Böcker av Födor Mende

Razrabotana matematicheskaq model' wremennoj dispersii älektromagnitnyh woln w plazmopodobnyh sredah, diälektrikah i magnetikah s ispol'zowaniem ne äffektiwnoj chastotozawisimoj, a ne zawisqschej ot chastoty fizicheskoj welichiny diälektricheskoj i magnitnoj pronicaemosti dlq sluchaq izotropnoj sredy s razmerami, mnogo bol'shimi razmera neodnorodnosti polq (dliny wolny). Jeto stanowitsq wozmozhnym za schet ucheta kineticheskoj induktiwnosti zarqdow i ih kineticheskoj ömkosti na osnowe uglublennogo ponimaniq fizicheskogo smysla dispersii w rezul'tate priwlecheniq metodologicheskih podhodow, zaimstwowannyh iz älektrotehniki. Pokazano, chto w ukazannom sluchae tradicionno ispol'zuemuü w älektrodinamike äffektiwnuü diälektricheskuü pronicaemost' mozhno wyrazit' cherez neskol'ko fizicheskih welichin, ne zawisqschih ot chastoty.

Bytuet mnenie, chto osnownoj zaslugoj Maxwella w älektrodinamike qwlqetsq wwedeniq ponqtiq toka smescheniq i wihrewyh polej, chto dalo wozmozhnost' zapisat' wolnowye urawneniq dlq älektromagnitnyh woln. Sleduet otmetit', chto w traktate wwoditsq ne tol'ko tok smescheniq i wihrewye polq, no i wektornyj potencial magnitnogo polq, chto qwlqetsq ne menee wazhnoj zaslugoj, chem wwedenie ukazannyh ponqtij. Vo wremena Maxwella ne bylo togo apparata wektornogo ischisleniq, kotorym pol'zuütsq segodnq, i swoi urawneniq on zapisywal w kwaternionnoj forme, ispol'zuq dlq zapisi urawnenij indukcii substancional'nuü (polnuü) proizwodnuü. Ispol'zowanie ätoj proizwodnoj trebuet uchöta ne tol'ko lokal'nyh chastnyh proizwodnyh po wremeni, no i eö konwektiwnoj sostawlqüschej, kotoraq swqzana s dwizheniem sistemy otschöta, w kotoroj opredelqütsq polq. Imenno ätu sostawlqüschuü i opustili Gerc i Hewisajd, zapisaw urawneniq älektrodinamiki w chastnyh proizwodnyh. V takom iskazhennom wide äti urawneniq i doshli do nas, i ih prinqto schitat' urawneniqmi Maxwella, hotq äto i ne tak. I esli by oni ätogo ne sdelali, to razwitie älektrodinamiki moglo pojti po drugomu puti.

Fizika zakanchiwaetsq tam, gde nachinaütsq postulaty. Ih ispol'zowanie goworit o neponimanii fizicheskih qwlenij i zamenu ätih qwlenij surrogatom postulatow. Vsö proshloe stoletie oznamenowano welichajshim krizisom w fizike, kogda na smenu materialisticheskomu ponimaniü dejstwitel'nosti prishla matematika, kotoraq sama nachala sozdawat' swoi fizicheskie zakony. Tipichnym primerom takih podhodow qwilos' wwedenie metafizicheskogo ponqtiq chastotnoj dispersii takih material'nyh parametrow kak diälektricheskaq i magnitnaq pronicaemost' material'nyh sred. Jeti metafizicheskie podhody porodili celoe metafizicheskoe naprawlenie w älektrodinamike material'nyh sred, imenuemoe chastotnoj dispersiej material'nyh parametrow. Zakowannaq w kandaly zheltoj nauki i zheltoj pressy, fizika na protqzhenii proshlogo stoletiq prakticheski stoqla na meste, chto i porodilo glubochajshij krizis. Vsö nowoe otbrasywalos' i poddawalos' bichewaniü, i transnacional'nye nauchnye klany bez osobyh usilij nazhiwalis' na ätom. Sejchas situaciq w fizike ochen' napominaet tu, kotoraq predshestwowala padeniü sistemy Ptolemeq. V rabote proweden analiz oshibok i netochnostej, kotorye imeüt mesto w klassicheskoj älektrodinamike.

