Если бы Максвелл увидел это …, то вся физика после него имела бы иное продолжение

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Если бы Максвелл увидел это…, то вся физика после него имела бы иное продолжение

Ю.В. Немчинов

Аннотация

Автор пытается доказать, что именно теория электромагнитного поля Максвелла могла бы стать исторически первой классической теорией единого электромагнито-гравитационного (ЭМГ) поля и единого метрического пространства-времени. Ибо все необходимые предпосылки для этого содержатся в самих уравнениях Максвелла и их решениях. Но, к сожалению, ни Максвелл, ни современные ему физики в ХІХ веке, ни их последователи в ХХ веке, включая Эйнштейна, так и не сумели увидеть этого и упустили свой шанс, чтобы найти ключ к пониманию единой сущности гравитации и электромагнетизма и раскрыть один из величайших секретов природы.

«Теория Максвелла состоит из уравнений Максвелла. Трудно отделаться от ощущения, что эти математические формулы существуют независимо от нас и обладают своим собственным разумом, что они умнее нас, умнее тех, кто открыл их, и что мы извлекаем из них больше, чем было в них первоначально заложено» Генрих Герц

В 1865 году английский физик Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879) опубликовал свою основополагающую работу «Динамическая теория электромагнитного поля», в которой задался целью охватить в рамках единой теории все известные электрические и магнитные явления. И блестяще сумел это сделать, переведя на язык математических уравнений множество внешне, казалось бы, различных явлений: электрические токи, магнитные эффекты, радиоволны, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи, то есть все электромагнитные колебания с частотами от 10³ до 10²³ герц. Он установил, что эти колебания представляют собой комбинацию переменного электрического Е и переменного магнитного Н полей, векторы напряженности которых взаимно перпендикулярны и оба перпендикулярны к направлению распространения этих колебаний (ЕHk), где k - волновой вектор. Такие колебания называются плоско - поперечными или просто плоскими.

Последовательно развивая свою теорию, Максвелл обнаружил, что электромагнитные волны распространяются на тысячи километров от своего источника со скоростью 300 000 км/с, равной скорости света. И на этом основании сделал сенсационный вывод: видимый свет - это электромагнитные волны, и он «сводится к поперечным колебаниям той же среды - эфира, которая является причиной электрических и магнитных явлений».

В то время Максвелл находился под сильным влиянием работ Уильяма Томсона - лорда Кельвина (1824-1907), который отдавал предпочтение механическому объяснению близкодействия электрических и магнитных сил при посредстве эфира. Однако, как и Томсон, Максвелл не преуспел в этом. Зато в своей основополагающей работе Максвелл воспринял новую идею Томсона и в противоположность дальнодействию ввел понятие поля.

В сущности, теория Максвелла является чисто математической. Подобно тому, как законы механики Ньютона дают нам возможность работать с массой и силой, не вдаваясь в объяснение физической сути того и другого, уравнения Максвелла позволяют специалистам творить чудеса с электромагнитными явлениями, несмотря на отсутствие понимания физической природы электрических и магнитных сил. И сегодня, успешно используя законы механики и законы электромагнитных явлений, мы вынуждены признаться в том, что располагаем только математическими формулами, дающими количественное описание действия силы тяжести или электромагнитных сил и что, применяя эти формулы, можем предсказывать явления, подлежащие экспериментальной проверке. Однако при этом как физическая сущность гравитации, так и физическая сущность электромагнетизма все еще остается для нас «засекреченным секретом» природы.

В своих статьях мы уже пытались показать, что именно теория Максвелла и по времени и по праву могла бы стать исторически первой классической теорией единого электромагнито-гравитационного (ЭМГ) поля и единого метрического пространства - времени. Ибо все необходимые предпосылки для этого содержатся в самих уравнениях Максвелла и их решениях. Но, к сожалению, ни сам Максвелл, ни современные ему физики в Х1Х веке, ни их последователи в ХХ веке, включая А. Эйнштейна, так и не сумели увидеть этого и упустили свой шанс, чтобы найти ключ к пониманию единой сущности гравитации и электромагнетизма и раскрыть один из величайших секретов природы.

