Материал: Иванов. Невихревая электродинамика. Продольно-скалярные ЭМ волны Тесла

Таблица силовых полей четырехпольной электродинамики

Как известно, именно из уравнений Максвелла следовало, что в природе должны существовать электромагнитные волны, которые позднее и были экспериментально обнаружены Герцем со всеми вытекающими отсюда техническими и технологическими последствиями (беспроводная связь, радио, телевидение и т.д.). Из классической теории электромагнетизма следует, что электромагнитные волны – это синфазные поперечные волны вихревого типа, где переменные вихревые электрическая и магнитная компоненты порождают друг друга. Однако из уравнений Максвелла вовсе не следует возможность существования электромагнитных волн невихревого типа (в том числе и т.н. «продольных» ЭМ волн). Полемика о теоретической возможности существования и практической возможности получения и использования «продольных» ЭМ волн продолжается, и конца ей не видно.

Ничего удивительного в этом нет! Ведь именно законы индукции вихревых полей описывают два из четырех уравнений Максвелла: так называемое уравнение «обобщенного закона Ампера» и уравнение «закона Фарадея». С точки зрения четырехпольной электромагнитодинамики эти законы Максвелла являются не чем иным, как законами индукции вихревых полей.

Напротив, из четырехпольной электромагнитодинамики следует существование как вихревых (в частности, поперечных ЭМ волн), так и невихревых (в частности, продольно-скалярных ЭМ волн). Более того, четырехпольная электромагнитодинамика допускает также и существование ЭМ волн смешанного типа, в которых присутствуют как вихревые, так и невихревые компоненты полей.

С позиций четырехпольной электромагнитодинамики в природе существует два различных по способу генерации класса ЭМ волн:

•Токовые ЭМ волны и поля, источником которых являются переменные электрические токи. Назовем их условно ЭМ волнами Герца

•Зарядовые ЭМ волны и поля, источником которых являются неподвижные переменные (макро) заряды. Назовем их условно ЭМ волнами Теслы.

Ниже на диаграмме приведена классификация типов электромагнитных волн, сложившаяся в четырехпольной электромагнитодинамике.

Как ни странно, об ЭМ волнах Герца написаны десятки и сотни книг, чего нельзя сказать об ЭМ волнах Теслы, хотя именно с ними уже более 100 лет назад имел дело на своих экспериментальных башнях на Лонг-Айленде и в Колорадо Спрингс выдающийся экспериментатор и изобретатель Никола Тесла [8].

Редкие публикации и полемика, вызванная ими, посвящены все же больше поиску среди токовых ЭМ волн Герца т.н. «продольных» ЭМ волн, способам их получения [10], либо физикотеоретическим проблемам, связанным с ними [7]. С другой стороны в последние годы появились и работы, посвященные теории скалярных магнитных полей, безусловным первопроходцем среди которых являлся ныне покойный проф. Николаев Г.В. [1]…[4]. Сегодня же развитием теории скалярных магнитных полей продолжает заниматься д.ф.-м.н. Томилин А.К. из ВКГТУ [6]

О зарядовых же ЭМ волнах Теслы и эффектах, связанных с ними (т.н. «радиантная» энергия), сегодня больше пишут неспециалисты, популяризаторы или же те, кого это просто интересует [12].

Классификация ЭМ волн и полей в четырехпольной электромагнитодинамике

ЭМ волны

Автору этой работы также довелось заниматься исследованиями теоретических проблем электродинамики, и уже как минимум 5 лет полностью погрузиться в них. В результате длительной кропотливой работы, наконец, удалось сформулировать и математически свести все разнообразие форм электромагнитных полей и волн в единую концепцию четырехпольной электромагнитодинамики. Однако для этого пришлось существенно доработать сам классический векторный анализ, на языке которого написаны классические уравнения Максвелла, ввести в

стандартный векторный анализ концепцию и математический аппарат пространственноориентированных производных поля. Пришлось также расширить введенную теоремой Гельмгольца классификацию векторных (и скалярных тоже) полей, включив в уже расширенный векторный анализ теорию ранжированных полиаксиальных потенциалов и вихрей подвижного точечного источника, выделить из Лапласовых полей в отдельный тип конфлюэнтные векторные поля. И с помощью этого уже усовершенствованного математического аппарата показать, что дифференцирование по времени переменных полей подвижных источников в векторном анализе принципиально отличается от дифференцирования по времени сложных функций многих переменных в скалярном математическом анализе. Именно это и послужило основой для концепции и построения аппарата пространственно-ориентированных производных поля и, в итоге, позволило продвинуться гораздо дальше в теоретическом моделировании электрических и магнитных полей.

Попутно получила свое однозначное решение и т.н. проблема «калибровки векторного потенциала», т.е. удалось аналитически вывести определение векторного магнитного потенциала для равномерно и прямолинейно движущегося точечного заряда, удовлетворяющее критерию конфлюэнтности токов смещения Максвелла. Критерий этот прост, естествен и логичен: если неоднородное векторное поле является конфлюэнтным (confluence по латыни – слияние), т.е. оно есть одновременно и вихрь и потенциал, то оно и должно быть одновременно и ротором и градиентом, причем «все в одном флаконе». Т.е., иначе говоря, например, поскольку, векторное

немедленно следует, что таким скалярным полем может быть лишь скалярное магнитное поле Николаева:

B = c12 (v E),

Вспомнив, что векторное магнитное поле Био-Савара равномерно и прямолинейно движущегося точечного заряда определяется как

B = c12 v ×E ,

не сложно убедиться, что rot B = grad B .

С другой стороны, в рамках четырехпольной электромагнитодинамики на языке РВА оба эти магнитные поля легко определяются и с помощью нового для стандартного векторного анализа математического аппарата пространственно-ориентированных производных полей движущегося источника. Так, у поля кулоновского потенциала движущегося заряда

таких производных этого поля по времени в рамках РВА будет уже две:

•Производная скалярного поля потенциала вдоль вектора скорости, известная и в стандартном векторном анализе как «градиент скалярного поля по вектору v », которая и представляет собой, почему-то еще неизвестное в электродинамике скалярное магнитное поле Николаева: