Какое поле создает трансформатор Тесла.

Ранее уже упоминалось, что многие эффекты, порождаемые трансформатором Тесла, связаны с очень высокими напряжениями и частотами генерируемых волн. Упоминался также и механизм возникновения стоячих не излучаемых волн вокруг устройства, являющийся вместе с тем одной из причин получения высокой добротности вторичной обмотки (как резонатора).

Однако эти особенности не могут объяснить всю совокупность эффектов, сопровождающих работу трансформатора Тесла.

Почему вещества, располагаемые вблизи устройства, могут изменять свои свойства, а скорость химических реакций (например, полимеризация эпоксидной смолы) может существенно возрасти? Механизм воздействия на живые организмы также не сводится только к воздействию высокочастотных полей.

Кроме того, природа “накапливающихся” вокруг трансформатора Тесла стоячих волн, их “расползания” по окружающим предметам и механизм передачи энергии поля по одному проводу (подключенному к вторичной обмотке) также вызывают многочисленные споры. Более того, эксперименты показали, что энергия может быть передана по оборванному проводу или вообще без проводов, а перегоревшие лампы накаливания продолжают светиться [2].

Такое количество “странных” эффектов на фоне кажущегося благополучия в теории электромагнитного поля нельзя назвать случайным.

Почему сложилась такая странная ситуация?

Во-первых, теория электромагнитного поля в последние десятилетия в целом успешно справлялась с практическими задачами, а отдельные “нюансы”, портившие картину, было принято просто не замечать или списывать их на неточности экспериментов.

Во-вторых, факт недостаточности традиционной электродинамики для описания всех электромагнитных явлений, мягко говоря, слишком медленно признается научным сообществом.

В частности, наличие стоячих волн вокруг элементарного антенного вибратора является неоспоримым фактом, но “антенщиков” они, как правило, не интересовали, так как для них важен противоположный процесс – излучение.

Действительно, элементарный вибратор р, наряду с излучающейся частью поля, пропорциональной (1/ r) [3]

(7)

содержит быстро убывающие, не излучающиеся составляющие:

(8)

Одна из этих составляющих (первый член в квадратной скобке) полностью является продольным полем, а другая (второй член в квадратной скобке) также имеет ненулевую составляющую вдоль направления радиус-вектора.

В отличие от электрического поля, магнитное поле вибратора не имеет таких особенностей и полностью направлено по азимутальной координате, то есть перпендикулярно к направлению распространения. Хотя магнитное поле также содержит быстро убывающую составляющую пропорциональную (1/ r ²):

(9)

Кстати, продольные волны вокруг элементарного вибратора не следовало бы относить к “быстро убывающим”, так как зависимость (1/ r ²) свойственна базовым взаимодействиям в природе – гравитационному и кулоновскому.

При описании поля элементарного вибратора в литературе даже не акцентируется внимание на том, что эти составляющие, в отличие от излучающейся части поля, должны быть стоячими волнами. То есть, должны учитываться решения не только с множителем e ^{- ikr}, но и e^ikr, а другими словами, в этих составляющих должны присутствовать и уходящие, и приходящие волны.

Особенно ярко свойства стоячих волн проявляются в больших совокупностях элементарных вибраторов, организованных в виде неизлучающей антенной решетки. Такие неизлучающие системы могут быть образованы не только из “рукотворных” дипольных вибраторов, но и излучателей в виде возбужденных атомов. Оказалось, что такие системы атомов являются своеобразными накопителями энергии и обладают свойством самоорганизации. Эти эффекты более подробно рассмотрены в работах [4, 5, 6].

Более того, стоячие волны существуют вокруг любой элементарной частицы вещества [7 - 10]. Поэтому “особые” стоячие электромагнитные волны, наблюдаемые вокруг трансформатора Тесла, не являются чем-то из ряда вон выходящим. Они присущи не только многим “рукотворным” устройствам, но и весьма широко распространены в природе.