Вслед за Ньютоном Максвелл придерживался представления о том, что реально существуют «абсолютное пространство» и «абсолютное время», никак между собой не связанные и независимые от движущихся в них физических тел. Идеальные формулировки математических и физических законов этого мира, согласно Ньютону, есть не что иное, как законы, устанавливаемые Богом на основе производимых им абсолютных измерений. Сознавая, что человек не обладает знанием абсолютного пространства и абсолютного времени, Ньютон высказал предположение о существовании инерциальных наблюдателей - таких, для которых выполняется первый закон механики - закон инерции.

Вполне естественно, что сами уравнения Максвелла и их решения записаны в прямоугольной (декартовой) системе координат в плоском евклидовом пространстве. Измерения конечных отрезков в нем проводились с помощью масштабных линеек, откалиброванных в произвольных практических единицах длины (футах, метрах и их десятичных долях). Время измерялось независимо с помощью часов-хронометров также в произвольных практических единицах (секундах, минутах, часах). Подобный метод определения координат сохранился и до наших дней.

Возможными решениями исходных уравнений Максвелла являются упомянутые выше плоские бегущие волны или гармонические колебания векторов Е и Н, составляющих единое электромагнитное поле. На рис. 1 показано их положение в лабораторной прямоугольной системе координат (Х^/ У^/ Z^/) внешнего наблюдателя:

E(r^/, t^/) = E₀ exp (k r^/ - iщ t^/), (1)

H(r^/, t^/) = H₀exp (k r^/ - iщ t^/),

где Е₀ и Н₀ - амплитудные значения векторных величин Е и Н в произвольной точке пространства А, отстоящей на радиус-вектор r^/ от начала координат (точка 0); t^/ - момент времени прохождения через точку А фронта плоской волны по часам наблюдателя. При этом волновой вектор k указывает произвольное направление распространения волны, а его модуль однозначно связан с ее основными кинематическими параметрами:

k = 2р/ л = 2р/ c T = щ / c,

где л - длина волны, Т - ее период, щ - угловая частота, с - скорость света в вакууме

Однако при комплексной записи (1) решений волновых уравнений Максвелла следует помнить, что физически измеримыми являются только их вещественные части, а именно:

E (r^/, t^/) = E₀ cos (k r^/ - щ t^/), (2)

H (r^/, t^/) = H₀cos (k r^/ - щ t^/),

где каждая из векторных величин E, H, k, r^/ определяется по ее проекциям на пространственные оси координат в момент времени t^/ по часам наблюдателя. При этом часы наблюдателя в его лабораторной системе неподвижны, а время «течет» само по себе в произвольном направлении, которое обозначено на рис. 1 условно-мнимой координатной осью 0t^/.

Для решения (2) исходные уравнения Максвелла для вакуума, при отсутствии какой-либо вещественной среды, принимают вид:

E = - [k x H],

H = [k x E], (3)

где е₀ и м₀ - соответственно электрическая и магнитная проницаемости вакуума. Отсюда очевидно, что векторы E, H и k взаимно перпендикулярны и могут служить физическим и геометрическим базисом для создания собственной («внутренней») прямоугольной системы отсчета в каждой плоской волне. Более того, такая система отсчета перемещается вместе с плоской волной с постоянной скоростью, равной скорости света:

с = ( е₀ м₀ ) ^-1/2. (4)

А это значит, что собственная прямоугольная система отсчета каждой плоской волны является сугубо инерциальной (!), то есть явно предпочтительной (или привилегированной) для описания явлений природы в сравнении с любой системой координат внешнего наблюдателя, для которой не выполняется закон инерции.

