система дифференциальных уравнений для вихревых электрических и вихревых магнитных полей и вихревых векторных потенциалов электромагнитного поля в физическом вакууме реального пространства [26, 75—77]
Система уравнений (56)—(61) легко (без использования так называемых нормировок, калибровок) приводится к волновым уравнениям для вихревых векторных потенциалов Ã и Ğ
Дифференцированием левых и правых частей уравнений (62), (63) с учетом (59), (60) получаем соответствующие волновые уравнения для вихревых магнитных Ĥ'┴ и Ĥ' и вихревых электрических Ẽ' , Ẽ' полей в физическом вакууме реального пространства
23. В рамках формализма векторного H┴ = rot A и скалярного H║ = –div A магнитных полей установлена функциональная зависимость для бесконечного циклического процесса зарождения и распространения электромагнитной волны ускоренно движущегося заряда, отражающая физический принцип близкодействия и естественную причинно-следственную связь между разными по своей природе токами и разными по своей природе электрическими и магнитными полями и потенциалами:
Начиная с 3-го цикла, вихревые электрические Ẽ" и вихревые магнитные Ĥ" и Ĥ" поля оказываются уже полностью эквивалентными вихревым электрическим Ẽ' и вихревым магнитным Ĥ', Ĥ' полям предыдущего 2-го цикла электромагнитной волны, что отражает собой начало распространения уже циклической электромагнитной волны.
24. Бесконечная функциональная зависимость (68) для процесса зарождения и распространения электромагнитной волны представляет собой, с физической точки зрения, достаточно наглядную картину причинно-следственной связи разных по своей природе явлений электромагнетизма, однако с математической точки зрения является весьма громоздкой и неудобной для практического пользования. Для придания зависимости (68) законченного математического вида волнового уравнения (62) достаточно уже повторяющийся, начиная со второго цикла, бесконечный циклический процесс просто зациклить, для чего необходимо в систему дифференциальных уравнений, например 3-го цикла,
вместо отыскиваемых неизвестных магнитных полей Ĥ┴", Ĥ┴", электро-магнитного поля подставить известные уже значения этих полей Ĥ┴', Ĥ┴', найденные из решения системы уравнений предыдущего второго цикла, т. е.
С учетом
из зацикленной системы дифференциальных уравнений (72)—(74), без использования математического формализма нормировок и калибровок, непосредственно устанавливаем
Таким образом, путем проведенного совершенствования уравнений электродинамики устранены основные серьезные противоречия и получены более или менее непротиворечивые, с физической и математической точек зрения, системы дифференциальных уравнений электростатики и электродинамики для двух типов магнитных полей Казалось, можно было бы торжествовать! Однако дальнейшие исследования показывают, что новая "совершенная" электродинамика оказывается все же недостаточно совершенной. Прежде всего, допущение существования двух типов магнитных полей — векторного H┴ и скалярного H║, разрешая многочисленные трудности и противоречия в экспериментальных и теоретических вопросах современной электродинамики, в некоторых частных случаях вновь приводит к новым трудностям и противоречиям. Например, при установлении зависимости для магнитных полей H┴ и H║ через токи смещения Jсм┴ (15), Jсм║ (16) принцип близкодействия используется лишь частично (токи смещения Jсм┴ , Jсм║ приходится определять через заданные поверхности S0 и Sσ). Более серьезные трудности обнаруживаются, например, при попытках отыскания энергии магнитного взаимодействия W между движущимися зарядами через их магнитные поля H┴ и H║, так как остается непонятной физическая сущность взаимодействия векторного H┴ и скалярного H║ магнитных полей между собой. И, наконец, в рамках формализма двух типов магнитных полей возникает принципиальная трудность при попытках установить физическую взаимосвязь между энергией магнитных полей и работой поляризации физического вакуума так же, как оказалось возможным в случае электростатики (4), (6). Обнаруженные трудности вынуждают искать пути дальнейшего совершенствования уравнений электродинамики. И такие пути совершенствования оказываются вполне возможными. От формализма двух типов магнитных полей — векторного H┴ и скалярного H║ — можно перейти, например, к формализму одного полного векторного магнитного поля HП (29). Новый формализм позволяет записать уравнения электродинамики уже в более простом и совершенном виде:
полностью эквивалентном уже записи уравнений электростатики (8}—(10), где 
и 
Получена соответствующая полная система дифференциальных уравнений и для переменных вихревых электромагнитных полей в физическом вакууме и соответствующая функциональная циклическая зависимость для процесса зарождения и распространения электромагнитной волны. В решении более совершенной системы уравнений электродинамики (80)—(82) принцип близкодействия используется уже полностью. Не возникает трудностей в определении энергии магнитного взаимодействия W (31), (32) и полной энергии магнитных полей (28), (30). Однако по-прежнему не удается найти функциональную взаимосвязь между энергией магнитных полей W (28) и работой поляризации физического вакуума. Последнее обстоятельство вынуждает обратиться к еще одному формализму выражения магнитных свойств движущихся зарядов — к градиентным электрическим полям (35)—(38), для которых, в частности, можно еще записать
При группировке их в градиентные электрические поля E║ и E┴ для параллельно и перпендикулярно движущихся зарядов в виде
для полной энергии этих полей WE устанавливается уже непосредственная взаимосвязь с работой поляризации физического вакуума
что полностью эквивалентно энергиям WHº (28), WAº (30), A0 (54):
Таким образом, пути совершенствования привели нас, в конце концов, к тому, что устранены практически все серьезные противоречия в считавшемся "законченном здании" современной электродинамики, однако и на данном этапе вряд ли можно считать это "здание" электродинамики полностью законченным. Но наиболее удивительным результатом совершенствования оказался неожиданный вывод, что для непротиворечивого отражения физической сущности законов электромагнетизма необходимо полностью отказаться от любых понятий "магнитного поля" как некой самостоятельной физической сущности, так как градиентные электрические поля E║ и E┴ по своей природе представляют собой не что иное, как деформированную часть электрического поля движущегося заряда. Логический анализ сложившейся в электродинамике ситуации вновь привел нас к выводу, что для определения сил взаимодействия движущихся в физическом вакууме реального пространства электрических зарядов вполне достаточно учесть деформацию электрических полей этих зарядов, обусловленную тривиальными эффектами запаздывающих потенциалов. Завершив весьма длительное кругосветное путешествие в необъятном океане классической электродинамики и благополучно миновав все его каверзные непредвиденные случайности и опасные подводные рифы, мы, к нашему удивлению, вновь вернулись практически вплотную к тем исходным "примитивным", в рамках современной электродинамики, представлениям о законах электрического и магнитного взаимодействия, которые на заре развития начальных представлений об электромагнетизме стояли перед физиками того времени. Остается только удивляться прозорливости Ампера, который предупреждал, что если в электродинамике не отказаться от понятия "магнит", то в дальнейшем это грозит неимоверной путаницей в теории...
Следовательно, пути совершенствования привели нас к необходимости сделать, наконец, последний и наиболее ответственный шаг и полностью отказаться от формализма любых видов магнитных полей и их аналогов. Тем более что из проведенного выше анализа просматриваются уже некоторые контуры новой электродинамики статических и динамических электрических полей. Например, если в уравнениях для полей E0 (8)—(10) и HП (80)—(82) физического вакуума реального пространства объединить статическое электрическое поле E0 с векторным полным магнитным полем HП в виде зависимости
то система дифференциальных уравнений электростатики и электродинамики принимает компактный вид общей системы дифференциальных уравнений для динамического электрического поля ЕД:
Наиболее интересным в этой системе дифференциальных уравнений является тот факт, что статическое и динамическое состояния электрических полей Е0 и ЕД в этой системе определяются простым динамическим коэффициентом (1 - v/c). В статическом состоянии (V = 0) система уравнений (92)—(94) описывает обычные электрические поля покоящихся зарядов, в динамическом же (V ≠ 0) система уравнений (92)—(94) в полной мере определяет все поля (91) движущихся зарядов. Однако, с другой стороны, полученная форма записи для динамического электрического поля EД (91) оказывается в значительной степени странной, так как простое умножение этого поля на покоящийся или движущийся электрический заряд не определяет силы взаимодействия этого заряда с динамическим электрическим полем EД. Для определения сил взаимодействия динамического электрического поля EД с покоящимся или движущимся электрическим зарядом оказываются необходимыми дополнительные формальные математические операции. Эти обстоятельства свидетельствуют, возможно, о том, что необходимо либо дальнейшее выяснение физической сущности динамического электрического поля EД (91), либо поиски других путей для формального отражения записи динамического электрического поля движущихся зарядов. В качестве динамического электрического поля EД движущегося заряда в аналогичном приближении можно рассмотреть, например, деформированное электрическое поле Е' (20) (см. стр. 31).
о котором упоминалось во 2-й части данного обзора. Динамическое электрическое поле в таком виде Е0' (95) обладает уже преимуществами, так как позволяет определять силу взаимодействия с ним покоящихся и движущихся электрических зарядов. Кроме того, дифференциальная система уравнений для динамического электрического поля Е0' (95) в аналогичной записи
имеет те же преимущества, определяя статическое и динамическое состояния электрического поля, но уже несколько иным динамическим коэффициентом
выявляется интересная физическая сущность этого поля. Из (99), в частности, следует, что начальная энергия WE0 электрического поля покоящегося заряда уменьшается при движении этого заряда, причем на величину, как раз равную энергии формально выявляющегося полного магнитного поля НП. То есть действительная физическая сущность энергии WH магнитного поля заключается в том, что эта энергия в пространстве около движущегося заряда не появляется, как это общепринято считать, а исчезает из него [23]. Весьма кстати здесь вспомнить высказывание А. Пуанкаре, который отмечал в свое время, что "характерная особенность электрического тока заключается в том, что энергия магнитного поля "втекает" в проводник", т.е. исчезает из окружающего проводник пространства. Обнаруживается еще ряд других интересных следствий представления о динамическом электрическом поле Е'0 (95). Например, если рассмотреть взаимодействие движущегося электрического заряда q с электрическим полем Е'0 (95) от покоящихся зарядов, то с учетом запаздывающих потенциалов и деформации электрического поля Е движущегося заряда это взаимодействие будет отражено зависимостью
Принимая во внимание массу m заряда и приобретаемое массой ускорение w, этой же зависимости можно придать вид
Зависимость (101) отражает собой релятивистский эффект уменьшения силы взаимодействия движущегося заряда с электрическим полем Е0 покоящихся зарядов. В рамках же релятивистских представлений современной электродинамики зависимость (101) интерпретируется как эффект "увеличения массы" m0 движущегося заряда, если радикал из левой части перенести направо:
априорно полагая при этом, что электрическое поле движущегося заряда и сам электрический заряд не претерпевают каких-либо деформаций. Следовательно, и в данном случае известные спорные релятивистские представления об "увеличении массы" m0 движущегося заряда до бесконечности при приближении скорости заряда к скорости света заменяются более приемлемыми, с физической точки зрения, представлениями о деформации электрического поля движущегося заряда и уменьшении до нуля силы взаимодействия с ним внешних полей при приближении скорости заряда к скорости света. Интересны в этом отношении известные механические аналогии взаимодействия вращающегося якоря с вращающимся магнитным полем статора в синхронном электродвигателе. По мере приближения скорости вращения якоря к скорости вращения магнитного поля статора сила вращающего момента, приложенная к якорю, уменьшается, приближаясь к нулевому значению. Данная механическая аналогия, конечно, далека от действительной физики взаимодействия движущегося заряда с электрическим полем, но в ней заложен достаточно глубокий физический смысл этого взаимодействия.
Таковы в общих чертах перспективы построения более или менее полностью непротиворечивой электродинамики физического вакуума реального пространства в рамках представления о статических и динамических электрических полях, в которых полностью исключается необходимость оперирования явно формальными представлениями о "магнитных полях" и "магнитных потоках". Однако, к сожалению, в практическом отношении о подобной непротиворечивой электродинамике можно говорить пока только, как о сравнительно далекой желаемой перспективе, ибо, отражая глубоко укоренившиеся и явно ограниченные современные представления об известном в науке векторном магнитном поле H┴ = rot A, инерция мышления большинства ученых в современной науке настолько велика, что даже частичное совершенствование современной электродинамики дополнением ее заведомо недостающим скалярным магнитным полем H║ = –div A, легко устраняющим многочисленные грубые противоречия как в самой теории, так и в экспериментальных наблюдениях, вызывает у специалистов столь резкую отрицательную реакцию, что можно усомниться в их искреннем стремлении избавиться от имеющихся в современной электродинамике противоречий и парадоксов. При этом некоторые специалисты откровенно отрицают необходимость каких-либо изменений укоренившихся в электродинамике представлений. Другие проявляют явное непонимание внутренней противоречивости и парадоксальности современных методов в электродинамике и отрицают существование в ней даже известных трудностей и противоречий. Что же касается обнаруживаемых парадоксальных, с позиций современных представлений, экспериментальных результатов, то специалисты либо предпринимают безуспешные попытки объяснить их в рамках известных и противоречивых лоренцевских магнитных сил взаимодействия, либо только "авторитетно" ссылаются на возможность найти такое объяснение, даже не пытаясь найти его. Однако в большинстве специалисты обходят почему-то молчанием результаты экспериментальных наблюдений, отдавая предпочтение обсуждению теоретических вопросов, не выходя при этом за рамки известного.
