Поиск на сайте или в интернете

МЕХАНИКАКВАЗИНЕЙТРАЛЬНЫХ СИСТЕМ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ И ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ НЕРЕЛЯТИВИСТСКОЙ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

МЕХАНИКАКВАЗИНЕЙТРАЛЬНЫХ СИСТЕМ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ И ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ НЕРЕЛЯТИВИСТСКОЙ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ
Аннотация
Из релятивистской функции Лагранжа выводится нерелятивистская функция для квазинейтральных систем заряженных частиц. Она инвариантна относительно преобразования Галилея. Это позволяет с позиции механики Ньютона объяснить взаимодействие зарядов с магнитным полем и устранить асимметрию в законе Ампера. Рассмотрены вопросы механики квазинейтральных систем. Доказано, что работа, совершаемая зарядами квазинейтральной системы, инвариантна относительно преобразования Галилея. Выяснено, что из релятивистской функции Лагранжа в нерелятивистском приближении вытекает решение проблемы электромагнитной массы для нерелятивистского случая. Однако эти результаты не согласуются с теоремой Пойнтинга. Для уравнений Максвелла в нерелятивистском приближении доказываются законы сохранения, в частности, закон Умова. Из них вытекает, что в рамках уравнений Максвелла в нерелятивистском приближении существует решение проблемы электромагнитной массы. Отсюда следует предположение о том, что уравнения Максвелла оперируют с двумя разновидностями поля. Первая . поле заряда, удовлетворяющее закону Умова. Вторая . электромагнитная волна, для которой справедлива теорема Пойнтинга.


Введение
Бурное развитие квантовых теорий, решение многочисленных прикладных задач теоретической физики позволило науке и технике сделать большой шаг вперед в познании материального мира. Однако это негативно отразилось на анализе теоретических вопросов квазистатической электродинамики: они оказались как бы "во втором эшелоне" переднего края науки. Цель данной работы частично восполнить этот пробел и попытаться связать нерелятивистские вопросы квазистатической электродинамики с классической механикой. Такой подход имеет свои основания и опирается на принцип материального единства мира. Однако он не имеет ничего общего с "механицизмом" - стремлением догматически навязать электродинамике механические принципы. Наша задача установить органическое единство материалистической механики и электродинамики зарядов. Для этого существует принципиальная основа: обе теории опираются на общий вариационный принцип и, следовательно, должны подчиняться некоторым общим закономерностям.

..............
Заключение
Подведем итоги. Опираясь на полученную из релятивистской функции Лагранжа нерелятивистскую функцию для квазинейтральных систем, мы смогли дать объяснение магнитным явлениям с позиции механики Ньютона и устранить асимметрию при описании взаимодействия элементарных токов.
При анализе механики квазинейтральных систем был получен важный вывод об инвариантности работы в рамках преобразования Галилея, т.е. независимости работы от выбора наблюдателем инерциальной системы отсчета.
Из релятивистской функции Лагранжа в нерелятивистском приближении вытекало, что поле заряда должно обладать инерциальными свойствами. Однако этот вывод находится в противоречии со следствиями, вытекающими из теоремы Пойнтинга. Опираясь на выведенные из уравнений Максвелла в нерелятивистском приближении законы сохранения энергии, мы показали, что квазистатическая электродинамика и нерелятивистская механика находятся в хорошем соответствии и не противоречат друг другу. Было установлено, что действительно в квазистатическом приближении энергия электростатического поля обладает стандартными инерциальными свойствами и ей можно приписать массу, импульс и кинетическую энергию.
Что касается теоремы Пойнтинга, то ее использование для вычисления потоков энергий полей зарядов и электромагнитной массы ведет к некорректным результатам.
Все изложенное свидетельствует о том, что система уравнений Максвелла описывает две разновидности полей. Одно из них . поле заряда. Это поле всегда связано со своим зарядом. Какие бы эволюции ни совершал заряд в пространстве и во времени, если он в данный момент покоится в инерциальной системе отсчета, связанной с наблюдателем, его поле будет определяться только величиной заряда, и не будет зависеть от предыстории движения заряда.
Второе поле . электромагнитная волна. Излучившись, это поле в последующие моменты времени существует самостоятельно и "живет собственной жизнью" независимо от "судьбы" породившего его источника.
Поле заряда играет роль как бы посредника между механическим движением заряда и электромагнитной волной. Оно преобразует механическую энергию при ускоренном движении заряда в электромагнитную волну и обратно.
Очевидно, что поле заряда и электромагнитная волна должны обладать каждая своим специфическим свойством. Масса покоя поля электромагнитной волны равна нулю, а поток этой волны описывается вектором Пойнтинга. Масса покоя электростатического поля заряда отлична от нуля и описывается вектором Умова.
Возвращаясь к электромагнитной массе поля заряда, можно сказать, что ее существование закономерно в рамках электродинамики. Во-первых, потому, что существование электромагнитной массы у зарядов можно считать фактом, установленным экспериментально (см. [3]). Во вторых, потому, что электродинамика и механика имеют общие закономерности и опираются на общий вариационный принцип.
Полное решение проблемы электромагнитной массы в электродинамике должно исходить из общего анализа уравнений Максвелла в рамках преобразования Лоренца. То, что такое решение должно существовать, нетрудно предсказать, опираясь на принцип соответствия Бора. Однако такой анализ выходит за рамки этой работы и требует самостоятельного анализа и изложения.