Какая физическая модель лежит в основе уравнений Максвелла?

[Lermont]

Всем доброго времени суток! Помогите, пожалуйста, разобраться.

Кто знает, какая именно физическая модель лежит в основе уравнений Максвелла?

Стал изучать эту тему, но ничего внятного не нашёл. Единственное внятное разъяснение, которое мне удалось найти, было следующего характера. Цитирую с сохранением исходного форматирования.

Цитата:

На сегодняшний день в физике и, в частности, в электродинамике, сложилась довольно странная ситуация.

Дело в том, что большинству достижений, которые мы имеем на сегодняшний день в области электро- и радиотехники, мы обязаны выдающемуся учёному Джемсу Максвеллу, а также его фундаментальным уравнениям, которые он опубликовал в 1873 году в своём двухтомном труде "Трактат об электричестве и магнетизме", стоящем в одном ряду с "Началами" Ньютона и "Экспериментальными исследованиями" Фарадея. И так уж случилось, что вот уже на протяжении более 140 лет уравнения Максвелла с величайшим успехом описывают большинство явлений природы в области радиофизики. Таким феноменальным успехом и повсеместным внедрением в практику не может похвастаться, пожалуй, ни одна из существующих ныне теорий.

Тем не менее, по не вполне понятным причинам, за прошедшие 140 лет из официальных научных источников практически полностью исчезло всякое упоминание о том, чем именно руководствовался Максвелл при создании своей теории и откуда он взял свои знаменитые уравнения.

Следует отметить, что Максвелл не прибегал к аксиоматическому методу при создании своей теории, т.е. ничего не постулировал, а совершенно строго и чётко вывел свои уравнения из законов гидродинамики, используя труды Гельмгольца и идеи Френеля о вихревом движении идеальной жидкости, т.е. использовал физическую модель жидкого подвижного ЭФИРА, в котором возникают вихревые трубки ("фарадеевы трубки").

Таким образом на сегодняшний день имеется фундаментальное научное противоречие: с одной стороны, все пользуются уравнениями Максвелла и убедительно доказывают на практике, как они хороши и фундаментальны, а с другой стороны никто не задумывается над тем, что эти уравнения — абсолютно логичное и неизбежное следствие взятой Максвеллом за основу физической модели идеальной жидкости, т.е. жидкого, несжимаемого эфира! И при этом люди, называющие себя "учёными", под влиянием общественного мнения (!) придерживаются позиции, согласно которой "эфир не существует в природе". Однако если эфир действительно не существует в природе, и официальная наука это вполне официально признаёт, необходимо, извиняюсь за выражение, выкинуть на помойку "Трактат об электричестве и магнетизме" и забыть уравнения Максвелла как страшный сон, заклеймив Максвелла как "лжеучёного", "научного фрика" или "эфирщика", чего, однако, не происходит. Почему — непонятно. Видимо, слишком уж хороши и точны уравнения Максвелла, основанные на гидродинамической модели эфира.

Т.е. насколько я понимаю, Максвелл взял за основу физическую модель идеальной жидкости и существовавшие на тот момент уравнения гидродинамики и строго математически вывел из них свои уравнения. Кто-нибудь может это как-то прокомментировать?

[Metford]

Lermont в сообщении #1266481 писал(а):

и строго математически вывел из них свои уравнения

Видите ли, по-настоящему фундаментальные уравнения не выводятся. В принципе. Если бы они могли быть строго выведены, то наука спокойно так развивалась бы без застоев и особо крупных прорывов.
Если Вас конкретно уравнения Максвелла интересуют, то вклад самого Максвелла в них формально невелик. Теорема Гаусса была известна до него. Закон индукции открыл Фарадей. Магнитные заряды, отсутствие которых констатирует одно из уравнений, до сих пор пытаются найти, что "намекает" на отсутствие формального доказательства их отсутствия. Утверждение о создании током магнитного поля было известно со времён Эрстеда. Даже записаны уравнения самим Максвеллом были совсем не так, как их пишут хотя бы студенты на втором курсе - гораздо более громоздко он их записал. Вот что нового он сделал - так это добавил ток смещения, распространил уравнения на случай любых полей (например, теорема Гаусса выводится для полей статических) да отобрал основные уравнения (кстати, добавив пару лишних - зависимых). Совсем не мало.
Если детали интересуют, то есть хорошая статья в УФН: Шапиро И.С. - К истории открытия уравнений Максвелла (УФН, 108, 2, 1972).
Да, и не читайте те источники, в которых проталкивается идея об эфире, если это не химия. Эта гипотеза давным-давно оставлена. Очень не рекомендую к ней апеллировать.

