Конспект книги: пункты 17–31

Ацюковский В. А. Эфиродинамические основы электромагнетизма, 2-е изд. М.: изд. Энергоатомиздат, 2011 – 188 с.

Упомянутые лекции взяты из источника:

Ацюковский В. А. Эфиродинамическая картина мира. Цикл лекций 2000-2001 гг. Москва, «Петит» 2010, 540 с.

Оглавление

1 Краткая история эфира. 3

2 Недостатки известных гипотез, теорий и моделей эфира 6

3 Эфирный ветер. Реальность и фальсификация 6

4 Методология эфиродинамики. 8

5 Пути вскрытия внутренних механизмов явлений 9

6 Строение эфира. 10

7 Определение численных значений параметров эфира 11

8 Формы движения эфира 16

9 Строение газовых вихрей 22

10 Энергетика газовых вихрей 25

11 Образование и структура тороидальных газовых вихрей. Образование винтового движения 29

12 Движение газа в окрестностях тороидального вихря 31

13 Сущность силовых воздействий газовой среды на тела 33

14 Взаимодействие частиц, как вихрей 36

15 Ядерное и электромагнитное взаимодействия 39

16 Что такое "поле"? 43

17 Что такое эфир для электромагнетизма? 43

18 Как устроен протон, нейтрон, атом водорода? 45

19 Что такое электрон? 47

20 Структура свободного электрона 47

21 Что такое электрическое поле? 49

22 Что такое магнитное поле? 50

23 Электрон в электрическом поле 53

24 Электрон и протон в магнитном поле 54

Опыт. Диск Фарадея. 58

25 Что такое электрический ток? 59

26 Электрический ток в металле 59

27 Конденсатор (электроемкость) 60

28 Индуктивность. Механизм явления самоиндукции 60

29 Что такое электричество и в чём измеряется? 62

30 Химические взаимодействия. 65

Опыт. "Лептонная пена". 67

31 Металлическая связь и физическая сущность электро- и теплопроводности металлов 68

32 Краткая история оптики 70

33 Структура фотона 72

34 Отражение света 78

35 Преломление света 79

36 Интерференция света 81

37 Дифракция света 82

38 Взаимодействие лучей света 83

39 Природа гравитации 83

Литература к частям 17–31 87

Замечательным открытием Гельмгольца о законе вихревого

движения в совершенной жидкости, т.е. жидкости, совершенно

лишенной вязкости (или жидкого трения), неизбежно внушает

мысль, что кольца Гельмгольца– единственно истинные атомы.

В.Томсон Кельвин

Краткая история эфира

 

Взаимодействие между телами должно обусловливаться какой-то промежуточной средой – эфиром. В письме к Р.Бойлю 28 февраля 1679 г. Ньютон уточняет свои представления об эфире в пяти предложениях.

1. Предполагается, что по всему пространству рассеяна эфирная субстанция, способная к сжатию и расширению и чрезвычайно упругая, «одним словом, - говорит Ньютон, - во всех отношениях похожая на воздух, но только значительно более тонкая».

2. Предполагается, что эфир проникает во все тела, но в порах тел он реже, чем в свободном пространстве, и тем реже, чем тоньше поры.

3. Предполагается, что разреженный эфир внутри тел и эфир более плотный вне их переходят друг в друга постепенно и не ограничиваются резкими математическими поверхностями.

4. Предполагается, что при сближении двух тел эфир между ними становится реже, чем прежде, и область постепенного разрежения простирается от поверхности одного тела к поверхности другого. «Причина этого в том, - пишет Ньютон, - что в узком пространстве между телами эфир уже не может двигаться и перемещаться туда и сюда столь свободно».

5. «Из четвертого предложения следует, что при сближении тел и при разрежении эфира между ними при тесном сближении должно появиться сопротивление этому и стремление тел отойти друг от друга. Такое сопротивление и стремление разойтись будет возрастать при дальнейшем сближении вследствие все большего разрежения промежуточного эфира, но, наконец, когда тела сойдутся так близко, что избыток давления внешнего эфира, окружающего тела, над разреженным эфиром между телами станет настолько большим, что превозможет сопротивление тел к сближению, то избыток давления заставит тела с силою сблизиться и очень тесно сцепиться друг с другом».

Нужно заметить, что Ньютон многое предвосхитил на качественном уровне в определении свойств эфира, хотя и путал плотность эфира (разрежение) с давлением в нем. В 1717 г. на 75-м году жизни во втором английском издании «Оптики» Ньютон в форме вопросов и ответов излагает свою точку зрения относительно эфира. Так, градиент плотности эфира при переходе от тела в пространство применяется для объяснения тяготения, при этом эфир подразумевается состоящим из отдельных частиц. «Такое возрастание плотности, – пишет Ньютон, – на больших расстояниях может быть чрезвычайно медленным; однако если упругая сила этой среды чрезвычайно велика, то этого возрастания может быть достаточно для того, чтобы устремлять тела от более плотных частей среды к более разреженным со всей той силой, которую мы называем тяготением».