Все физики в ХІХ веке, включая Максвелла, пытались связать такую систему отсчета с неподвижным эфиром, заполняющим все пространство, однако его физические свойства оказались крайне противоречивы и нереальны для решения такой задачи. Тем не менее, никто в то время так и не заметил почти очевидного факта: наличия в каждой плоской электромагнитной волне своей собственной инерциальной системы отсчета, базирующейся на трех взаимно перпендикулярных векторах (EHk), и летящей в вакууме со скоростью света. Хотя система эта чисто умозрительная, «сидящая» в математических формулах (3), но она дает возможность любому наблюдателю проделать мысленный эксперимент: перейти из точки 0 в точку А (рис. 1), то есть сменить лабораторную систему отсчета на систему отсчета, жестко связанную с плоской волной, чтобы взглянуть на мир с этой новой, но такой естественной точки зрения.

Увы, сам Максвелл такого мысленного эксперимента не проделал, так как был сторонником «светоносного эфира». Зато позднее о подобном эксперименте писал А. Эйнштейн в своей автобиографии: «Если бы я стал двигаться вслед за лучом света со скоростью с (скорость света в пустоте), то я должен был бы воспринимать такой луч света как покоящееся, переменное в пространстве электромагнитное поле. Но ничего подобного не происходит; это видно как на основании опыта, так и из уравнений Максвелла. Интуитивно мне казалось ясным с самого начала, что с точки зрения такого наблюдателя все должно совершаться по тем же законам, как и для наблюдателя, неподвижного относительно Земли». Однако, мысленно «оседлав» световую волну, Эйнштейн тоже почему-то не заметил, что ее собственная система отсчета является сугубо инерциальной и что благодаря наличию в природе света, а точнее - всех электромагнитных излучений, ее законы являются сугубо инвариантными по определению.

При этом возникает фантастическое впечатление: если Бог и в самом деле может быть отождествлен со своим творением (ибо в Библии сказано «Бог есть Свет»), то Он и находится, поэтому в своей привилегированной инерциальной системе наблюдения на гребне световой волны.

И это позволяет Ему видеть мир таким, каков он есть, и надежно управлять им в соответствии с его инвариантными законами.

При наблюдении явлений природы мы воспринимаем пространство и время не порознь, а вместе - как единое целое. Однако никто из физиков до сих пор не смог найти такое явление или процесс, в котором реальное направление хода времени однозначно совпадает с реальным направлением движения в пространстве, в полном соответствии с формулой Гегеля: «Движение есть непосредственное единство пространства и времени».

Хотя координатная ось времени Оt^/ геометрически абсолютно подобна любой пространственной оси координат, но в отличие от них не имеет своего реального физического направления - такого, как стороны прямого угла в любом помещении, туго натянутая металлическая струна или видимый луч рубинового лазера. Можно как угодно проводить на листе бумаги из начала прямоугольной системы координат «стрелу времени» - это будет всего лишь фикция или мнимая ось времени Оt^/, условно представляющая ее в 3-х-мерном евклидовом пространстве (рис. 1). Даже превращение времени в «четвертую координату» 4х-мерного псевдоевклидового пространства - времени в специальной теории относительности А. Эйнштейна сути дела не меняет. И в этой теории направление хода времени остается фиктивным, не совпадающим с его реальным «течением».

Самым неожиданным и выдающимся представляется тот факт, что в собственной прямоугольной системе координат любой плоской электромагнитной волны (рис. 2) ось времени At оказывается не фиктивной, а вполне реальной, т.к. ее направление совпадает с направлением распространения самой волны, то есть с волновым вектором k и пространственной осью AУ. А это значит, что плоская электромагнитная волна действительно является тем самым физическим явлением и процессом, в котором полностью реализуется замечательная формулировка Гегеля (повторим ее еще раз как аксиому): «Движение есть непосредственное единство пространства и времени».

Физическим воплощением такого единства и является плоская электромагнитная волна. Поскольку в такой волне направление хода времени Аt всегда совпадает с направлением волнового вектора k и соответствующей пространственной осью АУ, вдоль которой эта волна распространяется, то отсюда следует, что в ней нет и не может быть никакого «четвертого измерения», связанного со временем. И в этом состоит ее особая привилегия как сугубо инерциальной системы отсчета.

Осознав этот факт, можно совершенно по-новому взглянуть на физику времени с учетом не формального, а истинного единства пространства-времени в каждой плоской электромагнитной волне.