Po programme «Starfish» 9 iülq 1962 SShA wzorwali w kosmose nad Tihim okeanom na wysote 400 km wodorodnuü bombu s trotilowym äkwiwalentom 1.4 Mt. Jeto sobytie postawilo pered nauchnoj obschestwennost'ü ochen' mnogo woprosow. V 1957 g. buduschij nobelewskij laureat doktor Hans Al'breht Bete (Hans A. Bethe), osnowywaqs' na teorii dipol'nogo izlucheniq, predskazal, chto pri podobnom wzrywe budet nablüdat'sq älektromagnitnyj impul's (JeMI), pri ätom naprqzhennost' polq na powerhnosti zemli dolzhna sostawit' ne bolee 100 V/m. No pri wzrywe bomby okazalos', chto naprqzhennost' älektricheskih polej, nachinaq s äpicentra wzrywa, i dalee na protqzhenii bolee 1000 km dostigla neskol'kih desqtkow tysqch wol't na metr. (Karta mestnosti i znacheniq naprqzhennostej polej priwedeny na ris. 1.) Jetot risunok i wse dannye, kotorye budut priwedeny w ätom razdele, kasaüschiesq ispytanij po programmam «Starfish» i «Programma K».

Monografiq sostoit iz tröh chastej. V perwoj eö chasti pokazano, kak lagranzhew formalizm mozhet byt' predstawlen s ispol'zowaniem koncepcii skalqrno-wektornogo potenciala. Vo wtoroj chasti pokazano, chto urawneniq Vlasowa takzhe mogut byt' zapisany w ramkah ukazannoj koncepcii. Perwye dwe chasti kasaütsq teoreticheskih woprosow, sowsem drugoe soderzhanie u tret'ej chasti. V nej rassmotreno takoe fizicheskoe qwleniq kak qdernyj wzryw i soputstwuüschij emu älektricheskij impul's pokazano, chto i fizicheskie qwleniq takzhe mogut byt' opisany s ispol'zowaniem skalqrno-wektornogo potenciala. Bolee togo, w ätoj chasti prowedeny natural'nye äxperimenty po razogrewu plazmy malyh ob#ömow i pokazano horoshee sowpadenie poluchennyh rezul'tatow s koncepciej skalqrno-wektornogo potenciala.

Zakony klassicheskoj älektrodinamiki otrazhaüt äxperimental'nye fakty i qwlqütsq fenomenologicheskimi. K sozhaleniü, sowremennaq klassicheskaq älektrodinamika ne lishena protiworechij, kotorye do nastoqschego wremeni ne poluchili swoego ob#qsneniq. Osnownymi urawneniqmi sowremennoj klassicheskoj älektrodinamiki qwlqütsq urawneniq Maxwella. No ne wse znaüt, chto te urawneniq, kotorye prinqto schitat' urawneniqmi Maxwella, qwlqütsq temi urawneniqmi, kotorymi pol'zowalsq sam Maxwell. Pri zapisi swoih urawnenij on pol'zowalsq substancional'noj proizwodnoj, chto delali ih inwariantnymi po otnosheniü k preobrazowaniqm Galileq. V posleduüschem Gerc i Hewisajd isklüchili iz substancional'noj proizwodnoj eö konwektiwnuü chast', zapisaw urawneniq Maxwella w chastnyh proizwodnyh. V takom wide urawneniq inwariantny preobrazowaniqm Lorenca i takoj podhod prolozhil put' k sozdaniü special'noj teorii otnositel'nosti (STO). V stat'e rassmotreny preobrazowaniq älektromagnitnyh polej pri perehode iz odnoj inercial'noj sistemy w druguü, poluchennye na osnowanii urawnenij älektromagnitnoj i magnitoälektricheskoj indukcii s ispol'zowaniem substancional'noj proizwodnoj.

Vsem horosho izwestno takoe qwlenie kak raduga. Lübomu specialistu po älektrodinamike qsno, chto wozniknowenie radugi swqzano s zawisimost'ü ot chastoty fazowoj skorosti älektromagnitnyh woln, prohodqschih cherez kapli dozhdq. Poskol'ku woda qwlqetsq diälektrikom, to pri ob#qsnenii ätogo qwleniq Dzh. Hewisajd i R. Vul predpolozhili, chto takaq dispersiq swqzana s chastotnoj dispersiej (zawisimost'ü ot chastoty) diälektricheskoj pronicaemosti wody. S teh por äta tochka zreniq qwlqetsq gospodstwuüschej. Odnako takoj podhod qwlqetsq fizicheskoj i metodologicheskoj oshibkoj, chto i pokazano w dannoj stat'e. Takaq oshibka proizoshla po prichine togo, chto pri zapisi toka w material'nyh sredah byli pereputany integral i proizwodnaq garmonicheskoj funkcii, kotorye imeüt odinakowyj wid i otlichaütsq tol'ko znakami.

V stat'e imeetsq pqt' razdelow. V perwom iz nih rassmotrena rabota interferometra Mende s mehanicheskim deleniem lucha lazera i dokazana nesostoqtel'nost' preobrazowanij Lorenca i wtorogo postulata special'noj teorii otnositel'tnosi. Vo wtorom razdele rassmotreny äxperimenty s kapel'nicami, pozwoliwshie sozdat' metod razdeleniq anionow i kationow w razlichnyh rastworah. V tret'em razdele predstawlen nowyj sposob razdeleniq anionow i kationow. V chetwörtom razdele predstawlen unipolqrnyj generator Mende i predstawleny rezul'taty ego ispytaniq. V pqtom razdele rassmotrena rabota generatora Van de Gaafa i predstawleny beskollektornye generatory i umnozhiteli postoqnnogo naprqzheniq.

Jelektrodinamika suschestwuet uzhe bolee 200 let i sprawedliwosti radi sleduet skazat', chto ochen' mnogie zadachi ona reshaet wpolne dostojno. Izwestno, chto äta nauka qwlqetsq fenomenologicheskoj i osnowywaetsq na opytnyh i äxperimental'nyh dannyh. No poka popytka najti adekwatnoe matematicheskoe opisanie mnogih älektrodinamicheskih qwlenij natalkiwaetsq na trudnosti, swqzannye, prezhde wsego, s neponimaniem samoj fiziki proishodqschego. Esli posmotret' trudy mastityh teoretikow, to mozhno zametit', chto tot zhe Lewich, wwodq ponqtie obobschönnogo potenciala sowershaet oshibku. Teoretiki ne ponimaüt, chto izmenenie äffektiwnoj massy älektrona swqzano ne s tem, chto dejstwitel'no rastöt ego massa, a s tem, chto älektron obladaet dopolnitel'noj potencial'noj änergiej, swqzannoj s dwizheniem w pole drugih zarqzhennyh chastic. Landau pereputal integral i proizwodnuü garmonicheskoj funkcii i w swoih trudah wwodit metafizicheskoe ponqtie diälektricheskoj pronicaemosti plazmy, kotoraq zawisit ot chastoty. Jeto tozhe grubaq oshibka.

Utochnqetsq ponqtie wektornogo potenciala magnitnogo polq w urawneniqh indukcii. Vwoditsq ponqtie wektornogo potenciala älektricheskogo polq. Pokazano, chto kineticheskaq induktiwnost' zarqdow igraet w älektrodinamike ne menee wazhnuü rol', chem diälektricheskaq i magnitnaq pronicaemost'. Razrabotana matematicheskaq model' dispersii älektromagnitnyh woln w prowodnikah i diälektrikah s ispol'zowaniem fizicheskoj welichiny diälektricheskoj pronicaemosti, kotoraq ne zawisit ot chastoty. Pokazano, chto w ogranichennoj plazme mozhet suschestwowat' poperechnyj plazmennyj rezonans. Vwoditsq ponqtie kineticheskoj ömkosti. Priweden nowyj sposob wywoda wolnowogo urawneniq. Putöm zapisi urawnenij indukcii s ispol'zowaniem substancional'noj proizwodnoj poluchena ih simmetrichnaq forma. Vwoditsq skalqrno-wektornyj potencial, w kotorom skalqrnyj potencial zarqda i ego polq zawisqt ot skorosti. Iz simmetrichnyh zakonow indukcii w ramkah preobrazowanij Galileq polucheny preobrazowaniq polej pri perehode iz odnoj inercial'noj sistemy otschöta w druguü, nazwannye preobrazowaniqmi Mende. Jeti preobrazowaniq pozwolili ob#qsnit' fazowuü aberraciü i poperechnyj äffekt Doplera.