Ньютон сам указал на возможность обойти затруднение, возникающее вследствие сопротивления эфира движению небесных тел. «Если этот эфир предположить в 700 000 раз более упругим, чем наш воздух, и более чем в 700 000 раз разреженным, то сопротивление его будет в 600.000.000 раз меньшим, чем у воды. Столь малое сопротивление едва ли произведет заметное изменение движений планет за десять тысяч лет».

Майкл Фарадей (1791–1867), уверенный в существовании эфира («мирового эфира»), представлял его как совокупность неких силовых линий. Фарадей категорически отрицал возможность действия на расстоянии («actio in distance») через пустоту – точку зрения многих физиков того времени. Однако Фарадеем природа и принцип устройства силовых линий раскрыты не были [15–17].

Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879) в своих работах, среди которых нужно в первую очередь отметить [18–22], делает вывод о распространении возмущений от точки к точке в мировом эфире. «Действительно, - пишет Максвелл, - если вообще энергия передается от одного тела к другому не мгновенно, а за конечное время, то должна существовать среда, в которой она временно пребывает, оставив первое тело и не достигнув второго. Поэтому эти теории должны привести к понятию среды, в которой и происходит это распространение». Максвелл не дает какой-либо модели эфира, но упоминает об эфире как о жидкости и выводит свои знаменитые уравнения в работах [20, 22], опираясь на представления Гельмгольца, Ранкина и других гидромехаников о движении вихрей в идеальной жидкой среде.

Для объяснения годичной аберрации света звезд, открытой Брадлеем в 1728 г. и достигающей 20,5", Френелем в 1818 г. впервые в письме к Араго была высказана идея о неподвижном эфире [27–29], которая впоследствии была существенно развита и дополнена Лоренцем. [31–33]. По идее Френеля, эфир представляет собой сплошную упругую среду, в которой находится вещество частиц атомов, в общем, никак не связанных с этой средой. Роль эфира – передача механических колебаний и волн. Теория Френеля–Лоренца, однако, противоречит исходному представлению об эфире как о переносчике взаимодействий. В самом деле, если эфир не принимает никакого участия в движении вещества, то и вещество не может взаимодействовать с эфиром. Для спасения гипотезы Френель предложил ввести коэффициент увлечения света средой. Опыт Физо по увлечению света движущейся средой (водой), проведенный им в 1851 г. [35] и повторенный Зееманом в 1914–1915 гг. [36], численно соответствовал коэффициенту увлечения Френеля. Несмотря на то, что численно коэффициент увлечения Френеля рассчитан с высокой точностью для многих веществ, на самом деле экспериментальная проверка его величины никем более не проводилась, а сам этот коэффициент не использован ни в одном физическом приборе…

Герцем была выдвинута идея о полном захвате эфира материей [37,38]. Гипотеза Герца, однако, находится в противоречии с экспериментом Физо, поскольку этот эксперимент показал лишь частичный захват эфира веществом. Ритц, введя в уравнения Максвелла приведенное время и по существу вернувшись к гипотезе Лоренца, получил удовлетворительное совпадение уравнений Максвелла с результатами оптических экспериментов. В результате родилась «баллистическая гипотеза» Ритца [39], из которой следовало, что движущийся источник света испускает свет со скоростью, равной в абсолютных координатах геометрической сумме скоростей света в вакууме и скорости источника. Такая постановка, приводит к положению, при котором для двойных звезд должны иметь место моменты, когда звезда, движущаяся по направлению к Земле, должна казаться движущейся вспять. Наблюдения Де-Ситтера (1913) [40] показали, что такого явления нет.

Таким образом, перечисленные гипотезы, модели и теории эфира, возникшие в XIX в., во-первых, рассматривали эфир как сплошную однородную среду с постоянными свойствами, одинаковыми для всех точек пространства и любых физических условий, во-вторых, не делали никаких предположений ни о структуре эфира, ни о характере взаимодействий между веществом и эфиром. Такое положение привело к невозможности в рамках этих теорий, фактически опирающихся на какое-либо одно частное свойство эфира, удовлетворить всему разнообразию известных явлений.

Определенный интерес представляет собой теория Ж.Л.Лесажа, призванная объяснить сущность тяготения. По Лесажу [41, 42], эфир представляет собой нечто, подобное газу, с той существенной разницей, что частицы эфира практически не взаимодействуют между собой, соударяясь чрезвычайно редко. Весомая материя поглощает частицы, поэтому тела экранируют потоки частиц эфира. Это приводит к тому, что второе тело испытывает неодинаковое с различных сторон подталкивание со стороны частиц эфира и начинает стремиться к первому телу.