Основные исходные концепции новой физической теории "Электростатика и электродинамика физического вакуума реального пространства" были сформулированы автором еще в его первых работах по теории относительности [23, 24, 33—38], в которых дан общий анализ свойств реального околоземного пространства гравитационного поля и физического вакуума и общий анализ явлений электромагнетизма в покоящейся и движущейся относительно поверхности Земли системах отсчета. Уже в этих первых исследованиях при анализе некоторых энергетических соотношений в электродинамике движущегося заряда была обнаружена странная особенность, что равенство в некоторых уравнениях сохраняется лишь только в том случае, когда энергия WH„ магнитного поля заряда определяется через полное магнитное поле вида HП = (V/C)E вместо известного выражения HП = (V/C) E sinφ. Однако только в 1975-76 гг. автором впервые были сделаны выводы о возможности существования у движущегося заряда еще одного вида магнитного поля H║ = (V/C) E cosφ [25]. Несколько позже было дано и законченное общефизическое обоснование этим выводам [10, 15, 22, 72]. Наиболее наглядно необходимость допущения существования еще одного вида магнитного поля обнаружилась при анализе известных противоречивых представлений о свойствах токов смещения движущегося заряда и при общем сопоставительном анализе многочисленных парадоксальных ситуаций в электродинамике. Например, при исследовании свойств токов смещения движущегося заряда неожиданно обнаружилось, что только одна аксиальная компонента jСМ║ вектора плотности тока смещения 
полностью определяет собой известное в науке магнитное поле H┴. Вторая же радиальная компонента jСМ┴ вектора плотности тока смещения jСМ оказалась вроде бы вообще излишней. Можно было бы, конечно, не акцентировать внимания на этом странном выявившемся обстоятельстве и просто проигнорировать роль радиальной компоненты jСМ┴ вектора плотности тока смещения jСМ, тем более что одна аксиальная компонента jСМ║ этого вектора уже в полной мере определила собой известное в науке магнитное поле H┴. Однако, с другой стороны, без радиальной компоненты jСМ┴ лишается смысла целостность физического представления о самом векторе плотности тока смещения jСМ , чем подвергается сомнению корректность записи некоторых известных уравнений электродинамики. Исследования показывают [10, 21, 72], что логический выход из обнаружившейся парадоксальной ситуации заключается в тривиальном следствии. Если одна компонента jСМ║ вектора плотности тока смещения jСМ обусловливает собой индукцию обычного магнитного поля
то и другая компонента этого же вектора jСМ┴_ должна обусловливать собой индукцию еще одного вида магнитного поля
Следовательно, в полном виде магнитные свойства токов смещения могут быть описаны только при учете существования двух видов магнитных полей, а не одного. Правильность данного вывода обнаружилась сразу же, как только второе магнитное поле H║ было учтено при анализе многочисленных парадоксальных ситуаций в электродинамике, описанных, например, в 3-й и 4-й частях данного обзора. При завершении к 1979 г. теоретических построений, автором была получена полная система дифференциальных и интегральных уравнений электродинамики для двух типов магнитных полей H┴ = rot A и H║ = –div A [22].
На этом первом этапе, еще до постановки автором проверочных экспериментов, имели место многочисленные открытые обсуждения развиваемых автором новых представлений электродинамики в Томске, Новосибирске, Киеве, Москве. В теоретическом плане возражения специалистов сводились, в основном, к общим рассуждениям о возможности дать объяснения многочисленным противоречиям и парадоксам электродинамики в рамках известных представлений, но без попыток представить какие-либо конкретные доказательства своим утверждениям. С удивительным упорством специалисты старались не замечать целостности и законченности предлагаемой электромагнитной теории двух типов магнитных полей и ее заметного преимущества по сравнению с известной и во многом противоречивой теорией. Для общего представления о разнообразии подходов специалистов к проблеме совершенствования электродинамики и существа их возражений ниже приведены типичные высказывания специалистов по предлагаемому автором новому подходу в электродинамике, которые имели место до постановки проверочных экспериментов.
1. "На первый взгляд радиальная составляющая тока должна приводить к появлению продольной составляющей магнитного поля, но при осевой симметрии суммарное продольное поле равно нулю."
Здесь рецензент ошибочно переносит обычное представление об известном поперечном (по распределению в пространстве) векторном магнитном поле на представление неизвестного в науке продольного (по распределению в пространстве) скалярного магнитного поля.
"Что касается взаимодействия движущихся зарядов с векторными и скалярными магнитными полями, то сопоставлять элементарные токи с движущимися зарядами, как это делает автор, нельзя, хотя бы потому, что последние характеризуются наличием в первую очередь электрических полей" (ТГУ, Томск).
По мнению рецензента, при учете взаимодействия полей и зарядов недопустимо учитывать "отдельно силы магнитного взаимодействия без электрического", чем подвергается сомнению известная применимость принципа суперпозиции к рассматриваемым электрическим и магнитным полям. Возражение рецензента основано, очевидно, на ошибочном убеждении в возможности разрешить парадоксы в магнитном взаимодействии движущихся элементарных зарядов в случае простого учета сил электрического взаимодействия между ними.
2. "Для столь радикальных изменений в современной физической картине мира нужны весьма веские основания, нужны серьезные научно аргументированные доказательства преимущества предлагаемой теории перед испытанной временем и, главное, практикой релятивистской электродинамикой" (ТГУ, Томск).
По мнению рецензента, представленных доказательств (см. теоретические противоречия в 4-й части обзора) оказывается еще недостаточно, чтобы поколебать "испытанную временем" релятивистскую электродинамику.
3. "Нарушение 3-го закона механики в электродинамике общеизвестно, однако существование скалярного магнитного поля недопустимо, так как введение этого поля в уравнения электродинамики сделает их неинвариантными со всеми вытекающими последствиями для всей релятивистской электродинамики" (ТГУ, Томск).
Рецензент (автор многих работ по релятивистским теориям!) является ярым сторонником релятивизма и формально-математических методов в физике со всеми вытекающими отсюда последствиями для противоречивой и парадоксальной электродинамики и явного формализма в отражении реальной действительности физического мира. Что касается неинвариантности уравнений электродинамики, то она обусловлена не столько допущением существования скалярного магнитного поля, сколько допущением реальности существования среды физического вакуума и учетом существования тривиальных эффектов запаздывающих потенциалов и деформации электрического поля движущегося заряда. Полная инвариантность уравнений электродинамики допустима только в абсолютно пустом нереальном пространстве СТО. В пустом пространстве СТО недопустимо существование любой среды, так как она сразу же асимметрирует любые реальные явления, на что неоднократно указывал Эйнштейн, автор этой теории. Обнаруживаемые же в настоящее время различные свойства физического вакуума в полной мере характеризуют его уже как реальную материальную среду.
4. "Наличие скалярного магнитного поля порождает силы, действующие на заряд, направленные по скорости заряда. Но ведь тогда тривиально следует самоускорение заряда в таких полях. И непонятно, почему до сих пор ни в одном ускорителе мира не обнаружен этот эффект". "В науке бывает так, что все неправы, а лишь кто-то один прав. Однако здесь заведомо не тот случай и моя категоричность (в отрицательном отношении к работе. — Г.Н.) оправдана". (ТГУ, Томск).
Если речь идет о самоускорении заряда, то рецензент ошибочно полагает, что собственное скалярное магнитное поле может ускорять заряд (аналогично, например, как в собственном векторном магнитном поле искривлять свою траекторию). Что же касается ускорения зарядов во внешних скалярных магнитных полях от других зарядов, то для реализации такого ускорения конструкции современных ускорителей просто не приспособлены. Тем не менее явление продольного магнитного взаимодействия безусловно присутствует и в современных ускорителях в виде разного рода побочных "нежелательных эффектов", обусловливая в значительной степени известные эффекты продольной неустойчивости ускоряемых заряженных частиц. Примером этому могут служить паразитные "краевые эффекты" индукции продольных токов в токопроводящей среде в МГД-генераторе.
5. "Если бы продольная магнитная сила существовала, то она давно была бы обнаружена в многочисленных лабораторных исследованиях". (ТПУ, Томск)
Надеяться на "случай" в науке, конечно, можно, однако и в данном случае необходимо, хотя бы отдаленно предвидеть и иметь хотя бы элементарные сведения о природе ожидаемой силы: где, каким образом и в каких случаях она может проявиться. Необходимо учитывать еще, что обнаружить запрещенную господствующей теорией силу непросто!
6. "Автор полностью исключает принцип дальнодействия, что противоречит, в частности, закону всемирного тяготения. Введенное автором там же понятие скалярного магнитного поля противоречит экспериментальным данным. Исправление уравнений Максвелла ничем не обосновано. В целом предложения не имеют ни научной, ни практической ценности". (ООФ АН СССР)
Оставляя на совести экспертной группы допущение принципа дальнодействия в гравитации, представленная рецензия отражает собой полное отрицание ее авторами как имеющихся в электродинамике трудностей и противоречий, так и необходимости каких-либо совершенствований современной теории.
Рассмотренные выше возражения специалистов отражают собой, с одной стороны, весьма противоположные точки зрения каждого из них на один и тот же предмет обсуждения, а с другой стороны, весьма однообразные и откровенные попытки оставить в современной электродинамике все без изменения. Однако приведенные возражения отражают собой только в определенной степени предвзятый отрицательный подход ряда специалистов к вопросам совершенствования современной электродинамики. В противоположность им некоторые специалисты высказывали достаточно полное понимание серьезной противоречивости известных методов современной электродинамики и необходимости их совершенствования. Очень близкую точку зрения к точке зрения автора высказал в своей работе [9] К. С. Демирчан. Автор этой работы является убежденным сторонником принципа близкодействия в электродинамике и считает, что корректное описание магнитных полей возможно только через одни токи смещения, так как только при этом удается получить корректную форму дифференциальных уравнений для точки. В свою очередь, это позволяет избежать известных трудностей в выявлении физической сущности уравнений электродинамики. Ряд специалистов (Томск, Новосибирск, Киев) одобрительно высказываются о необходимости совершенствования известных математических методов электродинамики, так как из-за чрезмерной формальности имеют место значительные трудности в их практическом использовании. Критическое отношение к уравнениям электродинамики высказывается, в основном, со стороны специалистов-практиков, которым постоянно приходится иметь дело с использованием этих уравнений для решения различных практических задач. Из их высказываний следует, что они давно уже убедились в существенной ограниченности уравнений Максвелла в их общепринятой записи и для своих конкретных практических задач они используют свои полуэмпирические методы расчетов (Новочеркасск). В процессе дискуссий обсуждались различные странные экспериментальные результаты, объяснений которым в рамках известных представлений найти не удается. Однако, признавая общую неудовлетворительность состояния в современной электродинамике, специалисты проявляют определенную осторожность при оценке различных теорий. В определении конкретных путей совершенствования электродинамики одни теоретические доказательства оказываются все же недостаточными. Поэтому в начале 1982 г., после 5-, 6- летнего периода апробации теоретической части работы, автором была поставлена серия целенаправленных экспериментов для обнаружения предсказываемого теорией явления продольного магнитного взаимодействия. Результаты проведенных экспериментов, как этого и следовало ожидать, оказались в полном согласии как с общими теоретическими выводами, так и с основными законами механики. В частности, было обнаружено, что при взаимодействии, например, перпендикулярных элементов тока поперечные силы F┴ Лоренца, действующие на одни отрезки тока, в полном соответствии с третьим законом механики, сопоставляются с равными и противоположно направленными продольными силами реакции F║, приложенными к другим отрезкам тока, и наоборот. И, тем не менее, даже при наличии экспериментальных доказательств существования еще одного вида продольного магнитного взаимодействия, даже полное соблюдение законов механики при учете еще одного вида магнитного взаимодействия — всего этого оказывается недостаточно, чтобы поколебать устоявшиеся представления сторонников современных методов в электродинамике. Для наглядного представления о существе возражений некоторых из этих специалистов ниже приведены их высказывания как по теоретической, так и по экспериментальной части работы.
7. "Приведенный пример, иллюстрирующий парадокс силового взаимодействия проводников с током, не является удачным подтверждением или даже иллюстрацией того, что предлагается автором. Дело в том, что рассматривается силовое взаимодействие проводников ограниченной длины с током, что является абстракцией и не имеет места на практике. Такое рассмотрение приводит к нарушению фундаментального принципа замкнутости электрического тока. На практике всегда имеет место взаимодействие контуров с током" (ВНИИЭМ, Москва).
