Ответ Котофеичу от Подосенова.
В этой книге рассматривается новое направление исследования
силовых полей, основанное на постулате эквивалентных ситуаций.
В результате показано, что искривление пространства-времени
- это не привилегия только гравитационного поля. Полученные результаты являются оригинальными и впервые опубликованы в работе [107] и данной монографии.
Развитие нового направления позволило устранить расходимость поля точечного заряда, которая является главной принципиальной
трудностью классической и квантовой теории поля.
Предложенный подход является своеобразным мостиком, который соединил казалось несовместимые теории: классическую механику Ньютона, классическую электродинамику Максвелла и общую теорию относительности Эйнштейна.
Оказалось, что сходство между этими теориями значительно ближе, чем считалось ранее.
Математический аппарат НСО можно использовать в задачах, которые на первый взгляд не имеют никакого отношения к системам отсчета, однако в действительности эти задачи
оказываются тесно связанными. К таким задачам относятся, например, расчеты электростатических полей связанных ( несвободных ) зарядов.
{\it Под словами "связанные структуры" будем понимать систему несвободных взаимодействующих частиц электронов, протонов, мезонов, движение которых ограничено внешними или внутренними связями}.
К связанным структурам относим любое заряженное тело, проводник, по которому течет электрический ток. В этих случаях заряды не могут покинуть тело за счет сил электростатического отталкивания, поскольку со стороны решетки
действуют силы внешние силы связи, удерживающие электроны на поверхности.
Например, в классическом понимании термин "свободный" электрон употребляется, когда электрон находится
вне любого силового поля в вакууме. В этом случае принято считать, что его поле сферически симметрично и кулоново. С нашей точки зрения электрон никогда нельзя считать полностью "свободным". Его элементы "связаны" от электростатического взрыва внешними силами неэлектростатического происхождения (силами давления Пуанкаре).
Как показано поле "связанного" электрона будет сферически симметричным, но не кулоновым. Фактически к "связанным структурам" можно отнести любое устойчивое образование, в котором внутренние силы притяжения или отталкивания
уравновешиваются внешними связями.
В классической электродинамике принято считать, что если точечный заряд покоится в некоторой ИСО, то его электрическое поле является кулоновым вне зависимости от того является ли этот заряд свободным или сумма сил, действующих на заряд, равна нулю.
Например, поле свободного точечного заряда и поле точечного
заряда, подвешенного на нити в силовом поле, в плоском
пространстве - времени считаются одинаковыми и изотропными.
С другой стороны , для равноускоренного заряда электрическое поле в сопутствующей НСО не является изотропным, как не является изотропным и поле заряда подвешенного на нити в поле тяжести. Поэтому возникает естественный вопрос: почему поле заряда
, подвешенного на нити в электрическом поле, изотропно, а поле этого заряда,
находящегося в эквивалентных условиях в НСО или поле тяжести, - неизотропно?
На первый взгляд ответ ответ кажется очевидным. Поле сил тяжести
и сил инерции имеют близкую природу и эти поля взаимодействуют
как с заряженными, так и нейтральными частицами и их полями. По этой причине поле точечного электрического заряда, закрепленного в ньютоновом гравитационном поле или в НСО перестает быть сферически симметричным.
В силу линейности уравнений Максвелла внешнее электрическое поле, в котором закрепляется точечный заряд, не взаимодействует с полем этого заряда, поэтому симметрия поля точечного заряда должна сохраняться. В этом ответе есть маленькая некорректность, которая противоречит экспериментальным данным
при рассеянии "света на свете" ( Зоммерфельд [83] ).
Данная проблема возникла в связи с открытием позитрона и образования пар, т.е. одновременного возникновения
электрона и позитрона под действием жестких
- лучей. Линейные уравнения Максвелла в принципе не могли привести к такому рассеянию, что непосредственно следует из принципа суперпозиции полей. Две волны должны были проникнуть одна через другую. Поэтому эксперимент требует некоторого изменения уравнений Максвелла в сторону их нелинейности.
По этой причине должно быть взаимодействие электрических полей,
собственного поля закрепленного в электрическом поле заряда с внешним полем.
Это должно привести к отсутствию сферической симметрии закрепленного во внешнем поле точечного заряда.
С нашей точки зрения поле точечного заряда, подвешенного на нити,
эквивалентно полю этого заряда в сопутствующей НСО (2.18), ( отсюда появляется риманова геометрия )
движущейся с ускорением
, направленным параллельно силе натяжения нити
,
действующей на заряд. Иными словами мы полагаем, что поле точечного заряда привязанного
на нити к одноименно заряженной плоскости, будет таким же, если
эту плоскость
разрядить и двигать ускоренно, сохраняя прежней значение силы
натяжения нити. (Отражения заряда от плоскости не учитываем). В обоих случаях физическая ситуация для заряда в системах
отсчета, связанных с плоскостью, будет очевидно одинаковой, что и должно приводить к тождественности полей. Ввиду важности рассматриваемых далее вопросов проведем следующий
мысленный эксперимент.
Пусть подвешенный на нити точечный заряд находится между обкладками плоского конденсатора. Пусть конденсатор помещен в космический корабль, движущийся равноускоренно. Плоскости обкладок перпендикулярны ускорению.
Точка закрепления нити расположена на верхней обкладке. Пусть в начальный момент времени конденсатор не заряжен, а натяжение нити обусловлено реактивной силой двигателя корабля. Ясно, что по отношению к кораблю потенциал точечного заряда определяется соотношением (15.8 ).
Пусть ракета начинает постепенное уменьшение ускорения,
а конденсатор начинает заряжаться по такому закону, чтобы сохранить натяжение нити неизменным. Тогда физическая ситуация для заряда остается
неизменной. Следовательно, должно оставаться неизменным по отношению к кораблю и поле заряда (15.8 ). В конечном итоге ракета будет двигаться равномерно, а конденсатор зарядится до определенного напряжения, такого, чтобы натяжение нити оставалось таким же, как и до торможения.
Так как характер симметрии поля точечного заряда определяется натяжением нити, то нам удалось "обмануть" заряд, подменив действие поля сил инерции в НСО, действием электростатического поля на заряд со стороны конденсатора в ИСО. Так как заряд точечный, то дополнительный дипольный момент, наведенный
электростатическим полем, пропорциональный кубу радиуса и напряженности поля конденсатора, стремится к нулю.
На основании сказанного
сформулируем
{\bf Постулат эквивалентных ситуаций:}
{\bf Поле точечного заряда, находящегося в равновесии в постоянном электрическом поле, эквивалентно полю от этого заряда в равноускоренной НСО, если силы реакции связей, ускоряющие заряд и удерживающие заряд в поле неподвижным, равны}.
Физический смысл постулата состоит в том, что внешнее поле действует не только на заряд (источник поля), но также и на его ближайшее окружение,
т.е. поле заряда. Это приводит к нелинейности уравнений Максвелла в малой области вокруг пробного заряда, что и подтверждается экспериментом при рождении пары электрон -- позитрон. Так как связь препятствует заряду двигаться, то окружающее этот заряд его собственное поле деформируется,
что должно привести ( что это так и есть) к возрастанию "физической" напряженности собственного поля заряда в направлении обратном
силе реакции.
Уравнение для скалярного потенциала
точечного заряда,
вмороженного в в начало координат НСО ( 2.18 ), получено в (15.3), а его решение приведено
в (15.8), (15.9), (15.10). Эти формулы являются ключевыми для расчета электростатических полей связанных зарядов.
С уважением,
С. Подосенов.