Тем не менее, свойства стоячих продольных волн рассматриваемого высокочастотного диапазона практически не изучены. Закономерности взаимодействия таких волн с различными средами, их влияние на процессы в живой и неживой природе, возможность использования одного проводника для передачи энергии и многое другое остается не исследованным.

Главным препятствием к познанию этих эффектов является отсутствие наглядного теоретического описания стоячих продольных электромагнитных волн. Существующая теория электромагнитного поля не описывает их в полной мере и дает лишь некоторые косвенные подходы к этой проблеме [11].

Значительно более широкая трактовка электродинамики следует из модели вакуума (эфира), применявшейся Максвеллом при создании теории электромагнитного поля [12]. Именно на этом пути, скорее всего, и будет разработана наиболее полная теория электромагнитных явлений.

Литература.

1. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Т. 1: Техника СВЧ. Под редакцией Н.Д. Девяткова. М. Высшая школа, 1970. – с. 440.

2. Косинов Н.В. Эксперименты по беспроводной передаче энергии: подтверждение революционных идей Н.Тесла. http://kosinov.314159.ru/kosinov31.htm

3. Корбанский И.Н. Антенны. Учебное пособие для вузов. - М.: Энергия, 1973. С. 336.

4. Верин О.Г. Физика и прорывные технологии. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/10290.html

5. Еньшин А.В., Илиодоров В.А. Продольные электромагнитные волны – от мифа к реальности. 2006 г. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8036.html

6. Шляпников А.А. Самоорганизующиеся системы классической физики. http://rusnauka.narod.ru/lib/author/shlyapnikov_a_a/1/

7. J. A. Wheeler and R. P. Feynman, Rev. of Mod. Phys. 17 (1945) 157-181; Interaction with the Absorber as the Mechanism of Radiation.

8. Верин О.Г. Динамика вакуума и солитонная теория элементарных частиц. М. РТ-Пресс. 2002 г.

9. Верин О.Г. Природа элементарных частиц, квантовая теория и Великое Объединение. М. Контур-М. 2005 г.

10. Верин О.Г. Энергия. Вещество и поле. М. Контур-М. 2006 г.

11. Кулигин В.А., Корнева М.В., Кулигина Г.А., Большаков Г.П. Безинерциальные заряды и токи. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/3095.html

12. Верин О.Г. Модель Максвелла и свойства вакуума. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8864.html

　

,

Дата публикации: 1 июля 2010

ФЕЙНМАН УМОЛЧАЛ О ГЛАВНОМ?

© Верин О.Г.

Контакт с автором: [e-mail]

Один из создателей современной физики Р.Фейнман вплотную подошел к пониманию “главной тайны” Природы. Но почему он не сделал последнего шага, который привел бы к радикальному пересмотру сложившихся научных представлений?

___________________________________________________________________________

Пожалуй, немногие из великих физиков ХХ века обладали такой удивительной способностью наглядно и образно объяснять сложнейшие закономерности Природы, как Фейнман. Кроме того, он всегда старался “не потерять физику” за сложнейшими математическими построениями. Эти замечательные качества принесли ему широкую известность, оказали глубокое воздействие не только на умы современников, но и на формирование научного мировоззрения последующих поколений физиков.

В данной статье речь пойдет об одном незавершенном исследовании Фейнмана, которое могло не только коренным образом изменить развитие физики, а без преувеличения – совершить принципиальный переворот в понимании фундаментальных основ Природы.

Еще в далеком 1945 году появилась статья [1], в которой Фейнман и Уилер высказали революционную мысль о наличии вокруг ускоряющихся зарядов как уходящей (запаздывающей), так и приходящей (опережающей) волн. Была не просто высказана идея, но, что особенно важно, доказана ее состоятельность (непротиворечивость).

К сожалению, эта работа не нашла должного отклика в научном сообществе, и исследования в этом направлении не получили продолжения.