Выводы рецензентов основываются на ошибочной точке зрения, что при допущении нарушения третьего закона механики в магнитных взаимодействиях элементов тока возможно устранение этих противоречий при переходе к суммарному результату взаимодействия всех рассматриваемых элементов замкнутых контуров. При допущении выполнимости принципа суперпозиции для магнитных полей и взаимодействий подобная точка зрения является заведомо ошибочной. Известно, что суммарный результат взаимодействия одного замкнутого контура с другим в практическом отношении определяется через взаимодействие результирующего магнитного поля от всех сторон одного контура с током с каждой из сторон другого контура с током. А так как применим принцип суперпозиции к полям, то суммарный результат взаимодействия замкнутых контуров всегда может быть представлен в виде эквивалентной суммы взаимодействия каждой пары сторон этих контуров, в магнитных взаимодействиях которых противоречия остаются. Интерпретации результатам проведенных автором многочисленных экспериментов рецензентами не дается.
8. "Претензии автора на открытие "неизвестного ранее в науке явления" лишены оснований и связаны, по-видимому, с незнанием того, что "в пределах изучения замкнутых постоянных токов сила взаимодействия элементов тока не может быть определена однозначно" (ЭНИН, Москва).
Рецензент акцентирует внимание, казалось бы, на полной бессмысленности выводов автора относительно существования еще одного вида магнитного взаимодействия. Однако, вопреки его желанию, из данного "аргументированного" довода его непосредственно следует, что современная электромагнитная теория в общем не способна определить однозначную силу взаимодействия даже между двумя, например, простейшими прямоугольными контурами с постоянным током. К сожалению, данные доводы рецензента во многом соответствуют действительности, если принять во внимание, что силу взаимодействия между контурами можно определить разными методами (через силу Лоренца, через энергию взаимодействия магнитных полей контуров, через энергию взаимодействия элементов тока одного контура с векторным потенциалом другого), которые в некоторых случаях приводят к заведомо разным результатам. Интерпретации результатам проведенных экспериментов рецензентом не дается.
9. "Задача определения взаимодействия токов разбивается на две...: а) определение магнитного поля произвольного тока и б) определение сил, действующих в заданном магнитном поле на помещенный в него ток (см. И Е Тамм. Основы теории электричества) В соответствии с этим принципом никакого нарушения третьего закона механики для постоянных токов нет, в том числе и для устройств так называемого "рельсотронного типа". Кажущееся его нарушение связано лишь с определением сил взаимодействия токов, как попарного взаимодействия их элементов, а не как действия всего магнитного поля на токи" (ИЭ АН УССР, Киев).
Если придерживаться предлагаемого рецензентами принципа, то П-образная рамка в опыте Ампера (см. эксперимент 1) приходит в движение за счет взаимодействия ее с суммарным магнитным полем контура, т. е. в том числе и с собственным магнитным полем П-образной рамки, что недопустимо законами механики. Предлагаемый "принцип" в принципе не может быть использован для объяснения результатов экспериментов 2, 3, 9, 12, 13, 29—34, 36 и не разрешает противоречий во взаимодействии замкнутых контуров друг с другом (см. эксперименты 4, 13,21, 27, 28—35).
10. "Нарушения третьего закона Ньютона нет — оно есть только для элементов тока (ну и что?) — надо читать Тамма. Автор не утруждает себя доказательством того, что выявленное устраняет нарушение закона" (ЛПИ, каф. ТОЭ, Ленинград).
Из-за предвзятого подхода рецензент не может понять того факта, что допущение нарушения третьего закона механики в магнитном взаимодействии микроскопических (перпендикулярных) элементов тока предопределяет собой, в полном согласии с принципом суперпозиции, необходимость этих же нарушений и в случае макроскопических перпендикулярных элементов контура (см. эксперименты 1—3, 5—21, 37—40, 43—48), а также подвижных элементов одного контура с другими замкнутыми контурами (см. эксперименты 4, 13, 20, 21, 25, 26, 32, 47, 48).
11. "Суть в существовании "аксиального поля" Н у движущегося заряда есть продольное поле Н, но не на оси его движения. Если открыто "скалярное магнитное поле", то это уже не магнитное поле, так как настоящее магнитное поле определяется именно через силу Лоренца" (ЛПИ, каф. ТОЭ, Ленинград).
Определение "настоящего магнитного поля" рецензент сопоставляет только с известной поперечной силой Лоренца, что отражает собой неполные представления о свойствах "настоящего магнитного поля". Между тем как учет полных свойств "настоящего магнитного поля" (см. теоретические противоречия 14, 15) сразу же обнаруживает существование еще продольной силы магнитного взаимодействия, существенно отличной от силы Лоренца. Как это ни парадоксально, но можно достоверно утверждать, что "настоящее магнитное поле" частично определяется еще и через продольную силу магнитного взаимодействия.
12. "Кажущееся нарушение третьего закона Ньютона при взаимодействии движущихся зарядов, скорости которых перпендикулярны друг другу (на один из зарядов действует магнитное поле другого в тот момент, когда этот другой находится в точке, где магнитное поле первого равно нулю), возникает из-за неправильного вычисления сил, действующих на заряды. Автор забывает, что магнитное поле — релятивистский объект и при вычислении его нужно учитывать изменения полей в зависимости от скорости. Рассматриваемую задачу проще всего решить, перейдя в систему координат, где один из зарядов покоится. В этой системе он сам не создает магнитного поля, а внешнее поле на него не действует (т.к. заряд покоится). Поэтому между зарядами будут действовать только электрические поля (конечно, измененные согласно преобразованию Лоренца), но — в полном согласии с механикой — равные и противоположно направленные" (редколлегия журнала "Природа").
Помимо того, что точка зрения рецензента расходится с известными представлениями о реальности нарушения третьего закона механики при магнитном взаимодействии перпендикулярных элементов тока (см. выше п. 3, 10), рецензент пытается желаемое выдать за действительное, полагая возможным избавиться от этого нарушения применением релятивистских методов. Однако если даже допустить применимость формальных (но симметричных) преобразований Лоренца к электрическим и магнитным полям перпендикулярно движущихся зарядов, то из явного отличия в исходных магнитных полях Н1 = 0, Н2 = 0 в системе второго заряда e2 , находящегося на траектории первого, от магнитных полей в системе первого заряда e2 (Н1 = 0, Н2 ≠ 0) непосредственно следует появление новых противоречий. Но ситуация здесь осложняется еще тем, что преобразования Лоренца для полей в рассматриваемом случае, когда исходные магнитные поля зарядов задаются в третьей покоящейся системе, оказываются в принципе уже неприменимыми, так как при перпендикулярном движении зарядов относительная скорость между ними определяется уже нелинейной зависимостью вида
13. "Автор предлагает, кроме обычного векторного поля H┴ = rot A, ввести поле ψ всегда можно сделать так, чтобы rot A' = 0" (редколлегия журнала "Природа").
Формальные представления рецензента о неоднозначности поля векторного потенциала не соответствуют однозначным экспериментальным результатам в опыте Аронова-Бома [17-20] и однозначным результатам в опытах 13, 27—34, 39, 40. Интерпретации результатам проведенных экспериментов рецензентом не дается.
14. "Дополнив эти аксиомы (закон Кулона, сила Лоренца, принцип суперпозиции) преобразованиями Лоренца для четырехмерных координат и импульс–энергии, приходим к преобразованиям Лоренца для полей, которые не приводят к выражению для скалярного магнитного поля движущегося заряда. И никакими ухищрениями в рамках классической электродинамики его получить нельзя. Введение автором токов смещения ничего не меняет, и при правильных вычислениях он должен был бы убедиться в отсутствии открытого им поля" (НГУ, Новосибирск).
Доводы этих рецензентов весьма показательны в отражении голого математического формализма современных методов в электродинамике, когда реальность существования неизвестного поля обосновывается не результатами анализа физических основ современной теории электромагнетизма и их изменения (см. теоретические противоречия 1—21), а всего лишь ссылками на следствия в применимости формализма релятивистских преобразований, причем только в рамках известных представлений и к заведомо известным полям. Голословные утверждения рецензентов по поводу предполагаемых ими "неправильных" вычислений токов смещений не в меньшей степени отражают формализм их подхода.
15. "Давно и хорошо известно, что никаких противоречий между третьим законом Ньютона и законом Ампера для отрезков проводников (т.е. движущихся заряженных частиц!) не существует — в системе заряженных частиц сохраняется суммарный импульс частиц и электромагнитного поля (см. И. Е. Тамма), в этом и состоит "выполнение третьего закона Ньютона" для проводников с током. Эти вопросы подробно разобраны в классическом учебнике, только их нужно внимательно прочитать" (НГУ, Новосибирск).
Данная точка зрения рецензентов отражает укоренившиеся ошибочные представления о возможности разрешения противоречий путем учета реакции электромагнитного излучения (см. ниже п. 16). В частном случае равномерного и прямолинейного движения взаимодействующих зарядов электромагнитное излучение отсутствует, а противоречия с законами механики остаются.
16. "Нарушение принципа равенства действия и противодействия для элементов тока отмечалось во многих фундаментальных работах по теории электричества. Однако в случае постоянных токов, по необходимости являющихся замкнутыми, это нарушение третьего закона Ньютона связано лишь с представлением сил взаимодействия токов, как попарного взаимодействия их элементов. Силы же взаимодействия двух замкнутых контуров удовлетворяют принципу равенства действия и противодействия".
"В общем случае переменного электромагнитного поля... доказан обобщенный закон сохранения полного (механического и электромагнитного) количества движения Так как закон сохранения количества движения эквивалентен закону равенства действия и противодействия, то тем самым... доказана и справедливость этого последнего закона в его обобщенной форме (см. И. Е. Тамма)" (ИЭ АН УССР, Киев).
Нарушение принципа равенства действия и противодействия в попарном взаимодействии элементов тока, с точки зрения рецензентов, вполне допустимо для современной теории электромагнетизма.
Удовлетворение же принципу равенства действия и противодействия для случая взаимодействия замкнутых контуров, как показывают исследования, основывается на допущении, что действие на одни элементы первого контура без противодействия на другой контур компенсируется действием на другие элементы второго контура без противодействия на первый. В результате таких допущений действительная сила взаимодействия между замкнутыми контурами оказывается заниженной. Следовательно, выполнение третьего закона механики в магнитном взаимодействии замкнутых контуров, в рамках известных в электродинамике представлений, достигается вовсе не за счет устранения известных противоречий для сил взаимодействия между одними элементами контуров, а всего лишь за счет компенсации их такими же противоречиями для сил взаимодействия между другими элементами этих же контуров.
Исследования показывают, что при доказательстве обобщенного закона используются только потенциальные функции (см. (24) 5-й части обзора) магнитного взаимодействия, отражающие собой только частный случай магнитного взаимодействия параллельных элементов тока (см. теоретические противоречия 12—15), заведомо удовлетворяющих третьему закону механики. Не говоря уже о том, что в этом случае вывод для плотности пондеромоторных сил в магнитном поле является недостаточно корректным, так как не учитываются взаимодействия перпендикулярных элементов тока (см. (25), (26) 5-й части обзора). Использование потенциальных функций уже допускает возможность существования явления продольного магнитного взаимодействия между элементами токов системы, когда они находятся на одной прямой. Кроме того, в общем случае нестационарных электрических и магнитных полей, в доказательствах обобщенный тензор натяжения Т формально допускается как суперпозиция тензоров натяжения в стационарных электрическом и магнитном полях, что заведомо исключает учет реакции переменных электромагнитных полей взаимодействующих элементов тока, в том числе и перпендикулярных элементов. В случае же рассмотрения ускоренно движущихся зарядов переменные электромагнитные поля излучения от этих зарядов обусловливают появления еще сил реакции, однако эти силы приложены, прежде всего, к тем зарядам, которые излучают эти электромагнитные поля, на которые действуют ускоряющие силы от других зарядов. Между тем как другие заряды, которые оказывают силовое действие на излучающие заряды без эквивалентного противодействия с их стороны (случай взаимодействия перпендикулярно движущихся зарядов), силам реакции от излучения практически не подвержены.
17. "Автор исходит из неверной позиции, рассматривая силовое взаимодействие элементов тока как физически реальное, поэтому не замечает, что способ проверки формул, выбранный им (см., например, теоретические противоречия 12-15), не является корректным.
Безусловно сомнительными являются и утверждения автора о существовании силы (пондеромоторной), продольной по отношению к току, а также о проделанных им якобы экспериментах" (редколлегия журнала "Известия вузов. Электромеханика").
Сомнения рецензентов в корректности выбранного автором способа проверки формул для силового взаимодействия токовых элементов легко проверить, если провести количественные вычисления. Убеждения же рецензентов в невозможности обнаружения тех экспериментальных результатов, которые действительно были наблюдаемы, весьма показательны в отражении степени их консерватизма в этом вопросе.
18. "Эксперименты, выполненные автором, ни в коей мере не могут служить для критики известных положений электродинамики и не требуют для объяснения наблюдаемых результатов введения каких-либо новых законов" (ЭНИН, Москва).