Lermont в сообщении #1266481 писал(а):

Кто знает, какая именно физическая модель лежит в основе уравнений Максвелла?

Они сами составляют суть модели. Подтверждённой экспериментами много-многократно.

[arseniiv]

Lermont
Безотносительно к похожести уравнений динамики идеальной жидкости и электромагнитного поля можно спросить, почему вы смешиваете нюансы исторического развития и «лежит в основе»?

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Помогите решить / разобраться (Ф)» в форум «Пургаторий (Ф)»
Причина переноса: по назначению. В принципе, это можно воспринимать и как желаемый комментарий.

[Someone]

Когда я был студентом, нам рассказывали вывод уравнений Максвелла из основных фактов об электрических и магнитных полях, зарядах, токах и их взаимодействии. Без всякого эфира и его моделей. Но было это страшно давно, так что я уже не вспомню.

Lermont в сообщении #1266481 писал(а):

Однако если эфир действительно не существует в природе, и официальная наука это вполне официально признаёт, необходимо, извиняюсь за выражение, выкинуть на помойку "Трактат об электричестве и магнетизме" и забыть уравнения Максвелла как страшный сон, заклеймив Максвелла как "лжеучёного", "научного фрика" или "эфирщика", чего, однако, не происходит. Почему — непонятно.

Ну зачем же так? Максвелл действовал вполне в рамках научной парадигмы своего времени. Это потом уже выяснилось, что электродинамика Максвелла, мягко говоря, плохо согласуется с классической механикой, а представления об эфире крайне трудно согласовать с результатами опытов.

Вы бы ещё вспомнили термодинамику, которая первоначально была теорией теплорода. Здесь та же история, что с электродинамикой: теплород исчез, а термодинамика осталась.

[Cos(x-pi/2)]

Lermont в сообщении #1266481 писал(а):

Стал изучать эту тему, но ничего внятного не нашёл.

Какие учебники по электродинамике Вы уже изучили? Если никаких, а читаете только тексты, типа процитированного вами выше, то это означает, что Вы ещё не приступили к изучению темы. (Притом рискуете стать, как говорится, "инвалидом интернетного образования").

При изучении любой темы в физике следует чётко отличать сюжеты, относящиеся к истории открытий, от собственно знаний по теме на их современном уровне.

Какими догадками, какими аналогиями и как именно пользовался Максвелл, открывая уравнения электродинамики, это - сюжеты из истории науки. В истории науки всегда мало логики, потому что первооткрыватели шли наугад, зигзагами, порой делая неоосознанные ими ошибки, не зная многого из того, что знаем мы теперь, благодаря дальнейшим исследованиям уже нескольких поколений физиков.

Теперь мы знаем, что того эфира (полноценную модель которого и сам Максвелл не построил, да и особенно к тому не стремился) нет - физики пытались его обнаружить, но не нашли. Вместо того эфира в современной физике появилось намного более обширное и сложное понятие - "физический вакуум"; это понятие возникает в квантовой теории полей (КТП).

Уравнения Максвелла описывают электромагнитное поле в классическом (не квантовом) пределе. Они описывают поле математически, и притом - как самостоятельное физическое понятие, и оно в современной физике не сводится ни к какой наглядной модели среды - ни жидкой, ни твёрдой, ни газзообразной.

Нравится вам это или нет, но идея об эфире оказалась бесполезной и даже противоречивой при интерпретации всей совокупности известных теперь экспериментальных фактов, бесполезной в количественном анализа явлений. Поэтому в книгах по истории физики об эфире вспоминают, а в учебниках по собственно электродинамике - уже нет.

И, нравится вам это или нет, для того, чтобы разбираться в электродинамике, необходимо изучить соответствующий математический язык (векторный анализ, дифференциальные уравнения) и учебники по электродинамике. Только после этого (а не до того!) для Вас прояснятся физические аспекты истории научных открытий, и Вы сможете действительно разобраться, какова была роль оставшихся в прошлом первоначальных идей.

-- 18.11.2017, 23:14 --

(P.S. Эх... медленно печатаю. Опять я не успел побеседовать с вопрошающим до Пургатория. Может оно и к лучшему; выше уже даны очень хорошие ответы.)

[profrotter]

Lermont в сообщении #1266481 писал(а):

Стал изучать эту тему, но ничего внятного не нашёл

Держите Дж. К. Максвелл Трактат об электричестве и магнетизме (яндекс-диск) https://yadi.sk/d/VJAe6_B03PpmVQ