Сам Фейнман интуитивно чувствовал ту глубину, которая может скрываться за этой, на первый взгляд, несколько экстравагантной идеей “опережающих” волн. О постоянных размышлениях на эту тему говорит тот факт, что много лет спустя, читая лекции будущим физикам, он счел необходимым поделиться своими мыслями просто со студентами!

В “Лекциях” Фейнман возвращается к уже высказанной мысли, но формулирует ее в более общем виде: вокруг неподвижного точечного заряда (электрона) в качестве решения волнового уравнения принципиально возможно существование не только уходящих, но и приходящих волн потенциалов [2]:

На самом деле, если говорить о философской стороне вопроса, то это “дополнительное” решение закономерно, так как является отражением неоспоримого факта единства природы, реализуемого за счет взаимосвязи всех объектов Вселенной друг с другом, и которое было бы невозможно без взаимного обмена такими волнами (в обоих направлениях!). Поэтому каждая частица должна непрерывно излучать и поглощать волны. Естественно, существует и другая сторона вопроса: такого рода общие соображения должны иметь конкретный физический механизм “воплощения в реальность”.

Фейнман, как видим, полагал, что уходящие и приходящие волны вокруг “изолированного” электрона являются частью его внешнего поля. В отношении “отдельного” электрона можно сказать, что его внешнее переменное поле является стоячими волнами. Такая точка зрения находит отклик в современных работах, например, [3].

Однако в результате взаимодействия с другими частицами, уходящие и приходящие волны претерпевают изменения, осуществляя соответствующий обмен энергией между частицами.

Следующее важнейшее свойство микрочастиц вещества (и фотонов), занимавшее Фейнмана, была их удивительная способность перемещаться как бы одновременно по всем возможным путям. Вероятность перехода из одной точки в другую складывается из вероятностей всех возможных траекторий движения. В своих лекциях и книгах он неоднократно к этому возвращается, доходчиво и образно популяризируя столь необычное фундаментальное свойство микромира, лежащее в основе интерференции так называемых волновых функций частиц [4].

И, наконец, Фейнман использует наглядный образ движущейся элементарной частицы (электрона, фотона) как объекта, характеризуемого некоторой частотой или “внутренними часами”, ход которых зависит от соответствующих характеристик (энергии фотона, импульса частицы).

Какие физические процессы скрываются за волновыми свойствами и за характерной частотой частицы?

На этот вопрос Фейнман ответа не дает, замечая лишь, что волновые свойства являются некоторой данностью – фундаментальным свойством микрочастиц вещества.

Скорее всего, для себя он ответил на эти вопросы, но публичные откровения на этот счет непременно вызвали бы скандал, так как вошли бы в противоречие с общепринятой трактовкой микромира.

Дело в том, что даже в самом общем виде идея о сходящихся и расходящихся волнах вокруг электрона должна была вывести Фейнмана к разгадке причин “странных” закономерностей микромира.

Впрочем, если вдуматься, то современные теории от раскрытия этой “тайны” не исчезли бы, а, напротив, получили бы надежное обоснование и ясную физическую трактовку, что позволило бы отказаться от сомнительного “фундамента” физики в виде мистических постулатов.

Если снова обратиться к наиболее общим философским законам природы, то смысл важнейшего из них можно сформулировать так: материя немыслима без движения, постоянного изменения и развития. Природа не может быть застывшей. Образно говоря, природа – это процесс.

Собственно по этой причине математические перекосы в современной физике совершенно неприемлемы, например, представление об электроне как о точечном неизменном объекте. Электрон, как и любая другая часть Природы, является динамической системой со своими сложными внутренними процессами.

Поэтому ответ на возникший вопрос о частоте волновой функции закономерен: в общем виде мы можем утверждать, что электрон является особой колебательной системой, частота которой как раз и проявляется в волновой функции, используемой для его описания в квантовой теории.