Это все, что было сказано рецензентом после его знакомства с теорией и с результатами многочисленных экспериментальных наблюдений. Своих пояснений к экспериментам рецензент не дает.
19. "Неправомерно объяснение взаимодействием только продольным. Надо смотреть, что делается в кюветах: там ток имеет поперечные составляющие, и они определяют все дело" (ЛПИ, каф. ТОЭ, Ленинград).
По мнению рецензента, наличие поперечных токов в жидкости обусловливает появление сил, действующих не на жидкость, как это следовало бы полагать, а на продольный ток в подвижных проводниках. Более того, из экспериментов 9—13, 31 видно, что на поперечные токи в жидкости действуют силы, которые смещают жидкость в направлении, противоположном наблюдаемому перемещению подвижного проводника, частично препятствуя его движению.
20. "Нет сомнения, что при анализе экспериментальных результатов (выяснения причин смешения проводников вдоль своей оси) пропущены какие-то эффекты, позволяющие дать объяснение в рамках "известных" законов электродинамики. Например, в эксперименте (см. 4, 20, 21 обзора) движение проводников вдоль оси может быть объяснено электростатическими пондеромоторными силами (пропорционально квадрату электрического поля), действующими между концами проводников. Все напряжение или его значительная часть в этом опыте падает на электролите. К сожалению, описание эксперимента не содержит полной информации, позволяющей оценить возможные эффекты" (НГУ, Новосибирск).
Пытаясь объяснить эксперименты в рамках известных представлений, рецензенты готовы учесть любые второстепенные и побочные эффекты, игнорируя при этом явные, в рамках известных представлений, силы F┴ действия магнитного поля тока подвижных проводников на токи поперечных проводников неподвижных контуров. Равные и противоположно направленные этим силам тривиальные силы реакции, если не подвергать сомнению справедливость третьего закона механики в электродинамике, оказываются направленными как раз вдоль оси подвижных проводников и т. д.
Таковы, в общих чертах, доводы и возражения специалистов, сомневающихся в необходимости каких-либо дополнений или совершенствований современных методов электродинамики. Однако авторитетно высказанные доводы этих специалистов, как правило, никогда не доводились до детальных теоретических выкладок, устанавливающих хотя бы близкое правдоподобие их. Да это и не удивительно, если принять во внимание, что даже для давно известных в физике электромагнитных парадоксов в литературе отсутствуют какие-либо приемлемые количественные пояснения, которые устраняли бы их парадоксальность. Из приведенного выше анализа становится ясным, что в рамках известных представлений корректных теоретических выкладок, показывающих возможность устранения парадоксальных ситуаций в электродинамике, в принципе невозможно получить без существенных изменений укоренившихся в электродинамике представлений. Именно по этой причине многие парадоксы в электродинамике имеют уже свою историю, обросшую, как говорится, большой "бородой", т. е. различными безуспешными попытками переосмысливания и разрешения их. Для многих специалистов в прошлом парадоксы в электродинамике были своеобразным пробным камнем в познании действительной физической сущности электромагнитных явлений. Эти парадоксы не потеряли своего интереса для пытливых исследователей и в настоящее время [88—93]. Однако вместо переосмысливания и разрешения противоречий и парадоксов в электродинамике некоторые из особо консервативно настроенных специалистов электродинамики, в том числе видные доктора наук, предпринимали все усилия для полной дискредитации новых развиваемых в электродинамике направлений вплоть до обращения в редакции журналов с рекомендациями не публиковать эти материалы (как это было сделано, например, одним из членов редколлегии видного журнала «Физика. Известия вузов»). Не в силах дать аргументированные возражения, они просто препятствовали возможности широкого обсуждения полученных результатов. По их мнению, ситуация в современной электродинамике является вполне удовлетворительной и публикация материалов, которые ломают укоренившиеся в электродинамике представления, "может нанести серьезный вред государству".
В настоящее время, в век научного и технического прогресса, любые выявляющиеся перспективы в развитии новых направлений в науке и технике, казалось бы, без промедления должны быть подвергнуты тщательному исследованию путем широкого обсуждения их в научных дискуссиях, публикациях. Однако в действительности обнаруживаются разного рода трудности именно в организации подобных коллегиальных обсуждений. А если где и были организованы такие обсуждения, то они организовывались, в основном, по инициативе самих авторов новых развиваемых направлений, что говорит об определенной инертности специалистов к восприятию каких-либо принципиально новых идей в науке. Проявление подобной инерции у многих специалистов вряд ли может вызвать удивление, если принять во внимание, что во многих популярных и научных публикациях усиленно пропагандируется точка зрения, что основные положения современной науки во всех ее областях имеют, в общем, уже вполне завершенный вид. Ну а если это так, то открыть что-либо новое можно только на базе уже известных и устоявшихся научных положений при каком-то, например, незначительном новом дополнении их. Именно этим можно объяснить безуспешные попытки некоторых специалистов-теоретиков найти объяснения парадоксальным экспериментальным результатам только в рамках известных укоренившихся представлений и упорное стремление их оставить в современной электродинамике все без изменений. Отношение к "парадоксальным" экспериментальным фактам специалистов-практиков несколько иное. Большой интерес у них вызвали предложенные автором конструкции новых устройств, принцип работы которых основан на использовании неизвестных ранее в науке продольных магнитных сил. Некоторые из этих конструкций защищены авторскими свидетельствами. Работоспособность устройств подтверждена многочисленными экспериментами и на моделях. Материалы перспективных заявок на изобретения [62—64, 91—100] обсуждались в НИИ на научных семинарах. Например, обсуждению материалов заявки на устройство нового типа униполярного генератора на скалярных магнитных полях были посвящены семинары в НИИ г. Харькова (экспериментальная лаборатория ЭНИН) и Москвы (ЭНИН, Экспериментальная станция ИВТ АН СССР). Общее мнение специалистов-практиков сводится, в общем, к тому, что не следует дожидаться того времени, когда специалисты-теоретики смогут договориться наконец, какие магнитные силы — новые или старые — действуют в устройствах и как их следует называть, а уже сейчас необходимо проводить более серьезные экспериментальные исследования новых открывающихся перспектив в электродинамике. Специалисты-теоретики же продолжают настаивать на необходимости отыскания объяснений наблюдаемым экспериментальным явлениям в рамках обычных общепринятых представлений. По их мнению, ломка укоренившихся в электродинамике представлений — слишком большая цена устранению выявляемых в электродинамике незначительных, на их взгляд, противоречий и парадоксов и что следует все же пытаться найти им обычное объяснение. При этом акцент делается, в основном, на выявленные автором в последнее время "парадоксальные" экспериментальные результаты, хотя значительно большее их количество давно известных и не менее серьезных остаются в электродинамике необъясненными и просто предаются уже забвению. Анализируя социологические основы развития новых идей в науке уже в наше время, польский социолог Збигнев Больнар (1975 г.) пишет, что "... ученые в наше время с огромным упорством обороняют устоявшиеся схемы, отмежевываясь от всего нового". Еще более определенно высказался по этому поводу Томас Кун, который пишет, что "... наиболее поразительной чертой проблемы нормальной науки является то, в насколько малой степени стремится она к получению чего-либо существенно нового как в теоретической области, так и в исследовательской". Уместно вспомнить здесь еще высказывание К. Э. Циолковского, который писал: "Смеялись и отрицали немало. Это легко и приятно. Но какой позор и сейчас лежит на человечестве, которое душило великое, избивало и уничтожало то, что потом оказывалось благодательно для него самого. Когда избавимся и мы, современники, от этого гибельного для нас порока". Применительно к словам К. Э. Циолковского аналогичная ситуация в какой-то степени имеет место в настоящее время и относительно признания в электродинамике второго типа магнитного поля.
Многие специалисты, которые с самого начала в категорической форме отрицали возможность существования второго магнитного поля и выступали против любых изменений в электродинамике, вынуждены в настоящее время пересматривать свои позиции. Специалисты, которые сначала полностью отрицали возможность существования продольных магнитных сил и отказывались даже дискутировать на эту тему, впоследствии негласно начинают повторять те эксперименты, в которых эти силы действительно обнаруживаются.
В последнее время интерес к проблеме векторного потенциала и второго магнитного поля существенно возрос. В 1972 г. была опубликована теоретическая работа Солунина А. М. (ИвГУ, Иваново) [79].
Смысл предложенного автором обобщения уравнений электродинамики в тензорном выражении заключался в том, что, вопреки установившимся представлениям, предлагалось отказаться от условий лоренцовской калибровки на потенциалы поля. Идея автора была достаточно смелая, однако пути реализации ее оказались недостаточно обоснованными. В известные в электродинамике уравнения Максвелла вида
левую ее часть просто вводится дополнительный компенсирующий член ∂β∂σAα , т.е.
Однако в подобной записи, как это очевидно, одно из уравнений (103), (104) является явно неравенством. Тем не менее из обобщения уравнений движения заряженной частицы в электромагнитном поле для силы взаимодействия движущегося заряда е с магнитными полями автором получена зависимость
в которой явно фигурирует уже и вторая пространственная производная векторного потенциала А. Тем не менее излишняя математизация и не совсем корректные допущения не позволили автору осознать физическую сущность полученной им зависимости, которая полностью соответствовала зависимости (23) 4-й части этого обзора.
В 1976 г. Синельниковым Е.М. и Синельниковым Д.Е. (Новочеркасск) для устранения противоречий в законе силового взаимодействия элементов тока была предложена зависимость [29]
которая отражает собой только потенциальную часть формулы (23) 4-й части обзора. Формула (106) исключала возможность взаимодействия перпендикулярных элементов тока, что явно противоречило экспериментальным наблюдениям. Однако, с другой стороны, из (106) прямо следует возможность существования магнитной силы, направленной вдоль направления тока. Ограниченность формулы (106), очевидно, вынудила авторов в 1978 г. предложить уже новую формулу [30]:
которая представляла собой формулу Ампера [27]
дополненную еще двумя членами. Данная формула (107), как и формула Ампера (108), также устанавливала существование продольной силы магнитного взаимодействия. Однако в формуле (107), как и в формуле Ампера (108), сила магнитного взаимодействия между параллельными элементами тока имела уже удвоенное значение, что с практической точки зрения является также неприемлемым. В 1976 г. на Международном симпозиуме по теории информации (Ленинград) Авраменко Р. Ф., Грачев Л. П., Николаева В. И. выступили с докладом о возможности использования физического поля векторного потенциала для практических целей передачи информации в случаях Е = 0 и В = 0 [80]. В 1980 г. эти же авторы опубликовали статью [81], в которой также акцентируется внимание на возможности существования продольных электромагнитных полей векторного потенциала и возможности практического использования этих полей в биоэнергетике.
Основываясь на анализе различных магнитных взаимодействий, в 1980 г. Алешинский В. Г. предложил еще более совершенную формулу [28]:
которая по записи практически совпадала с формулой (23) 4-й части обзора. Отличие заключается только в неизменном знаке у последнего члена (109), что не искажает закона взаимодействия перпендикулярных элементов тока, но исключает взаимодействие элементов тока, находящихся на одной прямой.
В 1982 г. Солуниным А. М. была опубликована работа "R-электро-динамика" [32], в которой представлен еще один математический подход к анализу основ современной электродинамики Если в обычной F-электродинамике уравнения для потенциалов играют только вспомогательную и второстепенную роль, то в предлагаемой автором R-электродинамике они являются уже исходными при построении уравнений поля, т.е.
Вместо антисимметричного тензора Fαβ вводится тензор
Тогда уравнения для потенциалов поля принимают вид
Исследования автора привели его к выводу, что между движущимися зарядами и элементами токов существуют только потенциальные силы взаимодействия
Причем записи (113) автор придает несколько иной эквивалентный вид:
Представляется интересным отметить тот момент, что исследования автора привели его к выводу о возможности существования еще скалярного поля
которое, к сожалению, он не решился назвать магнитным.
В 1984 г. Гейдт В.В. (ВЦ СО АН СССР, Новосибирск) в своих теоретических исследованиях также пришел к выводу о возможности существования дополнительного члена продольного магнитного взаимодействия в формуле Лоренца [31]. Используя формализм тензорно-конформных преобразований, он получил зависимость для силы, действующей на движущийся заряд, которая в первом приближении соответствует формуле (23) 4-й части данного обзора.
В 1984 г. опубликована статья Труханова К. А. "Векторный потенциал электромагнитного поля" [82], в которой рассматривается возможность воздействия полей векторного потенциала Земли, Солнца на биологические объекты и биосферу в глобальном масштабе применительно ко всей Земле в целом. Приводятся интересные оценки полей векторного потенциала Земли которые на 1—2 порядка меньше её магнитных полей. Однако имеются некоторые особенности полей векторного потенциала Земли в характере меньшего спада с расстоянием и их распределения в пространстве. Особенно акцентируется внимание на существование в Земле скрытых тороидальных источников поля векторного потенциала, которые магнитными приборами не регистрируются. Проблема векторного потенциала оценивается в глобальном масштабе применительно даже ко всей Вселенной. Физическая сущность поля векторного потенциала обосновывается положительными результатами опытов Аронова-Бома. В статье автор упоминает о положительных результатах опытов Мерееро, в которых обнаруживается воздействие поля векторного потенциала на ток в сверхпроводнике, а также на ход ядерных реакций.
