Граничные условия

4. Граничные условия

Уравнения (3.6), (3.12) и (3.13) описывают потенциалы полей, создаваемых зарядами и процесс излучения электромагнитной волны. Эти уравнения должны быть дополнены двумя группами уравнений:

А) Уравнения, описывающие взаимодействие инерциальных зарядов с полями других инерциальных зарядов, с полями безинерциальных зарядов и электромагнитными волнами.

Б) Уравнения, описывающие рождение и уничтожение безинерциальных зарядов полями электромагнитной волны и полями других безинерциальных и инерциальных зарядов. Это самостоятельные темы для изложения.

Поставленные задачи являются весьма важными. Мы уже писали, что процесс “рождения” и “уничтожения” этих зарядов протекает весьма быстро. По этой причине даже для ультрафиолетовой части спектра справедливы граничные условия, приводимые во всех учебниках по классической электродинамике и волновым процессам.

Для металлов:  пов=(noE); jпов=[H no], где:  пов – поверхностная плотность пространственного заряда; jпов – поверхностная плотность тока; no – единичная нормаль к поверхности; Е и Н – поля у поверхности металла.

Для диэлектриков (без поверхностного заряда на границе раздела сред):

[E1 no]=[E2 no];  1(E1no)= 2(E2no)

[H1 no]=[H2 no];  1(H1no)= 2(H2no)

где: E1, E2, H1, H2 – поля в двух средах на границе раздела сред;  1,  2,  1,  2 – диэлектрическая и магнитная проницаемости двух сред.

Говоря о поверхностных токах и зарядах, мы должны понимать, что такое представление есть идеализация. Эта идеализация связана с макроскопическим описанием явлений на границе раздела сред. Реально заряды и токи занимают некоторый слой и имеют объемную плотность.

Процесс выполнения граничных условий на поверхности раздела сред достаточно быстр, поэтому кажется, что условия для соблюдения градиентной инвариантности практически не нарушаются даже в ультрафиолетовой части спектра. Однако это не означает, что поверхностные токи и заряды не имеют источников. Причина в том, что такие источники не оказывают заметного влияния на макропроцессы.

Только по мере уменьшения длины волны, когда длина волны становится соизмеримой с межатомными расстояниями ионной решетки металла или межмолекулярными расстояниями в диэлектрике, влиянием этих источников уже нельзя пренебрегать. Мы должны записать следующие уравнения:

(4.1)

где f и F – функции, характеризующие обильность соответствующих источников; они зависят как от электрических и магнитных полей, так и от длины волны и уменьшаются с ее ростом.

Записанные уравнения согласуются с задачами, поставленными в начале параграфа. Здесь можно было бы постулировать свойства микромира, задав f и F. Мы полагаем, для любых длин волн  условие эквивалентности (2.1) не выполняется. Безинерциальные заряды и токи не могут возникать без своих источников. Однако это “нарушение” еще не приводит к исчезновению реальной эквивалентности между кулоновской калибровкой и калибровкой Лоренца. Оно показывает, что существующие уравнения Максвелла не только имеют границу применимости и не полны. Введение функций f и F поможет расширить пределы применимости уравнений Максвелла, позволяя использовать их для описания явлений микромира. Но это уже другая тема.

Попутно заметим, что в соответствии с теорией познания объективной истины, эйнштейновская интерпретация преобразований Лоренца (СТО) некорректна, а преобразование Лоренца не имело и не имеет всеобщей значимости [5]. Если преобразование Лоренца и может применяться к некоторым явлениям электродинамики, то к довольно узкой области, которую еще предстоит найти. Можно предположить, что преобразование Лоренца справедливо только для полей безинерциальных зарядов.

Используя матрицу Лоренца для преобразования 4-векторов, Эйнштейн ввел постулат о существовании "предельной скорости распространения взаимодействий". Этот постулат навязал физикам некорректную интерпретацию принципа причинности. Постулат, как бы, логически вытекал из "релятивистского множителя" (1-(v/c)2)-1/2, входящего в знаменатель некоторых компонент матрицы Лоренца. Рассмотрим содержание постулата о конечной скорости распространения взаимодействий. Что такое "взаимодействие"? Как и почему оно "распространяется"?