Не менее замечательным представляется и тот факт, что в решении (2) уравнений электромагнитного поля в скрытом виде содержится универсальная метрическая структура единого пространства-времени. Чтобы проявить эту структуру, перепишем уравнения (2) в собственной прямоугольной системе координат плоской волны (рис. 2):

Е (у, t) = E₀ cos 2 (), (5)

H (y, t) = H₀ cos 2 (),

При ближайшем рассмотрении фазы плоской волны в (5) можно увидеть, что такая волна имеет к тому же «внутреннюю метрику», а именно: свою собственную меру протяженности пространства - длину волн л и свою собственную меру длительности времени - период Т. При этом фаза плоской волны определяется тождеством:

(6) ,

где у = у с t и t = у / с t представляют собой конечные интервалы длины и времени, проходимые плоской волной в одном направлении вдоль пространственной оси АУ и вдоль оси времени Аt. Очевидно, что при условии Дy л и Дt T создается идеальная ситуация для получения измерительной (метрической) информации о физическом размере данных интервалов длины и времени соответственно в масштабных единицах л и Т. По сути дела эти величины являются теми естественными эталонами или калибрами длины и времени, с помощью которых плоская волна при своем распространении осуществляет калибровку единого пространства-времени в заданном направлении. электромагнитный гравитационный поле максвелл

Иначе говоря, плоская электромагнитная волна является тем универсальным «механизмом», с помощью которого сама природа структурирует и конструирует пространство-время, располагая бесконечным набором масштабных элементов л и Т во всем спектре электромагнитных излучений. При этом в каждой такой волне реализуется не только собственная «измерительная линейка», откалиброванная в масштабных единицах л, но и собственный «хронометр», откалиброванный в масштабных единицах Т. В принципе это позволяет измерять линейные интервалы длины Дy>> л и времени Дt >> Т с произвольной степенью точности. В частности, необходимые условия для этого создают квазимонохроматические излучения лазеров и мазеров, для которых интервалы Дy и Дt являются интервалами когерентности.

Отсюда напрашивается следующий нетривиальный вывод: в любой плоской электромагнитной волне в направлении ее распространения самой природой задаются универсальные калибровочные масштабы длины и времени (л и Т), которые фактически и определяют истинное одномерное пространственно-временное многообразие нашего мира, обладающее внутренней самосогласованной метрикой. Что же касается двух других направлений, отвечающих в плоской волне векторам Е и Н, то, строго говоря, их невозможно интерпретировать как «пространство» или как «время», поскольку соответствующих калибровочных масштабов длины л и времени Т в этих направлениях природой не задано. Однако именно эти векторы следуют закону гармонических осцилляций и как бы «пристраиваются» к одномерному пространству-времени чисто геометрически и таким образом определяют как бы трехмерный характер нашего мира. Вероятно, это соответствует идее Г. Вейля о «геометризации» электромагнитного поля, высказанной уже в ЧЧ веке.

Следуя этой идее, можно было бы предположить, что точно так же, чисто геометрическим путем, к одномерному пространству-времени плоской электромагнитной волны «пристраивается» и вектор напряженности гравитационного поля g. В таком случае он был бы взаимно ортогонален с векторами k, Е, и Н и определял бы вместе с ними 4х-мерный характер нашего мира - согласно идее А. Эйнштейна о «геометризации» гравитационного поля.

Похоже, что сам Максвелл даже не пытался связывать гравитацию с электромагнитным полем. Вероятно, он знал, что его современник американский физик Майкл Фарадей (1791-1867), открывший электромагнитную индукцию (1831 г.) эффект наведения электрического тока в проводнике переменным магнитным полем, пытался также обнаружить «гравоэлектричество» ? эффект наведения электрического тока в проводнике переменным гравитационным полем. Но такого эффекта, увы, не обнаружил.