Таким образом, уже многие авторы и разными путями пришли, практически, к одним и тем же выводам, что поле векторного потенциала имеет реальную физическую сущность и что должно существовать еще явление продольного магнитного взаимодействия. В начале 1982 г. автором настоящего обзора была поставлена серия прямых экспериментов по обнаружению явления движения проводника вдоль направления тока в нем. В 1982 г. в печати были опубликованы результаты опыта Грано [3, 41, 42], в котором дается описание явления движения медного проводника в ртути вдоль направления тока в нем. В 1983 г. автором обзора был поставлен, по сути дела, уже классический вариант опыта Аронова-Бома. Вместо ускоренных электронов, которые использовались в опыте японских физиков [17], были использованы электроны проводимости подвижного проводника, размещенного по оси замкнутого намагниченного тороида в его поле векторного потенциала. При пропускании тока через проводник был обнаружен продольный магнитный эффект выталкивания или втягивания подвижного проводника по оси тороида вдоль направления в нем тока. В 1984 г. Околотиным В С. и Румянцевым Д Е. был перепроверен опыт Грано [43] и установлено, что геометрия конца подвижного проводника имеет второстепенное значение в обнаруживаемом эффекте, так как покрытие конца проводника токонепроводящим лаком приводит к заметному увеличению эффекта. В 1984 г. Солуниным А М. и Костиным А В. был поставлен уже прямой классический аналог опыта Аронова-Бома с электронным пучком по оси тороида и показано существование явления изменения скорости электронов в поле векторного потенциала тороида [65].
В последнее время проблема векторного потенциала и второго магнитного поля стала предметом дискуссий и обсуждений на научных семинарах. В 1984 г. в ВЦ СО АН СССР (Новосибирск) состоялся научный семинар "Новые методы электродинамики и приложимость их к геофизике", на котором были заслушаны доклады Гейдта В В. и Николаева Г. В.. В 1985 г. автор был приглашен в ИвГУ (г. Иваново) на межинститутский научный семинар "Электродинамические опыты и их интерпретация в рамках теории Максвелла", на котором выступил с двумя докладами по теоретической и экспериментальной части работы.
В 1986 г. в ВЦ СО АН СССР был проведен объединенный межинститутский семинар "Новые методы электродинамики и приложимость их к геофизике", на котором были заслушаны доклады Гейдта В В. (Новосибирск), Николаева Г. В. (Томск), Дубровского В. А. (Москва), Солунина А. М. (Иваново). Планируется проведение нового научного семинара с приглашением более широкого круга заинтересованных специалистов. Проведенные научные дискуссии и обсуждения показали актуальность проблемы векторного потенциала и второго магнитного поля и приложимость ее ко многим направлениям научных исследований.
1. В научной литературе, в общем, известно, что третий закон механики в электродинамике нарушается. Однако, к сожалению, не все авторы пособий по электродинамике и монографий как в прошлом, так и в настоящем считали необходимым упоминать об этом малоприятном факте, так как в этом вопросе много неясного и противоречивого. Если же авторы не могут дать каких-либо новых пояснений по этому вопросу, то находят лучшим вообще не упоминать о нем. В результате же знакомства с такими источниками по электродинамике может действительно создаться впечатление, что никаких нарушений третьего закона механики в электродинамике вообще нет. И именно такие утверждения как раз и проскальзывают у некоторых рецензентов. Однако те же рецензенты, которые знакомы, в какой-то степени, с данной противоречивой ситуацией в электродинамике, ссылаются в основном на книгу И. Е. Тамма [13], в которой изложены некоторые пояснения к этому парадоксу. В книге И. Е. Тамма, в частности, говорится: "В случае постоянных токов, по необходимости являющихся замкнутыми, это нарушение третьей аксиомы Ньютона связано лишь с представлением сил взаимодействия токов как сил попарного взаимодействия их элементов.... Силы же взаимодействия двух замкнутых токов удовлетворяют принципу равенства действия и противодействия". Ссылаясь на столь авторитетное высказывание, не вникая в смысл доказанного, рецензенты полагают, что вопрос о взаимодействии токов является уже окончательно решенным и не подлежащим дальнейшей дискуссии. Конечно, авторитет автора книги достаточно большой, и если интересы познания действительной физической сущности явления не ставить на первое место, то таким авторитетом можно легко прикрыться как непроницаемым щитом, что в действительности иногда имело место. В чем же физический смысл приводимых в книге И. Е. Тамма доказательств и можно ли считать, что эти доказательства действительно устраняют известную в электродинамике парадоксальную ситуацию с нарушением третьего закона механики? Прежде всего, следует обратить внимание на тот факт, что в книге И. Е. Тамма, в общем, не отрицается существование в электродинамике серьезных противоречий с третьим законом механики для случая "попарного" взаимодействия отдельных элементов тока. И, в частности, шестью строками выше взятой из книги И. Е. Тамма ссылки прямо указывается, что "особенно же резко проявляется нарушение принципа равенства действия и противодействия (подчеркнуто в книге!) в том случае, если, например, dS1 параллельно R12, а dS2 перпендикулярно R12 (случай перпендикулярных элементов тока). В этом случае |dS1xR12| = 0, и поэтому F12 = 0, тогда как |dS2xR12| ≠ 0 и F21 ≠ 0; элемент dS1 (тока) испытывает силу со стороны элемента dS2 (тока), но сам на него не действует". Следующие же за этим выводы автора книги относительно случая "постоянных токов, по необходимости являющихся замкнутыми...", на которые решили сослаться рецензенты, отражают собой лишь попытку автора книги уйти от явных (и не отвергаемых им же) противоречий с третьим законом механики в электродинамике, но уже для случая замкнутых токов, причем не без помощи, в общем, формальных математических допущений и априорных заключений. Следовательно, в книге И. Е. Тамма нет никаких доказательств, что парадоксальная ситуация с нарушением третьего закона механики в электродинамике для случая элементов тока разрешена и не является актуальной.
Что же касается приводимых в книге доказательств о возможности уйти от этой парадоксальной ситуации, если рассмотреть взаимодействие замкнутых контуров, то предметом обсуждения как раз и должны стать примененные при доказательствах формально-математические методы и априорные допущения. Для большей достоверности обратимся к конкретному примеру.
Рассмотрим простейший пример магнитного взаимодействия двух расположенных в одной плоскости прямоугольных контуров АВСД и А'В'С'Д' (рис. 1).
Чтобы определить действие "магнитного поля" одного контура АВСД на ток другого контура А'В'С'Д', необходимо найти суммарное магнитное поле Н0 контура АВСД в точках вдоль сторон другого контура А'В'С'Д' с током, однако это определение возможно осуществить с помощью известной интегральной зависимости
отражающей физический принцип суперпозиции. Согласно этому принципу, игнорирование которого недопустимо для специалиста, суммарное действие всего "магнитного поля" Н0 контура АВСД на токи в сторонах А'В', В'С', С'Д', Д'А' контура А'В'С'Д'
складывается из действия магнитных полей токов каждой стороны контура АВСД на токи в сторонах А'В', В'С, С'Д', Д'А' контура А'В'СД', т. е.
Более того, в реальном случае при определении суммарной силы F0 (3) в конкретной практической задаче приходится определять именно эти многочисленные интегралы, отражающие не что иное, как попарное магнитное взаимодействие сторон контуров, так как другого способа определения воздействия всего "магнитного поля" контура АВСД на токи в сторонах контура А'В'С'Д' в физике просто неизвестно. Таким образом, зависимость (3) отражает действие всего "магнитного поля" Н0 контура АВСД на токи другого контура, однако анализ этой зависимости в рамках известных представлений о взаимодействии тока с магнитным полем сразу же обнаруживает странности. Во-первых, члены 1 и 11 справа вообще равны нулю. Кроме того, попарные члены 3 и 9, 5 и 7, 13 и 15 также дают равную нулю суммарную силу взаимодействия. Так что сила взаимодействия F (3) между замкнутыми контурами будет определяться всего только 8-ю членами зависимости (3), т. е.
другими словами, действием магнитных полей НАВ, НВС, НСД, НДА всех четырех сторон контура АВСД (или действием всего "магнитного поля" Н0 контура) только на две стороны В'С' и Д'А' замкнутого контура А'В' С'Д'. Уже на этом этапе, причем в рамках общепринятых представлений, обнаруживается парадоксальная ситуация, заключающаяся в том, что действие всего "магнитного поля" Н одного контура распространяется почему-то не на все проводники с током другого контура, а только на два проводника В'С' и Д'А'. Так как результирующее действие на токи двух других сторон А'В' и С'Д' контура А'В'С'Д' равно нулю, то вполне очевидно, что суммарная сила F0 (4) магнитного действия не изменит своего значения, если токи в сторонах А'В' и С'Д' вообще будут исключены из рассмотрения. Например, если токи в сторонах В'С', Д'А' представить в виде движущихся заряженных проводников (или пучков заряженных частиц), то действие на эти токи (пучки) со стороны всего "магнитного поля" Н0 замкнутого контура АВСД как раз и определится зависимостью (4) в полном соответствии с известными представлениями о законах магнитного взаимодействия. Однако если при этом попытаться решить обратную задачу и в рамках тех же известных представлений определить теперь суммарное "магнитное поле" Н' двух отрезков тока в сторонах В'С', Д'А' и определить действие этого "магнитного поля" Н0' на токи контура АВСД, то сразу же обнаруживаем, что суммарное действие F0' определится теперь только четырьмя не равными нулю членами:
и что по величине эта сила F0' (5) уже не соответствует силе F0' (4). Вновь налицо грубое нарушение третьего закона механики, причем для случая взаимодействия всего "магнитного поля" контура с постоянным током с помещенными в его поле отрезками другого тока. Возникает вопрос, чем вызвано появление этого противоречия? Если вновь вернуться к выражению (4), то можно обнаружить, что на отрезок тока А'Д' контура А'В'С'Д', например, действуют магнитные поля от всех четырёх сторон контура АВСД и создают при этом силу взаимодействия, направленную по прямой, соединяющей рассматриваемые контуры. Если же вспомнить законы механики, то мы должны, очевидно, ожидать, что на все четыре стороны контура АВСД должна быть распределена равная и противоположно направленная реакция со стороны магнитного поля отрезка тока А'Д' контура А'В'С'Д'. Однако если получить аналогичное (4) выражение для силы взаимодействия магнитных полей сторон контура А'В'С'Д' со сторонами контура АВСД, то неожиданно устанавливаем, что сторона А'Д' своим магнитным полем создает реакцию вдоль направления прямой, соединяющей рассматриваемые контура, только на две стороны ВС и ДА контура АВСД, а не на все 4 стороны, как этого следовало бы ожидать в согласии с законами механики. В частности обнаруживается, что сторона А'Д' своим магнитным полем на токи в сторонах АВ и СД контура АВСД вообще не действует вдоль прямой, соединяющей данные контура. То есть не создает той реакции, которая должна быть с учетом выполнимости законов механики. Следовательно, если допустить, что законы механики должны выполняться, то на стороны АВ и СД контура АВСД должны действовать еще 4 дополнительные силы реакции от сторон А'Д' и В'С' контура А'В'С'Д', которые в выражении (4) просто не отражены из-за ограниченности используемых представлений о законах магнитного взаимодействия. В свою очередь, если учитывать дополнительные силы реакции полностью, то каждый из попарных членов 5 и 7, 13 и 15 в выражении (4) окажется уже не равным нулю. При этом все стороны контура А'В'С'Д' (а не две стороны А'Д' и В'С') будут подвержены уже действию со стороны всех же сторон контура АВСД без каких-либо противоречий.
Таким образом, равный нулю вклад членов 5, 7, 13, 15 в выражении (4) как раз и обусловлен ограниченностью используемых общепринятых представлений о законе магнитного взаимодействия. В результате проведенного анализа становится также понятным, что удовлетворение третьему закону механики в магнитном взаимодействии одного замкнутого контура с другим, в рамках известных представлений, обусловлено всего лишь тем, что при рассмотрении действия одного контура на другой полностью игнорируется продольная реакция на его боковые стороны со стороны другого контура, существование которой является необходимым при условии выполнимости третьего закона механики. И, наоборот, при рассмотрении действия второго контура на первый, опять же, полностью игнорируется продольная реакция уже на его боковые стороны со стороны первого контура. Так как в противодействии и действии сторон контуров игнорируется существование равных по величине и одинаковых по природе продольных магнитных сил реакций, то равенство действия и противодействия во взаимодействии замкнутых контуров, в общем, соблюдается, но при несколько заниженной общей силе взаимодействия между ними. Между тем как с учетом выполнимости третьего закона механики в магнитном взаимодействии сторон контуров выполнимость условия равенства действия и противодействия будет просто естественным условием, но только при несколько увеличенной суммарной силе взаимодействия между рассматриваемыми замкнутыми контурами. Следовательно, можно уже однозначно утверждать, что в рамках известных представлений удовлетворение третьему закону механики в магнитном взаимодействии замкнутых контуров достигнуто за счет грубого искажения действительной физической сущности явления и, более того, некоторого изменения ее величины.