Фактически Фейнман “проговорился”, когда, описывая известный пример, указывал на одновременное взаимодействие движущегося фотона со всеми электронами стекла, в которое он входит [4]:

“Входящий в стекло фотон рассеивается электронами атомов стекла, и в детектор попадает новый фотон”.

В этом утверждении в полной мере проявился Фейнман – физик!

Однако все, кто читал Фейнмана, знают, что публично он всегда подчеркивал необъяснимость, “абсурдность” Природы.

На деле же Фейнман уже почти все объяснил! Он говорит о процессе “… рассеяния входящего фотона всеми электронами стекла… ”, раскрывая, таким образом, тайну “загадочного” поведения фотона.

Если учесть наличие вокруг всех электронов уходящих и приходящих волн, неизбежно “встречающих” на своем пути движущийся фотон, то механизм “рассеяния” уже не представляется таким загадочным.

Что же касается “фокусов” с движением частиц вспять во времени, или с поглощением еще не излученного фотона и т. д., следующих из методики подсчета итоговой вероятности процесса, то их следует отнести к математическим фокусам, не имеющим никакого отношения к физике.

Нельзя путать методики подсчета и реальные процессы в Природе!

Вот небольшой пример того, как применив математику, можно “обнаружить” несуществующую “мистику” в самых неожиданных местах.

Укладывая ребенка спать, мать качает коляску, прикладывая некоторую силу f (t). После того, как ребенок уснул (через некоторое время Т), она прекращает качать коляску (f =0). Посмотрим на этот процесс с “научной” точки зрения и проанализируем частотный состав силы f (t), применив, например, разложение в ряд Фурье с комплексными членами:

Отсюда можно сделать несколько “умопомрачительных” выводов.

Во-первых, оказывается, мамаша способна “генерировать” огромный (бесконечный) диапазон частот колебаний, в том числе, и весьма пагубно влияющих на все живое, и ребенок подвергался этому воздействию!

Во-вторых, амплитуды частот, воздействующих на ребенка, удивительным образом в каждый момент времени зависят от будущего – и от формы дальнейшего изменения силы f (t), и от будущего момента времени, когда коляску прекратят качать (Т). Разве это не мистика? Каким образом будущее может влиять на настоящее?

В-третьих, исходя из этих формул, возникает соблазн интерпретировать составляющие силы (комплексные “вращающиеся” числа под знаком суммы) как воздействия с положительной и отрицательной частотой вращения. А еще “соблазнительнее” представить себе, что эти составляющие силы можно разделить по другому принципу: со знаком плюс в экспоненте соответствуют обычному течению времени, а со знаком минус – обратному направлению изменения времени.

Этот простенький пример показывает, как далеко можно зайти, если слишком буквально интерпретировать математические приемы в физике. Поэтому не удивительно, что колоссальный математический аппарат квантовой электродинамики “оброс” невероятными историями (не для слабонервных!) о времени, идущем вспять, о поглощении еще не излученного фотона, или о том, как электрон, бегая туда-сюда по оси времени, являет собой всю “наличность” этих частиц во Вселенной и т. д.

Но вернемся к более реальным процессам, которые выражаются по утверждению Фейнмана в рассеянии фотона сразу на всех электронах стекла. Каким образом это происходит?

Фотон находится “в поле зрения” всех электронов стекла и взаимодействует с ними как раз посредством волн (уходящих и приходящих), которые существуют вокруг электронов. Это и есть те “ниточки”, которые связывают фотон с каждым электроном! Электроны стекла как ретрансляторы многократно переизлучают энергию фотона (каждый электрон - отдельную малую часть со своей фазой!), вследствие чего в интерференционном максимуме появляется, как выразился Фейнман, “новый” фотон.