Очень любопытную идею о связи тяготения и света с геометрией реального физического пространства высказал другой современник Максвелла - немецкий математик Георг Риман (1826-1866): «…В любой момент во всякой точке пространства существует нечто определенное - сила ускорения, что сообщает находящейся там весомой точке (какова бы она ни была) определенное движение, складывающееся геометрически с движением, которым она уже обладала. Эту силу я пытаюсь объяснить движением некой субстанции, наполняющей бесконечное пространство, и допускаю, что направление ее движения совпадает с направлением силы ускорения… Именно тяготение и распространение света сквозь пространство - единственные, которые должны были бы быть объяснимы только движением этой субстанции…».

Следует признать невероятную интуицию Римана, сумевшего связать единство тяготения и света с движением «некоей субстанции» (вероятно, эфира). И хотя в дальнейшем от эфира пришлось отказаться, идея единства гравитации и света сохранилась до ХХ века, когда была разработана стандартная космологическая модель эволюции Вселенной так называемая «модель Большого взрыва».

Как полагают авторы этой модели, в первые мгновения Большого взрыва произошел колоссальный выброс лучистой энергии при температуре сто тысяч миллионов (10¹¹) градусов Цельсия. При этом Вселенная имела форму «огненного шара», заполненного светом, то есть квантами электромагнитных излучений всех видов. Это была фотонная фаза ранней Вселенной, которая длилась около трех минут. Но этого времени хватило на то, чтобы электромагнитные излучения, обладая внутренней метрикой, начали создавать («конструировать») единое метрическое пространство-время нашей Вселенной по всем направлениям ее расширения.

Естественно возникает вопрос: при отсутствии на самой ранней стадии эволюции Вселенной каких бы то ни было тяготеющих масс (хотя бы самых «легких» элементарных частиц лептонов), какое место в этом рождающемся мире занимала гравитация и как она могла быть связана с электромагнитным полем? К сожалению, в рассматриваемой модели прямого ответа на этот важнейший вопрос не дано. Хотя очевидно, что такая связь должна была быть обязательно: ведь оба поля возникли «из ничего» вместе, как одно целое! А значит, и в дальнейшем эта связь должна была сохраниться на всех этапах становления Вселенной, играя важнейшую роль в этом процессе наравне со светом.

Поэтому мы возвращаемся к идее «геометризации» гравитационного поля в рамках плоской электромагнитной волны. Мы уже знаем, что плоская волна имеет 3х-мерную конструкцию на базе взаимно перпендикулярных векторов kЕН и что реальная ось времени в ней Аt совпадает с направлением распространения самой волны, то-есть с волновым вектором k и пространственной осью АУ. Таким образом, вектор напряженности гравитационного поля g может совпадать по направлению только с одним из векторов k, Е и Н. Однако некоторый опыт подсказывает нам, что гравитационное поле g в плоской волне задается по направлению не перпендикулярно, а параллельно (коллинеарно) волновому вектору k и взаимно перпендикулярно векторам Е и Н (рис. 3). Это следует из того факта, что для взаимодействия с гравитационным полем внешнего источника плоская волна должна иметь собственную гравитационную составляющую g, как и вектор k тесно связанную с ее калибровочными масштабами (л и Т) и вызывающую «красное» смещение соответствующих частот.

Однако главный аргумент в пользу именно такой геометрии плоской волны заключается в следующем. Оказывается, каждая плоская волна связана с переносимым ею потоком электромагнитной энергии, описываемым вектором Пойнтинга, совпадающим с направлением волнового вектора k.

Р = [Е х Н], (7)

Но, как известно, согласно общей теории относительности, источником гравитации являются не только тяготеющие массы, но и любая эквивалентная им энергия. Следовательно, поток электромагнитной энергии (7) в плоской волне фактически является источником гравитации g, которая, таким образом, составляет одно целое с электрическим Е и магнитным Н полями, то есть единое электромагнито-гравитационное (ЭМГ) поле.

В этом состоит еще один важный вывод, для которого нам пришлось использовать некоторые данные, полученные физиками уже в XX веке, в рамках других теорий, связанных с теорией тяготения Ньютона и теорией электромагнитного поля Максвелла.