Следует отметить, что из самого факта возможности грубого нарушения третьего закона механики в магнитном взаимодействии перпендикулярных элементов тока непосредственно следует, что в силу выполнимости принципа суперпозиции такое же грубое нарушение третьего закона механики следует ожидать и в магнитном взаимодействии, опять же, перпендикулярных, но уже макроскопических отрезков тока, составляющих, например, реальный замкнутый контур, что в действительности и имеет место. Ну а если же это так, то принципиальный подход к вопросу устранения любых противоречий с третьим законом механики в электродинамике должен основываться, прежде всего, на устранении этих противоречий в исходных предпосылках этой теории, допускающих возможность таких нарушений в магнитном взаимодействии попарных элементов тока.
2. Отстаивая возможность устранения нарушения третьего закона механики в электродинамике переходом к замкнутым токам, как это показано в книге И. Е. Тамма, рецензенты никогда не упоминают о том, что формализм математических доказательств этого перехода основан на переходе от лоренцовской функции взаимодействия между сторонами контуров к потенциальной функции взаимодействия, из которой явно следует возможность существования отрицаемого рецензентами явления продольного магнитного взаимодействия. Прикрываясь авторитетом книги в тех случаях, когда поднимается вопрос о нарушениях законов механики в электродинамике, рецензенты стараются просто обходить молчанием достаточно корректные, но формальные по существу выводы автора книги в том случае, когда поднимается вопрос о существовании продольных магнитных сил, направленных вдоль тока. Голословно отрицая возможность существования продольных сил магнитного взаимодействия, рецензенты почему-то стараются уже не ссылаться на авторитет книги И. Е. Тамма, а сетуют уже на отсутствие в физике экспериментальных доказательств этого явления. А между тем, если быть последовательным, рецензентам следовало бы, прежде всего, дать разъяснение выводам И. Е. Тамма, из которых следует явно не лоренцевский закон взаимодействия между элементами dl1, и dl2 замкнутых контуров:
Аналогичные записи для сил взаимодействия элементов тока используются и в других работах [83]. Для полного представления о существе зависимости (6) проведем анализ представленного в книге И. Е. Тамма (стр. 228) перехода от непотенциальной функции взаимодействия к потенциальной.
Рассмотрим взаимодействие замкнутого контура АВСДКМ с током J1 с магнитным полем Н2 от элемента dl2 тока J2 (рис. 2).
Линейный элемент dl2 тока J2 выбран таким образом, что он расположен на одной прямой со стороной СД замкнутого контура и параллелен сторонам АВ и КМ. В магнитном поле Н2 элемента dl2 тока J2 на любой элемент dl1 тока J1 замкнутого контура будет действовать сила Лоренца
Определим работу, совершаемую замкнутым контуром с неизменным током J1 в магнитном поле Н2 при его виртуальном перемещении δx вдоль стороны ДС. В этом случае для работы перемещения любого элемента dl1 контура можно, очевидно, записать
Общая же работа δA, связанная с перемещением всех элементов контура L с током J1, будет равна
где | δx x dl1 | = δS1 — есть элемент площади, описанной элементом dl1 при его виртуальном перемещении δx.
С учетом (9) для работы 6А можно еще записать
то есть интегрирование можно проводить уже только по сторонам ДК, МА, ВС, так как другие стороны магнитного потока ΔФ от магнитного поля Н2, по условию, не пересекают. Записи (10) можно придать еще вид
Из рис. 2 видно, что магнитные потоки Ф2 , Ф4 , Ф6 локализуются, в основном, около тех сторон контура, перемещением которых совершается работа δА2, δА4, δА6, причем вклад в работу δА каждой из этих сторон определяется величиной силы (7), действующей на элемент dl1 этих сторон и направленной вдоль направления перемещения δx. Следовательно, напрашивается вывод, что магнитное взаимодействие замкнутого контура АВСДКМ с магнитным полем Н2 элемента dl2 тока J2 обусловлено, в основном, взаимодействием его сторон ДК, МА, ВС, перемещением которых как раз и совершается работа δA (9). Однако можно показать, что равенство (10) для работы δA, т.е. выражение
количественно не изменится, если допустить, что поток ΔФ изменяется не около сторон ДК, МА, ВС, а внутри всего замкнутого контура L, охватывающего собой поверхность S, т.е.
Но в последнем случае, используя теорему Стокса, для (13) можно записать
Принимая во внимание, что для векторного потенциала А2 от элемента dl2 тока J2 справедлива запись
для работы δA' (14) окончательно устанавливаем
Если учесть, что скалярное произведение под интегралом не равно нулю только для сторон АВ, СД, КМ, то выражение (16) оказывается эквивалентным выражению
из которого следует, что магнитное взаимодействие замкнутого контура АВСДКМ с магнитным полем Н2 элемента dl2 тока J2 обусловлено, в основном, взаимодействием уже сторон СД, КМ, АВ этого контура с векторным потенциалом А2 элемента dl2 . Причем во взаимодействии с элементом dl2 тока J2 участвует даже сторона СД замкнутого контура, лежащая на одной прямой с элементом dl2, между тем как обычное лоренцевское взаимодействие между ними вообще исключается. Из анализа (9) и (13) можно сделать уже вывод, что допущение (13), в общем, является, с математической точки зрения, достаточно корректным, однако с физической точки зрения переход от (9) к (13) нельзя считать корректным, так как он приводит к существенному изменению физической сущности рассматриваемого явления. Формальный характер сделанных в (13) допущений заключается в том, что действующие на стороны замкнутого контура АВСДКМ действительные магнитные силы Лоренца F (7) оказались распределенными по сторонам контура уже по другому закону. Так как изменение потока ΔФ (10) в замкнутом контуре L стало безотносительным к сторонам этого контура, то закон Лоренца попарного взаимодействия элемента dl2 тока J2 с элементами dl1 тока J1 замкнутого контура, противоречащий третьему закону механики, заменяется уже не противоречащим третьему закону механики потенциальным взаимодействием этих же элементов в другой их комбинации. Однако никакого реального физического смысла подобная замена не имеет. Например, если такую же замену осуществить для двух взаимодействующих контуров (см. выше п/п 1 этой части), то можно заметить, что если первоначально магнитное взаимодействие между контурами было обусловлено частично потенциальной частью лоренцевского взаимодействия (первый член справа):
и неполностью непотенциальной частью (не учитывается реакция во взаимодействии перпендикулярных сторон контуров), то после замены взаимодействие оказывается обусловленным уже полностью потенциальной частью взаимодействия, но зато при полном отсутствии непотенциального взаимодействия между перпендикулярными сторонами контуров. Как в первом, так и во втором случаях физика взаимодействия между замкнутыми контурами отражается неполностью.
3. Большое внимание в дискуссиях с рецензентами занимала проблема, связанная с явлением движения П-образного проводника, и проблема так называемых "рельсотронных двигателей". Сущность проблемы, которая была описана еще Ампером [27], заключается в том, что одними поперечными лоренцевскими силами корректного объяснения явлению найти не удается. Несмотря на то, что парадоксальность ситуации с П-образным проводником в электродинамике остается, в общем, давно известной, в дискуссиях рецензенты предпринимают усиленные попытки дать этому явлению непротиворечивое объяснение, причем в рамках известных представлений. В своих доводах рецензенты, в частности, утверждают, что "задача определения воздействия токов разбивается на две...: а) определение магнитного поля произвольного тока и б) определение сил, действующих в заданном магнитном поле на помещенный в него ток".
На основании этих общих рассуждений о действии всего "магнитного поля" на токи делается вывод, что "никакого нарушения третьего закона механики для постоянных токов нет, в том числе и для устройств так называемого "рельсотронного типа". Для того чтобы разобраться в существе парадоксальной ситуации, рассмотрим ряд конкретных примеров.
Рассмотрим явление движения прямолинейного проводника 3 в электродинамическом двигателе "рельсотронного типа" (рис. 3).
Для достоверности будем оперировать конкретными числами, что длина стороны АВ (1,2) равна L = 300 см, а длина стороны ВС (3,4) равна l = 30 см. В замкнутой цепи создается электрический ток величиной J = 400 А. Поперечная сила Лоренца F┴ магнитного давления на проводник 3 определяется вычислениями в рамках известных представлений:
и измеряется динамометром. Для определения суммарной силы F3, действующей на проводник 3, определим сначала, согласно общепринятым правилам, действие магнитных полей Н1, Н2, Н4 проводников 1, 2, 4 на элемент тока J dl3 проводника 3
где Н1, Н2 , Н4 — суммарные магнитные поля отдельно от тока J в проводниках 1, 2, 4 в точке нахождения элемента dl3 проводника 3.
Однако если в противоположность известным в электродинамике представлениям в выражение (20) дописать еще один член
учитывающий взаимодействие элемента dl3 проводника 3 с собственным магнитным полем Н3 проводника 3, то подобная запись будет находиться, очевидно, в явном противоречии с известными законами механики, так как собственное магнитное поле Н3 проводника 3 не может принимать участия в поступательном перемещении этого же проводника. Следовательно, для суммарной силы F, действующей на весь подвижный проводник 3 со стороны магнитных полей Н1, Н2, Н4 неподвижных проводников, корректная запись должна, очевидно, иметь вид
Подставляя в (22) численные величины L = 300см, l =30 см, J = 400 А, для силы F3 устанавливаем
Ставим эксперимент [39], замеряем силу F3, действующую на проводник 3, динамометром и находим, что она действительно равна F3 = 35 г. Из соответствия расчетов результатам эксперимента заключаем, что использованные в расчетах представления о поперечных силах Лоренца F┴ (19) и суммарной силе F3 (22), действующей на подвижный проводник 3, являются достаточно верными. С другой стороны, дополнительно убеждаемся в ошибочности допущения (21). Из сопоставления сил взаимодействия F3/1, F3/2 боковых сторон 1, 2 с подвижным проводником 3 с силой F3/4 взаимодействия удаленного проводника 4 с подвижным проводником 3 находим, что сила F3/4 в 2000 раз меньше сил F3/1 + F3/2.
Обращаем эксперимент, оставляя проводник 3 в покое, а П-образному проводнику (из проводников 1, 2, 4) предоставляем возможность двигаться в обратную сторону (рис. 4).
Используя физические представления, заложенные в (22), для силы dF124, действующей на элементы dl1, dl2, dl4 подвижных проводников 1, 2, 4 с током J со стороны магнитного поля Н3 неподвижного проводника 3, находим
Откуда для суммарной силы F124 , действующей на проводники 1, 2, 4 П-образной рамки, получаем
Так как силы F1/3 и F2/3 перпендикулярны к проводникам 1 и 2 и компенсируются наличием жесткой связи между этими проводниками, то для (25) окончательно находим
Подставляя в (26) численные величины L = 300 см, l = 30 см, J = 400 А, для результирующей силы F124, действующей на П-образный проводник, устанавливаем
Ставим эксперимент [39] и замеряем силу F124, приложенную к П-образному проводнику 1, 2, 4 и в результате измерения устанавливаем, что эта сила равна F = 35 г. Из несоответствия расчетов результатам эксперимента заключаем, что использованные в расчетах представления об одних поперечных силах Лоренца (19), действующих на подвижный П-образный проводник, являются недостаточными. Дополнительно можно отметить, что в рамках известных представлений об одном векторном магнитном поле и явлении поперечного магнитного взаимодействия обнаруживаемое противоречие является принципиально неразрешимым. И тем не менее, несмотря на явную ограниченность известных представлений, попытки обойти трудности в электродинамике окольными путями продолжаются. Нетрудно показать, что если в описываемом выше эксперименте допустить невозможное, с точки зрения законов механики, и предположить, что на сторону 4 П-образного проводника оказывают давление еще магнитные поля и от жестко связанных с ним боковых проводников 1, 2, то суммарная сила F'124, действующая на П-образный проводник, оказывается равной F'124 = 35 г, что как раз и наблюдается в эксперименте. Именно к подобной интерпретации результатов эксперимента вынужден был прийти сам автор этого эксперимента [39], так как другого выхода из противоречия найти не мог. К сожалению, подобную же интерпретацию результатов эксперимента с П-образным проводником пытались защищать и некоторые из рецензентов, грубо игнорируя известные положения механики, что внутренние силы между проводниками П-образной рамки не могут быть причиной поступательного движения этой рамки.
4. Другая группа рецензентов в попытках уйти от противоречий в экспериментах с П-образным проводником и "рельсотронными" двигателями ссылается на применимость к этим явлениям известной потенциальной зависимости для энергии контура
из которой действительно можно найти как силу, действующую на подвижный проводник 3 (см. рис. 3)
так и равную и противоположно направленную силу реакции, действующую на неподвижный П-образный проводник. Исследования показывают, что величины этих сил действительно соответствуют реально наблюдаемым в эксперименте силам. Однако применительно к подвижному проводнику 3 "рельсотронного" двигателя зависимость (29) не позволяет получить непротиворечивый ответ относительно конкретного места приложения сил реакции от подвижного проводника. Вопрос о месте приложения сил реакции приобретает в настоящее время актуальное значение в связи с тем, что в "рельсотронных" пушках силы реакции оказываются уже соизмеримыми с предельно допустимыми для конструкции силами.
Кроме того, в случае неподвижных частей контура из зависимости (29) вообще невозможно определить известные действующие в контуре статические магнитные силы. Главное же возражение против использования зависимости (29) заключается в том, что эта зависимость вообще не затрагивает собой проблемы парадокса с "рельсотронными" двигателями и, более того, находится в явном противоречии с действующими в контуре известными лоренцевскими силами. Особенно наглядно ограниченность зависимости (29) обнаруживается применительно к "рельсотронным" двигателям, у которых размер рабочего контура не изменяется (см. эксперименты 43, 44 3-й части обзора). Один из таких оригинальных экспериментов был осуществлен на кафедре электрических машин ТПУ (г. Томск), когда через ось, находящуюся на двух подшипниках, пропустили электрический ток (постоянный или переменный), подведя его к внешним кольцам подшипников (рис. 5).
В случае симметричного подвода тока (рис. 5, А) ось "двигателя" начинает раскручиваться в любую сторону после первого толчка. При асимметричном (рис. 5, В) — "двигатель" начинает работать без предварительной раскрутки. В данном реально наблюдаемом в эксперименте явлении при постоянной угловой скорости вращения оси на подшипниках размеры контура, а следовательно и его индуктивность L, не изменяются, и зависимость (29) оказывается в принципе неприменимой. Анализ работы устройств такого типа показывает, что движущими силами в них являются непотенциальные поперечные силы Лоренца, приложенные к радиальным токам вращающегося якоря, между тем как продольные силы реакции приложены к токам в токоподводящих "рельсах".
5. При взаимодействии перпендикулярных элементов тока поперечная сила Лоренца F┴ от известного магнитного поля Н┴, действующая на один элемент, компенсируется равной и противоположно направленной продольной силой реакции от другого типа магнитного поля Н║, приложенной ко второму элементу, разрешая известный в электродинамике парадокс с третьим законом механики. Возражая против подобной интерпретации и отвергая возможность существования второго типа магнитного поля, некоторые из рецензентов утверждают, что "в положениях автора принцип равенства действия и противодействия в действительности не выполняется, поскольку направления сил, приложенных к двум элементам тока, не находятся на одной прямой". Следует отметить, что постановка вопроса о справедливости принципа равенства действия и противодействия в таком виде не совсем корректна. Как известно из литературы [84], сущность третьего закона механики Ньютона основывается на двух основополагающих утверждениях, фундаментальность которых различна. Первое утверждение, фундаментальное значение которого является определяющим, гласит, что для двух взаимодействующих частиц (тел) силы, действующие на них, равны по величине и противоположны по направлению. Данное утверждение определяет фундаментальную сущность третьего закона механики и применимо для всех видов взаимодействий как потенциальных, так и непотенциальных. Условие выполнимости первого утверждения третьего закона механики Ньютона математически записывается в виде
Второе утверждение, справедливость которого ограничивается механическими взаимодействиями и взаимодействиями через потенциальные силовые поля, гласит, что сила действия и сила противодействия находятся на одной прямой. Условие выполнимости второго утверждения третьего закона механики Ньютона математически записывается в виде
Как известно из литературы, силовое поле Е (или Н и т.д.) называется потенциальным, если для этого поля выполняется условие
В свою очередь, сила взаимодействия частиц в потенциальных полях называется потенциальной силой и определяется выражением
Для двух взаимодействующих частиц в потенциальных полях оказываются справедливыми оба утверждения третьего закона механики (30), (31). Взаимодействия частиц, подчиняющиеся (30) и (31), называются центральными взаимодействиями, а силы — центральными силами.
Однако, кроме потенциальных полей, в природе существуют еще поля непотенциального типа, например поля А, Н┴, Е и т. д., для которых условие (31) явно невыполнимо, так как невыполнимо условие (32). Например, в случае одиночного движущегося с ускорением заряда для полей Н┴ и Е имеем
Для полей непотенциального типа (34), (35), а также при наличии у частиц внутренних векторных характеристик (дипольных моментов, спинов и т. д.) и в случае релятивистских скоростей [84] "первое утверждение F12 = –F21 , содержащееся в третьем законе механики (30), сохраняет силу, однако второе утверждение 
— оказывается несправедливым. Это означает, что силы взаимодействия между частицами в этих случаях перестают быть центральными (направленными по прямой, соединяющей частицы)".
Таким образом, фундаментальный принцип третьего закона механики — принцип равенства и противоположной направленности действия и противодействия (30) — должен оставаться справедливым для любых известных в природе видов взаимодействий, между тем как, в рамках известных представлений, в электродинамике имеют место грубые нарушения этого принципа как в магнитных взаимодействиях элементарных зарядов и элементов тока в контуре, так и в магнитных взаимодействиях токов с замкнутыми контурами и замкнутых контуров между собой. Кроме того, в рамках известных представлений, при выполнимости условия (30) и невыполнимости (31), делать выводы о невыполнимости в целом третьего закона механики недопустимо.
Для наглядного представления о физической сущности непотенциальных полей, нарушающих условие (31), рассмотрим для примера, взаимодействие непотенциального вихревого электрического поля Ẽ (35) ускоренно движущихся зарядов замкнутого кругового контура 1 с зарядами аналогичного же кругового контура 2 (рис. 6).
Приложение ускоряющей силы FДВ к зарядам одного контура 1 вызывает индукцию вихревого электрического поля Ẽ , которое создает силы реакции FР1 и FР2 на зарядах контура 1 и 2. Причем сила реакции FР2, приложенная к зарядам второго контура 2, не находится на одной прямой с силой ускорения FДВ, приложенной к зарядам первого контура 1. Однако суммарная сила реакции (FР1 + FР2) равна и противоположно направлена ускоряющей силе FДВ.
6. Рассмотрим еще одно противоречивое следствие известных формальных методов электродинамики, используемых в книге И. Е. Тамма (стр. 370, 380) для определения пондеромоторных сил магнитного поля из выражений для энергий
Ссылаясь на доказательства, приведенные в книге, рецензенты ошибочно полагают, что данные выражения для энергии взаимодействия (36), (37) полностью эквивалентны. Выводы их основываются только на приводимых в книге доказательствах без каких-либо попыток их анализа. Сущность же этих доказательств основывается на том, что из зависимости (37) для полной энергии взаимодействия
подстановкой
находится
При этом, с учетом
для (40) окончательно устанавливается (в вакууме)
где поверхностный интеграл по бесконечной поверхности полагается равным нулю. В рамках известного в электродинамике формализма, казалось бы, корректным образом устанавливается полная эквивалентность (38) и (42) Однако в действительности соответствия между данными зависимостями не существует. Для того чтобы показать это, выделим из (38) и (42) члены магнитного взаимодействия UА и UH:
Предположим, что нас интересует энергия взаимодействия двух элементов тока J1dx1 и J2dx2 или элементарных зарядов e1 и e2. В этом случае в (43) интеграл будет равен нулю по всему пространству интегрирования за исключением объемов δV1 и δV2, занимаемых элементами токов J1dx1 и J2dx2:
или что то же
Учитывая
для (46) можно записать
Принимая же во внимание
для (48) устанавливаем
что соответствует полной энергии взаимодействия между двумя движущимися зарядами e1 и e2. Нетрудно теперь показать, что энергия собственного магнитного поля элемента тока J1dx1 будет
Применительно к энергии магнитного поля электрона, принимая во внимание
получаем
т. е. энергия магнитного поля δWА (54) тождественно равна кинетической энергии электрона. Однако известно [85-87], что для собственной энергии магнитного поля δWН электрона, согласно зависимости (42), имеем
Соответственно и для энергии магнитного взаимодействия δU'А (44) между движущимися зарядами e1 и e2 получаем
Правильность результата (56) может быть доказана непосредственными вычислениями, однако интегралы в (56) просто не берутся. Оценить же значение интегралов (56) можно легко, заменив функцию для магнитного поля 
несколько увеличенной функцией 
, т.е. для любой точки интегрируемого пространства положить Н' > Н. В этом случае для левой части (56) будем иметь
что эквивалентно (51). Из проведенной оценки непосредственно следует, что при условии Н < Н' выражение для энергии δU'А (56) будет иметь заведомо меньшее значение по сравнению с выражением δU"H (57).
Таким образом, выражение для энергии WН (36) действительно не эквивалентно известному выражению для энергии WА (37). Однако возникает вопрос, где же допущена ошибка при, казалось бы, корректном переходе от (38) к (42)? Нетрудно заметить, что важную роль в этом переходе имеет уравнение (39). Выше же во 2-й части обзора уже указывалось на наличие существенной ограниченности данного уравнения в рамках формализма одного магнитного поля. В частности, применительно к незамкнутому току и одиночному движущемуся заряду запись вида (39) уже не представляет собой уравнения, а является просто неравенством. Но в таком случае становится вполне понятным, что если при переходе от (38) к (42) использовано выражение (39), которое является, по существу, неравенством, то выводы об эквивалентности выражений для энергий (38) и (42) нельзя считать корректными.
7. Положительные результаты опытов Аронова-Бома никем уже не оспариваются, однако специалисты отрицают возможность классической интерпретации этих опытов, полагая, согласно устоявшимся представлениям, что это явление только квантовой природы. В связи с этим некоторые из этих специалистов проявляют определенное предвзятое критическое отношение к попыткам интерпретации опытов типа Аронова-Бома эффектом продольного магнитного взаимодействия. Они ошибочно полагают, что в рамках известных представлений из положительных результатов опыта Аронова-Бома вовсе не следует возможность существования продольного силового эффекта и тем более второго типа магнитного поля. А следовательно, эти опыты вообще нельзя считать экспериментальным доказательством существования как явления продольного магнитного взаимодействия, так и второго магнитного поля. Между тем, в противоположность мнению специалистов, можно показать, что, даже не прибегая к помощи каких-либо дополнений и изменений положений электродинамики, то есть находясь в рамках известных представлений, существование явления силового продольного магнитного взаимодействия может быть непосредственно установлено как раз из положительных результатов опыта Аронова-Бома. Выше, в 4-й части обзора, при анализе теоретических противоречий 14, 15 было уже показано, что, не выходя из рамок известных представлений, необходимость существования явления продольного магнитного взаимодействия легко может быть установлена из хорошо известных в электродинамике зависимостей. Ниже будет дано еще несколько вариантов доказательств необходимости существования явления силового продольного магнитного взаимодействия движущегося по оси токового тороида заряда с полем векторного потенциала в опыте Аронова-Бома, причем полученных также в рамках только известных представлений.
Предположим, что мы имеем подвешенный на тонких нитях идеальный токовый тороид с суммарным осевым током J0 и (для простоты расчетов) без ферромагнитного сердечника (рис. 7). Все магнитное поле тороида HT ≠ 0, как известно, сосредоточено внутри него, между тем как вне тороида существует только не равное нулю поле векторного потенциала AT ≠ 0. Рассмотрим движущийся со скоростью V по оси тороида в его поле векторного потенциала AT электрический заряд q. Не выходя из рамок известных представлений, необходимо определить, какие магнитодинамические силы могут действовать в этом случае на движущийся электрический заряд.
1) Из известных представлений о лоренцевском магнитном взаимодействии на движущийся по оси тороида заряд q никаких магнитных сил действовать не должно:
так как вне тороида магнитное поле равно нулю HT ≡ 0. Согласно с (58), принимая во внимание, что токовый тороид с движущимся зарядом не взаимодействует, получим, что и реакция на тороид со стороны движущегося заряда по известным законам механики также должна быть равна нулю. В результате устанавливаем, что тороид не изменит своего состояния покоя на нити подвеса.
Однако, оставаясь в рамках известных представлений, из дальнейших рассуждений находим, что собственное магнитное поле Нq движущегося заряда q во всем окружающем его пространстве, в том числе и внутри тороида, не равно нулю Hq ≠ 0. Но в таком случае, согласно известным представлениям, на токи тороида будут действовать тривиальные лоренцевские магнитные силы давления
Причем равные и противоположно направленные лоренцевские магнитные силы F┴ , действующие на осевые токи J0 тороида, будут компенсироваться его жесткой конструкцией, между тем как попарные силы Лоренца F┴ действующие на радиальные токи JР тороида на его торцах, дают не равную нулю результирующую силу, направленную по его оси. Под действием этой реальной магнитной силы тороид отклонится на подвесе, т. е., согласно известным представлениям, тороид будет испытывать силу магнитного давления от налетающего на него движущегося заряда q. Но тогда становится вполне очевидным, что, согласно известным законам механики, на налетающий на тороид электрический заряд q будет действовать равная и противоположно направленная продольная сила реакции F║ ≠ 0, которая будет тормозить заряд q, уменьшая скорость его движения.
На первый взгляд, выявленная ситуация, казалось бы, является явно парадоксальной, так как одним известным способом мы устанавливаем, что движущийся заряд q с токовым тороидом взаимодействовать не должен. Между тем как другим известным же способом устанавливаем существование между ними тривиальных магнитных сил взаимодействия. Из двух взаимоисключающих утверждений, полученных при корректном соблюдении известных законов электродинамики, предпочтение следует отдать тому, которое устанавливает существование не нулевого результата, так как в противном случае пришлось бы подвергнуть сомнению корректность известного и хорошо проверенного в электродинамике закона взаимодействия токов с магнитным полем. Нулевой же результат (58) при этом можно отнести, например, к частному случаю либо к случаю, когда не учтены какие-то дополнительные, но, опять же, известные силы.
2) Принимая во внимание, что магнитное поле Нq в пространстве около движущегося заряда q не равно нулю во всем окружающем его пространстве, в том числе и внутри токового тороида, то, согласно известным в электродинамике представлениям, для энергии взаимодействия WH магнитных полей HT и Hq, внутри тороида можно записать (HT ≠ 0, Hq ≠ 0)
где ΔV — объем внутренней полости тороида.
Из (60) находим, что энергия взаимодействия WH магнитных полей HT и Hq внутри тороида не равна нулю и является явной функцией от расстояния R между движущимся зарядом q и тороидом, так как магнитное поле Hq, внутри тороида зависит от расстояния R заряда до тороида. Если же это так, то для силы взаимодействия (действия и противодействия) между движущимся зарядом q и токовым тороидом непосредственно устанавливаем
Силе FH (61) можно дать и конкретную физическую интерпретацию. Изменяемый в тороиде дополнительный магнитный поток Фq от магнитного поля Нq движущегося заряда q уменьшает величину суммарного магнитного потока Ф0 в тороиде:
в результате чего в пространстве около тороида индуцируется вихревое электрическое поле индукции Ẽ , согласно уже другой известной зависимости:
Направление вихревого электрического поля индукции Ẽ в пространстве около тороида будет при этом таково, что оно своим действием будет стремиться увеличить ток J0 в тороиде и в то же время тормозить влетающий в тороид электрический заряд q. Следовательно, вновь, без введения каких-либо представлений о новых полях и взаимодействиях, непосредственно устанавливаем, что взаимодействие движущегося заряда q с токовым тороидом не равно нулю.
3) Из известных в электродинамике представлений [13] непосредственно устанавливаем, что энергия взаимодействия WА движущегося заряда q с полем векторного потенциала AT тороида определяется зависимостью
Так как поле векторного потенциала AT в пространстве около тороида не равно нулю AT ≠ 0 и меняет свою величину при изменении расстояния до тороида, то из выражения WА (64) для силы F║' продольного взаимодействия движущегося заряда q с полем векторного потенциала А непосредственно находим
Следует отметить, что из потенциальной зависимости (65) определяется как сила действия на токовый тороид, так и сила противодействия на движущийся заряд. Следовательно, вновь, без каких-либо изменений укоренившихся представлений в электродинамике, между движущимся зарядом и токовым тороидом однозначно устанавливается существование явления продольного магнитного взаимодействия.
Можно показать, что к аналогичному же результату можно прийти в том случае, если рассмотреть полную производную векторного потенциала AT тороида в точке нахождения движущегося со скоростью V заряда q:
Действие не равного нулю вихревого электрического поля ẼT (66) на движущийся электрический заряд q в этом случае может быть определено зависимостью
Так как действие силы F║" (67) совпадает с направлением движения заряда q, то сила взаимодействия является продольной.
4) Рассмотрим взаимодействие движущегося заряда q с полем векторного потенциала тороида с позиции принципа относительности. Перейдем в систему отсчета, связанную с движущимся электрическим зарядом q. В этом случае заряд q будет рассматриваться как покоящийся, а токовый тороид, индуцирующий векторный потенциал AT, будет движущимся в направлении к заряду q. Так как векторный потенциал AT тороида в точке нахождения покоящегося заряда q будет изменяться во времени, то это вызовет появление в точке нахождения заряда q вихревого электрического поля Ẽ, определяемого известной в электродинамике зависимостью:
Действие же индуцированного вихревого электрического поля Ẽ на покоящийся электрический заряд q, в свою очередь, вызовет появление силы
действующей на заряд q в направлении вдоль оси тороида и вдоль направления его движения.
Таким образом, основываясь на положительных результатах опыта Аронова-Бома и оставаясь в рамках известных представлений, как наглядно показано выше, принципиально разными способами оказывается вполне возможным вновь доказать необходимость существования неизвестного ранее в науке явления продольного магнитного взаимодействия. Откуда следует, что экспериментально обнаруживаемые явления силового эффекта взаимодействия движущихся по оси токового тороида электронов с полем векторного потенциала в опытах типа Аронова-Бома действительно подтверждают собой реальность существования явления продольного магнитного взаимодействия. Ограниченность же проведенных выше доказательств проявляется в том, что все они устанавливают, в общем, разные по величине силовые эффекты взаимодействия. Например, в первом случае рассматривается взаимодействие движущегося заряда q с перпендикулярными радиальными токами тороида JP, но игнорируется взаимодействие этого же заряда с параллельными осевыми токами J0 тороида. Во втором случае рассматривается взаимодействие векторных магнитных полей заряда H┴q и тороида H┴T, но игнорируется взаимодействие скалярных магнитных полей заряда H║q и тороида H║T. В третьем случае мы имеем обычное потенциальное взаимодействие F║' (65) движущегося заряда q с параллельными токами J0 тороида, при котором полностью исключается взаимодействие с перпендикулярными радиальными токами JP тороида. В четвертом случае сила F║''' (69) не учитывает взаимодействия движущегося заряда q со скалярным магнитным полем Н║ от векторных потенциалов АР1 и АP2 противоположных радиальных токов JP тороида. Дело в том, что сумма векторных потенциалов АР1 и АP2 от радиальных токов на оси тороида равна нулю:
между тем как суммарное скалярное магнитное поле Н║P от этих же векторных потенциалов АР1 и АP2 на оси тороида не равно нулю:
Если принять во внимание суммарное скалярное магнитное поле Н║0 от векторного потенциала А0 осевых токов тороида и суммарное скалярное магнитное поле Н║P от векторных потенциалов АР1 и АP2 радиальных токов тороида, то для полной силы взаимодействия движущегося заряда я с токовым тороидом, в рамках новых представлений, будем иметь
Из сравнения выражений для силы FT (59), F║H, (61), F║' (65), F║'' (69) с суммарной силой F║° (72) обнаруживаем, что все эти выражения дают несколько заниженное по сравнению с F║° значение силы. Из явно же отрицательного результата Fq (58) можно заключить, что известные, укоренившиеся в электродинамике представления о законах магнитного взаимодействия и одних поперечных магнитных силах Лоренца, применительно к описанию конкретного электромагнитного явления реальной действительности, являются заведомо ограниченными.
Представленный в обзоре анализ сложившейся в современной электродинамике противоречивой и парадоксальной ситуации нельзя считать полностью исчерпывающим. Можно было бы подвергнуть анализу еще ряд других исходных положений, противоречивых следствий, необъяснимых явлений современной теории электромагнетизма, которые тоже могут иметь определенную доказательную силу. Можно было бы также и дальше, находясь в рамках известных противоречивых представлений, отыскивать новые противоречия и парадоксы в современной электромагнитной теории (и их, несомненно, можно будет найти!), но нужно ли заниматься таким бесконечным анализом противоречивых следствий и парадоксов теории, если уже накопленных известных фактов как в теоретической, так и экспериментальной областях столько много, что дальнейший поиск их является уже просто нерациональным. Если же принять во внимание еще, что рано или поздно прогресс в этой области науки все же приведет нас к установлению действительно физической и непротиворечивой теории, то тем более необходимо считать малополезной трату времени на поиск и анализ новых противоречивых следствий современной теории электромагнетизма. В настоящее время является уже настоятельно необходимым сконцентрировать усилия всех специалистов на обсуждение новых развиваемых направлений в электродинамике и на поиски той новой непротиворечивой электромагнитной теории, которая устранит, наконец, все известные противоречия и парадоксы электродинамики. При этом основные выявленные до настоящего времени в современной электродинамике известные многочисленные противоречия и парадоксы не только не потеряют своего первоначального значения, но и приобретут особую актуальность, выполняя роль определенных испытательных тестов для новых развиваемых электромагнитных теорий. Прежде всего, новая электромагнитная теория должна устранить все известные теоретические противоречия и явные количественные расхождения, часть которых отражена в 3-й части обзора. Аналогично тому как, например, количественные расхождения в определении силы и энергии взаимодействующих заряженных частиц, полученные в рамках известных противоречивых представлений, устраняются предлагаемым возможным вариантом новой электромагнитной теории, в рамках представления двух типов магнитных полей, векторного полного магнитного поля, градиентных полей векторного потенциала или деформированных электрических полей. Кроме того, новая электромагнитная теория должна легко и естественным образом объяснить все выявленные до настоящего времени известные экспериментальные противоречия и парадоксы электродинамики, аналогично тому как, например, устраняются они в рамках новых представлений двух типов магнитных полей, векторного полного магнитного поля, градиентных полей векторного потенциала и деформированных электрических полей. Конечно, не исключается возможность еще других новых теоретических подходов в рамках известного уже в электродинамике математического формализма одного магнитного поля H = rot A или формального поля векторного потенциала в виде А' = А + Φ и т. д. Однако проведенный в обзоре анализ в достаточно полной мере показывает существенную ограниченность и явную бесперспективность этого формализма.
Приводимые в обзоре общефизические и теоретические выводы и экспериментальные доказательства реальности существования, кроме известного в науке векторного магнитного поля H┴ = rot A, еще скалярного магнитного поля H║ = –div A, в достаточно полной мере отражают естественную взаимодополняемость и единство природы этих полей. Полученная общефизическая и логическая завершенность представления о полных магнитных свойствах движущегося заряда, в свою очередь, привела к установлению возможности построения достаточно строгой и непротиворечивой электродинамики двух типов магнитных полей. И тем не менее, с точки зрения далекой перспективы, даже при явных положительных сторонах, предложенный новый формализм двух типов магнитных полей, а также более полные представления о векторном полном магнитном поле и градиентных электрических полях являются в значительной степени абстрактными и еще недостаточно физическими подходами. Новые теоретические подходы в электродинамике могут быть в достаточной степени действительно физическими только в том случае, если теория будет рассматривать те физические процессы, которые связывают заряд и индуцируемое им электрическое поле с физическим вакуумом окружающего нас реального пространства, а также будет учитывать характер изменения этой связи в состоянии движения электрического заряда в физическом вакууме и т.д. Следовательно, в настоящее время является настоятельной необходимостью концентрация всех усилий специалистов на отыскание именно этой физической взаимосвязи электрического заряда и индуцируемого им электрического поля со средой физического вакуума реального пространства. Необходимо решить, наконец, проблему избавления электродинамики, оптики, механики и всей физики вообще от вынужденного использования в этих областях науки абстрактных по своей сущности нефизических представлений о принципе дальнодействия. Определение природы физического вакуума, выяснение физических свойств вакуума как особой материальной среды, учет ее дискретной и зарядовой структуры [67—70] и внутренних динамических свойств позволит поставить на повестку дня обсуждение таких актуальных вопросов современной физики, как выяснение конкретной природы явления передачи всех видов взаимодействий на расстояние, физики явления распространения электромагнитных, гравитационных и других видов волновых процессов в пространстве, выяснение природы электрического, магнитного, гравитационного и других видов полей и конкретной физики этих полей в их способности концентрировать значительную потенциальную энергию в пространстве. И наиболее интересными проблемами физики физического вакуума является проблема определения динамических характеристик вакуумной среды [26, 76, 77], динамики дискретной структуры и зарядовых свойств, определение вида уравнений состояния и электродинамических уравнений для самой вакуумной среды и т. д.
Необходимо отметить исключительно важную роль среды физического вакуума в глобальном масштабе применительно ко всему окружающему нас околоземному, космическому и метагалактическому пространству [23, 24]. Несомненно, важную роль среда физического вакуума будет играть в установлении единой физической теории материальных тел, сред и полей. Необходимо уже открыто признать, что проблема физического вакуума окружающего нас реального пространства является в настоящее время одной из актуальнейших проблем всей современной физики.