Дальнейшее развитие теория получила в работе Кельвина «О вихревых атомах» (1867) [55], где эфир представлен как совершенная несжимаемая жидкость без трения. Кельвин показал, что атомы являются тороидальными кольцами Гельмгольца. Эта идея несколько ранее выдвигалась Раннигом в работе «О молекулярных вихрях» (1849–1850), где автором рассматривались некоторые простейшие взаимодействия. Возможный механизм взаимодействия эфира и вещества был рассмотрен Лармором [59].

Школа Дж.Дж.Томсона (1856–1940) продолжила эту линию. В работах «Электричество и материя», «Материя и эфир», «Структура света», «Фарадеевы силовые трубки и уравнения Максвелла» и др. [60–64] Дж.Дж.Томсон последовательно развивает вихревую теорию материи и взаимодействий. Он показал, что при известных простых предположениях выражение квантового вихревого кольца совпадает с выражением закона Планка Е = hn. Томсон, исходя из вихревой теории эфира, показал, что Е = mc². Авторство этой формулы приписывается Эйнштейну, хотя Дж.Дж.Томсон получил ее в 1903 г. задолго до Эйнштейна, а главное, из совершенно других предпосылок, чем Эйнштейн, исходя, в частности, из наличия в природе эфира.

Вихри старого Декарта снова находят почетное место во все новых областях знания. «Эфирная теория», по выражению Энгельса, «дает надежду выяснить, что является собственно вещественным субстратом электрического движения, что собственно за вещь вызывает своими движениями электрические явления». Здесь интересно еще и то, что Энгельс большое внимание уделял именно выяснению физической сущности явления, а не просто описательной абстракции.

М.В.Ломоносов (1711–1765) отвергал все специфические виды материи – теплоту, свет, признавал лишь эфир, с помощью которого он, в частности, объяснял и тяготение как результат подталкивания планет частицами эфира за счет разности давлений [69–75]. Эта идея Ломоносова была высказана раньше, чем аналогичная идея Лесажа, почти на сорок лет.

Большой интерес представляла попытка Д.И.Менделеева определить химические свойства эфира [76]. Обширные исследования по упругости газов при очень низких давлениях велись Д.И.Менделеевым с целью экспериментально подойти к эфиру. «Уже в 70-х годах, - пишет Менделеев, - у меня настойчиво засел вопрос: да что же такое эфир в химическом смысле? Сперва я полагал, что эфир есть сумма разреженных газов в предельном состоянии. Опыты велись мною при малых давлениях – для получения намеков на ответ». «Мне кажется мыслимым, что мировой эфир не есть совершенно однородный газ, а смесь нескольких близких к предельному состоянию, т.е. составлен подобно нашей земной атмосфере из смеси нескольких газов» Менделеевым эфир был включен в таблицу химических элементов в «нулевую» строку и назван «ньютонием», впоследствии эта строка из таблицы была изъята.

Миткевич отстаивал механическую точку зрения на эфир. В одной из своих работ он рассматривал «кольцевой электрон, который можно вычислить как элементарный магнитный вихрь, движущийся по жесткой орбите и вмещающийся в объем, нормально приписываемый электрону». Переносчиком энергии Миткевич считал «замкнутую магнитную линию, оторвавшуюся от источника и сокращающуюся по мере отдачи энергии», и указывал на подобие магнитного потока вихрям Гельмгольца.

Наряду с разработками теорий и моделей эфира развивалась точка зрения об отсутствии эфира как такового в природе. В 1910 г. в работе «Принцип относительности и его следствия» Эйнштейн писал, что «нельзя создать удовлетворительную теорию, не отказавшись от существования некоей среды, заполняющей все пространство». Позже в работах «Эфир и теория относительности» (1920) и «Об эфире» (1924) Эйнштейн изменил свою точку зрения относительно существования эфира, однако это обстоятельство малоизвестно, и оно не повлияло на отношение к эфиру со стороны большинства физиков-теоретиков.

В настоящее время идеи, связанные с «действием на расстоянии» продолжают развиваться, однако все чаще используется представление о «физическом вакууме», что фактически восстанавливает представления о мировой среде под другим названием. Обнаружен ряд вакуумных эффектов заставляет отказаться от представлений о вакууме как о пустоте и вновь поставить вопрос об его структуре [90, 91]. Понимание причин, почему физическое явление именно такое, позволяет учесть многие стороны, ускользающие от внимания исследователя, ограничивающегося лишь феноменологией, внешним его описанием.

К оглавлению