По нашему мнению, взаимодействие есть процесс (но не материальный объект!), который может занимать определенную область пространства (простираться) и длиться какой-то промежуток времени. Но ведь в постулате А.Эйнштейна речь идет не об изменении области, где проявляется взаимодействие, не об интенсивности этого процесса и не о времени его существования! Речь идет о скорости взаимного воздействия двух материальных объектов друг на друга!

С эйнштейновской точки зрения взаимодействие это волейбольный мяч, летающий от одной команды к другой через сетку.

С одной стороны, если это так, то тогда следовало бы отождествить взаимодействие с неким материальным объектом и рассматривать именно его скорость. Если взаимодействие есть материальный объект (например, электромагнитная волна), то нарушается симметрия при взаимодействии тел и нарушается принцип взаимности действия (симметрия и принцип равенства действия противодействию и т.д.). Какое-то тело должно начать взаимодействие первым (как у малышей: кто первый начал драку?)? Проверенная 200 летним опытом вся классическая (нерелятивистская) физика противоречит подобным представлениям о взаимодействии.

С другой стороны, подобное “взаимодействие” можно разбить на элементы. Пусть тело 1 взаимодействует с телом 2. Тогда:

А) Отделение от тела 1 электромагнитной волны можно рассматривать как акт элементарного взаимодействия.

Б) Движение этой волны к телу 2 не может рассматриваться как взаимодействие между телами.

В) Взаимодействие волны с телом 2 тоже акт элементарного взаимодействия.

Где же скорость распространения взаимодействий?

Некоторые ученые, понимая некорректность этого постулата, пытались "выправить" положение путем изменения терминологии. Они предлагали новую формулировку этого постулата: постулат о существовании предельной скорости распространения информации. Но ведь информация есть содержание, выражаемое с помощью символов [звуковых, графических т.п.]. Более того, передача информации всегда идет от генератора к приемнику, т.е. имеет все ту же асимметрию. По этой причине "изменение номенклатуры" не достигает своей цели. Без определения содержания понятия “взаимодействие” постулат о существовании предельной скорости распространения взаимодействий превратился в бессодержательную догму (постулат, не отвечающий сущности физических явлений и здравому смыслу).

В соответствии со сказанным выше, настоятельной задачей стал детальный анализ содержания причинно-следственных отношений и ревизия содержания причинно-следственных связей. Такой анализ отношений дан в [7].

Кулигин В.А., Кулигина Г.А.. Корнева, М.В. Калибровки и поля в электродинамике. /Воронеж. ун-т. - Воронеж, 1998. Деп. в ВИНИТИ 17.02.98, № 476-В98.

См. также: Кулигин В.А., Кулигина Г.А., Корнева М.В. Кризис релятивистских теорий, Часть 2 (Анализ основ электродинамики) http://www.n-t.org/tp/ns/krt.htm

Kuligin V.A., Kuligina G.A., Korneva M.V. Analisis of Lorentz’s gauge. Apeiron, vol.7, №1-2, 1996.

В.А.Кулигин, Г.А.Кулигина. Механика квазинейтральных систем заряженных частиц и законы сохранения нерелятивистской электродинамики. Воронеж. ун-т, Воронеж,1986. Деп. в ВИНИТИ 09.04.86, №6451-В86.

См. также: Кулигин В.А., Кулигина Г.А., Корнева, М.В. Кризис релятивистских теорий, Часть 5 (Электромагнитная масса) и Часть 6 (Магнитные взаимодействия движущихся зарядов) http://www.n-t.org/tp/ns/krt.htm

Сахаров Ю.К. Противоречия современных концепций излучения заряженных частиц и строения атома. //Проблемы пространства, времени и тяготения. Материалы IV международной конференции в С.-Петербурге, Политехника С.-П., 1997.

Кулигин В.А., Кулигина Г.А., Корнева М.В. Физика и философия физики / Воронеж. ун-т. - Воронеж, 2001. Деп. в ВИНИТИ 26.03.01, № 729-В2001.

См. эту статью также: http://www.n-t.ru/tp/ns/fff.htm

Кулигин В.А., Кулигина Г.А., Корнева М.В. Фазовая скорость и групповая скорость / Воронеж. ун-т. - Воронеж, 1997. Деп. в ВИНИТИ 24.12.97, № 3751-В 97

См также: Кулигин В.А., Кулигина Г.А., КорневаМ.В. “Фазовая скорость, групповая скорость и скорость переноса энергии” http://www.n-t.org/tp/ns/fs.htm

Кулигин В.А. Причинность и взаимодействие в физи