С учетом вышеизложенного можно утверждать, что вектор напряженности гравитационного поля g в пустом пространстве обязательно присутствует в плоской волне, описывающей единое ЭМГ-поле, и совпадают по направлению с волновым вектором k и вектором Пойнтинга P. Применяя теорию размерностей, можно показать, что вектор g по модулю однозначно связан с основными кинематическими параметрами плоской волны:

g = с = k c² (7)

Более того, можно также утверждать, что уравнения Максвелла (3) для вакуума содержат гравитационную составляющую в неявном виде и что с учетом соотношений (7) и (8) их можно переписать так, чтобы они стали уравнениями единого ЭМГ-поля и чтобы неявное стало явным:

E = g x H,

H = g x E, (9)

g = E x H = P,

где - гравитационная проницаемость вакуума (по аналогии с и ), которая должна быть сопоставима с наблюдаемой плотностью материи во Вселенной порядка 10-²⁶ кг/м³.

Согласно новым уравнениям (9) векторы g, Е и Н, казалось бы, должны обладать свойством взаимной индукции, приводящим к некоторым макроскопическим следствиям (например, к эффекту «гравоэлектричества», который пытался обнаружить еще Фарадей). Однако из соотношения (8) следует, что гравитационная составляющая g единого ЭМГ-поля однозначно связана с каждым гармоническим осциллятором этого поля, но, в отличие от векторов Е и Н, изменяется не по гармоническому закону, а по мере возрастания или уменьшения угловых частот = 2/T или волновых чисел k = 2/ при переходе от одного осциллятора поля к другому в пределах общей шкалы их спектра.

Таким образом, если с каждым осциллятором поля в квантовой теории связывается фотон, как отдельная микрочастица или квант этого поля с энергией Е = h щ (где h - постоянная Планка), то с этой же микрочастицей должны быть связаны теперь все три составляющие единого ЭМГ-поля g, Е и Н. Иными словами, в каждом фотоне сидит гравитон и маскируется под фотон! Вот почему все попытки обнаружения гравитонов или гравитационных волн, связанных, согласно общей теории относительности Эйнштейна, с изменениями «кривизны» 4х-мерного пространства-времени, так и не увенчались успехом. Ибо таких «гравитонов» в природе просто не существует, как не существует и «четвертого измерения», связанного со временем. Зато физически реальны единое ЭМГ-поле и его квантовые осцилляторы, которые объединяют фотоны и гравитоны в одно целое - кванты единого ЭМГ-поля.

Наконец, из третьего уравнения (9) для гравитационной составляющей ЭМГ-поля следует формальное определение совершенно нового вида физической силы f, имеющей квантово-механическую природу и действующей даже в вакуумном (невозбужденном) состоянии поля:

(10) f = щ²,

где h / с - квантовая постоянная порядка 3 10^??44 Н с².

Не трудно оценить, что для отдельных осцилляторов поля эта сила чрезвычайно мала. Например, для гамма-квантов при щ = 10 ²² Гц она будет равна 3 ньютонам. Однако, если взять ее интегральную величину для всего спектра излучений единого ЭМГ-поля, то получится суммарная сила, которая будет стремительно расти, начиная с рентгеновской области спектра.

F = 1,7 10^?95 щ⁶, (11)

При этом она приобретает поистине грандиозное значение для сверхвысокочастотных осцилляций поля (рис. 4). Так при щ = 10²² герц эта сила окажется равной 10³⁷ ньютонов. Такие колоссальные силовые свойства вакуума должны были особенно эффективно проявить себя при Большом взрыве - в том самом «первотолчке», который вывел нашу Вселенную из ее вакуумного состояния и перевел в «горячую» фотонную фазу, когда начались процессы фоторождения и аннигиляции парных частиц, нуклеосинтез и другие этапы единой космологической эволюции Вселенной.

Гравитационная сила вакуума, на наш взгляд, открывает возможности для дальнейшего научно-технического прогресса при условии практического и весьма осторожного ее освоения. Подобно тому, как освоение электромагнитных явлений в области низких частот (от 10 до 10⁵ герц) и в диапазоне радиоволн (от 10⁵ до 10¹¹ герц) привело к изобретению электрических генераторов и двигателей, телеграфа, телефона, радио и телевидения, ЭВМ и электронных преобразователей - технической основы земной цивилизации ХІХ и ХХ веков, аналогичное освоение ЭМГ-поля в области рентгеновских и гамма-лучей, вероятно, выведет нашу цивилизацию на еще более высокий уровень гравитационных и электронно-вакуумных технологий уже в ХХІ столетии, вплоть до создания гравилетов и освоения Космоса в галактических масштабах.

В заключение мы позволим себе перечислить те уникальные свойства плоской электромагнитной волны, которые так и не были вскрыты ни самим Максвеллом, ни его последователями в Х1Х и ХХ веках и которые позволили бы им по-другому решать проблему единства гравитации и электромагнетизма.

Во-первых, - это сугубо инерциальный характер жестко связанной с каждой плоской волной прямоугольной системы координат на базе трех взаимно перпендикулярных векторов к, Е и Н, при ее равномерном распространении в вакууме со скоростью света. Благодаря этому свойству все законы природы являются сугубо инвариантными по определению.

Во-вторых, в собственной прямоугольной системе координат каждой плоской волны (рис. 2) ось времени Аt оказывается не фиктивной (как в прямоугольной системе координат внешнего наблюдателя), а вполне реальной, т.к. ее направление совпадает с направлением распространения самой волны, то есть с волновым вектором k и пространственной осью АУ. И следовательно, плоская волна действительно является тем самым явлением и процессом, в котором полностью реализуется формула Гегеля: «Движение есть непосредственное единство пространства и времени».

В-третьих, в каждой плоской волне в скрытом виде (для внешнего наблюдателя) содержится универсальная метрическая структура единого пространства - времени. Это видно при ближайшем рассмотрении фазы волны в уравнениях, записанных в ее собственной системе координат (рис. 2). Оказывается, каждая такая волна имеет «внутреннюю метрику», а именно: свою собственную меру протяженности пространства - длину волны л и свою собственную меру длительности времени - период Т.

По сути дела эти величины являются теми естественными масштабными единицами (эталонами или калибрами), с помощью которых каждая плоская волна при своем распространении осуществляет калибровку единого пространства - времени в заданном направлении.

В-четвертых, поток электромагнитной энергии в каждой плоской волне, описываемый вектором Пойнтинга (7), фактически является источником гравитации в вакууме, которая, таким образом, составляет одно целое с электрическим Е и магнитным Н полями, то есть единое электромагнито-гравитационное (ЭМГ) поле. При этом вектор напряженности гравитационного поля g совпадает по направлению с вектором Пойнтинга Р и волновым вектором к. Поэтому в ЭМГ-поле образуется геометрическая структура gEH, которая позволяет определить место гравитации в уравнениях Максвелла для вакуума (9).

Именно эти свойства плоской электромагнитной волны и позволили нам, говоря словами Г. Герца, «извлечь из уравнений Максвелла больше, чем было в них первоначально заложено».

Список литературы

1. Клайн М. Математика. Поиск истины. - М.: «Мир», 1988.

2. Немчинов Ю.В. О том, как соединить гравитацию с электромагнетизмом / «Законодательная и прикладная метрология», №1, 1995, с. 44 - 47.

3. Немчинов Ю.В. В начале было … (о метрике и метрологии пространства и времени) / Там же, №3, 1996, с. 46-50.

4. Немчинов Ю.В. На гребне световой волны / Там же, №2, 2000, с. 49-54

5. Немчинов Ю.В. Куда «течет» время - знают ли об этом физики? / Там же, №1, 2002, с. 45-49.

6. Эйнштейн А. Физика и реальность / Сборник статей. - М.: «Наука», 1965.

7. Лоудон Р. Квантовая теория света. - М.: «Мир», 1976.

8. Риман Г. Сочинения. - М. - Л.: Гостехиздат, 1948, с. 471-473.

9. Вайнберг С. Первые три минуты. Современный взгляд на происхождение Вселенной. - М.: Энергоиздат, 1981.

Размещено на Allbest.ru