Но почему “новый” фотон появляется в каком-то одном конкретном интерференционном максимуме? Очень просто: фотон при данной частоте может иметь только одно определенное значение энергии. А поэтому в результате процессов конкуренции один из “центров роста” собирает всю многократно переизлучаемую энергию в полном количестве Е=ħω,соответствующем частоте образующегося фотона. Конкретное место появления “нового” фотона определяется огромной массой постоянно изменяющихся внешних факторов.

Точно таким же образом движущийся электрон взаимодействует со всеми неподвижными электронами и “рассеивается” ими (рис. 1).

Электрон, как и фотон, переизлучается “ретрансляторами” в другое место. Как и в случае с фотоном, “ новый ” электрон образуется в результате рассеяния движущегося электрона на всех электронах вещества.

Процесс “рассеяния” электрона и зависимость его волновых свойств от величины импульса можно проиллюстрировать на простом примере.

Дело в том, что взаимодействие колебательных систем, каковыми являются элементарные частицы, очень напоминает поведение связанных между собой маятников (рис. 2). Этот наглядный эксперимент раскрывает механизм взаимодействия двух колебательных систем и знаком каждому еще из школьных уроков физики.

　

Рис. 1. “Телепортация” электрона.

Два маятника с близкими собственными частотами (почти одинаковой длины) подвешивают на одной горизонтально натянутой нити и наблюдают их взаимодействие друг с другом.

Рис. 2. Взаимодействие двух маятников с близкими собственными частотами колебаний (начальный момент).

Если один из маятников первоначально неподвижен, а другому сообщается некоторая начальная амплитуда колебаний, то при определенной величине связи между маятниками (через нить, на которой они подвешены) в некоторый момент времени энергия колебаний второго маятника окажется полностью перекачанной в колебания первого маятника. То есть, второй маятник полностью остановится, а амплитуда колебаний первого маятника достигнет максимума. Потом процесс будет периодически повторяться — энергия колебаний будет полностью перекачиваться то в один, то в другой маятник попеременно.

Направление перекачки энергии между маятниками зависит от относительной фазы их колебаний. В свою очередь, скорость изменения этой относительной фазы пропорциональна разности частот маятников. Поэтому направление перекачки энергии меняется периодически с разностной частотой, что и создает эффект “биения” двух взаимодействующих частот.

Фактически это и есть принцип взаимодействия частиц, описываемый квантовой механикой!

Движущаяся частица имеет несколько большую энергию и частоту, чем в неподвижном состоянии. Поэтому возникает только что описанный процесс взаимной перекачки энергии между движущейся частицей и окружающими ее неподвижными частицами. Процессом взаимодействия определяется, в частности, длина волны де Бройля движущегося электрона (разностью частот взаимодействующих электронов), а не свойствами самого движущегося электрона вне взаимодействия с другими электронами.

Если разделить скорость движения электрона на указанную разность частот, то есть, на частоту биений, то получится известное выражение для длины волны де Бройля λ = h/p, описывающее зависимость длины волны электрона от импульса p (h - постоянная Планка) [5-7].

Таким образом, квантово-механическая волновая функция движущегося электрона описывает периодический процесс перекачки энергии (а, следовательно, массы!) между движущимся электроном и всеми взаимодействующими с ним электронами. Эти сложнейшие переходные процессы приводят к интерференционным явлениям при образовании “нового” электрона.

Скептики, тем не менее, могут задать вопрос: зачем нам все это нужно, если расчеты, осуществляемые согласно уже разработанным теориям дают правильные результаты?

Такое мнение глубоко ошибочно. Физическая картина мира сама по себе является важнейшей составляющей знания! Только на ее основе может быть преодолен кризис в развитии физики и обеспечено движение вперед.

При жизни Фейнмана наступление кризиса еще так остро не ощущалось, и, может быть, поэтому он не видел смысла в радикальном пересмотре основ фундаментальной физики. Можно было вполне ограничиться “методиками расчета” тех или иных явлений, не заостряя вопрос об их физической сути.

Возможно, именно эти соображения удерживали Фейнмана от того решительного шага, к которому, судя по всему, он уже был готов.

　

Заключение

Итак, Фейнман, скорее всего, просто “воздержался” и не признал очевидного факта, что электрон – особая колебательная система. Фактически эта идея “витала в воздухе”: для Природы в целом (как и для любой ее части) немыслимо существование без движения.

Поэтому вывод закономерен: электрон - это процесс!

Электрон – сложнейшая динамическая система, а процессы, протекающие внутри частицы, закономерно проявляются в наличии стоячих волн вокруг нее.

Возможно, Фейнман опасался радикальной ломки “базовых” представлений в квантовой механике и в теории относительности. Нужно было признать, что Природа отнюдь не “абсурдна”, что в квантовой механике оказались выброшенными все переходные процессы, лежащие в основе поведения элементарных частиц, что теория относительности отражает не свойства пространства, а свойства материи (со скрытыми внутренними процессами в частицах вещества!).

И, наконец, нужно было признать, что вся окружающая нас реальность является лишь многообразными энергетическими возбуждениями “вакуума”. Поэтому элементарные частицы (как подвижные колебательные системы) могут образовываться “заново” в результате переходных процессов.

Во времена Фейнмана необходимость столь радикальной ломки представлений о Природе была отнюдь не очевидной на фоне в целом успешного развития теоретической и экспериментальной физики.

Но теперь, когда кризис буквально поразил физику, настало время воспользоваться незавершенными, но такими актуальными работами и идеями Фейнмана, закладывающими основу физической картины мира.

В завершение упомянем еще об одной загадке Природы, упоминавшейся Фейнманом. Речь идет о важнейшей физической константе – постоянной тонкой структуры. Кратко суть проблемы состоит в том, что эта константа определена экспериментально с огромной точностью, но при этом нет понимания того, как можно получить ее теоретически.

Анализ процессов в структуре электрона показал принципиальную возможность получить “из компьютера” эту “непонятную” константу. Решение уравнений внутренней динамики электрона приводит к выводу о том, что постоянная тонкой структуры является универсальной характеристикой внутреннего строения элементарных частиц [5-7].

Однако полученная приближенная величина константы (около 0.0067) оказалась довольно грубым приближением к действительной величине (порядка 0,0073). Вероятно, это вызвано тем, что полученные мной уравнения вращающегося электромагнитного солитона являются лишь самым первым приближением в описании сложнейшей внутренней динамики электрона (с решением можно ознакомиться в статье [8]).

Надеюсь, что многие читатели смогут дать развернутые замечания и соображения, а, возможно, и применить другие подходы, улучшающие описание электронного солитона и повышающие точность вычисления главной константы физики. Было бы интересно узнать мнение читателей по этой проблеме.

 

Литература

1. J. A. Wheeler and R. Feynman. Interaction with the Absorber as the Mechanism of Radiation. Rev. Mod. Phys. 17, 157 (1945).

2. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Т. 6. М.: Мир, 1966.

3. Milo Wolff, Geoff Haselhurst. Light and the Electron - Einstein’s Last Question. (2004). http://www.quantummatter.com/_Media/EinsteinsLastQuestion.pdf

4. Ричард Фейнман. КЭД — странная теория света и вещества. Пер. с английского О.Л. Тиходеевой, С.Г. Тиходеева. (выпуск 66 серии "библиотечка квант"), М., Наука, 1988 — 144 с.

5. Верин О.Г. Динамика вакуума и солитонная теория элементарных частиц. М. РТ-Пресс. 2002 г.

6. Верин О.Г. Природа элементарных частиц, квантовая теория и Великое Объединение. М. Контур-М. 2005 г.

7. Верин О.Г. Энергия. Вещество и поле. М. Контур-М. 2006 г.

8. Верин О.Г. Постоянная тонкой структуры “из компьютера”. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8893.html http://www.sciteclibrary.ru/rus/avtors/v.html

Дата публикации: 9 августа 2010