УДК 530.1+531.5+537.8
ДИНАМИЧЕСКИЕ ПОЛЕВЫЕ УРАВНЕНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МАТЕРИАЛЬНЫХ ТЕЛ В СРЕДЕ ФИЗИЧЕСКОГО ВАКУУМА В. В. Сидоренков
[email protected]
На основе концепции Единого Поля силового пространственного взаимодействия материальных тел в среде физического вакуума при полноправном включении в теорию представлений о полях векторного потенциала построены и предварительнопроанализированы системы динамических полевых уравнений электрического, магнитного и гравитационного полей, в соответствии с характеристиками которых скорость распространения волн всех указанных полей в точности равна скорости света в вакууме.
Одной из фундаментальных и до настоящего времени остающейся актуальной, но мало изученной проблемой физической науки является развитие и углубление наших знаний об уникальном феномене силового пространственного взаимодействия материальных тел, аналитически описываемых законами Кулона в электромагнетизме и тяготения Кавендиша [1]. На сегодня по данному вопросу достигнут существенный прогресс, где главный результат успеха проведенного исследования [2] состоит в том, что на основе анализа физических характеристик силового пространственного взаимодействия материальных тел в стационарных условиях установлена объективность существования Единого Поля Взаимодействия этих тел в реальном пространстве физического вакуума, обусловленного поляризацией вакуумной среды при наличии в ней Материи. При этом получено аналитическое соотношение для указанного поля взаимодействия [2], структурно тождественно, а главное адекватно описывающее различные по физической природе электрические, магнитные и гравитационные силы:
/>. (1)
Здесь /> — модифицированная постоянная Планка, /> — скорость света [1], а /> — безразмерный множитель, в виде произведения локальных физических параметров неподвижных взаимодействующих тел, нормируемого на произведение материальных констант Планка, соответствующей размерности, составленных из комбинации других фундаментальных физических констант [2]. Чтобы подчеркнуть физическую сущность множителя />, он назван «амплитудой поляризации» среды физического вакуума, поскольку только он единственно определяет численное значение силы пространственного взаимодействия материальных тел. Соответственно, в формулах (1) выражение /> есть потенциальная энергия взаимодействия материальных тел, или более конкретно, энергия поляризации физического вакуума.
Как нам представляется, с точки зрения концептуальных основ физики актуальность полученных в [2] результатов и их перспективность для дальнейшего научного развития наших знаний о феномене силового пространственного взаимодействия материальных тел не вызывает сомнений. В частности, представленное итоговое соотношение (1) однозначно показывает, что все разговоры о скорости распространения поля гравитационного взаимодействия, по величине отличной от скорости света вплоть до бесконечности, следует считать безосновательными: скорость передачи любых полевых (пространственных) взаимодействий материальных тел определяется только свойствами физического вакуума. Как видим, продолжение исследований поднятой здесь весьма серьезной фундаментальной проблемы вполне оправдано и необходимо, особенно при переходе от статических полей к полям динамическим.
Именно этот вопрос и будет рассматриваться в настоящей работе, поскольку, для подтверждения справедливости концепции Единого Поля,физически очевидно, что предполагаемые системы динамических полевых уравнений для всех указанных выше полей взаимодействия принципиально должны строиться по одному сценарию и быть структурно тождественными между собой.
Логика наших рассуждений при получении искомыхсистем динамических полевых уравнений – это на основе концепции полученных в основополагающей работе [2] результатов воспользоваться представлениями современной теории электромагнетизма [3, 4], базирующейся на полноправном включении в теорию векторных потенциалов. Говоря более конкретно, мы полностью повторим аргументацию и методику рассуждений в работе [5] при построении системы уравнений гравитационного поля, версия которых при сравнении с аналогичными уравнениями в работах по электромагнетизму [3, 4] пока получилась весьма далекой от ожидаемой. Итак, необходимо разобраться в этом!
Наши рассуждения начнем с того, что представим симметрию аналитических выражений полей электрической, магнитной и гравитационной сил в структурно тождественной форме, которые сразу запишем относительно векторных полей соответствующих напряженностей:
a) />, b) />,
c) />. (2)
Здесь />, /> и m — электрический, магнитный и гравитационный (масса) заряды; поля векторов /> — электрической, /> — магнитной и /> — гравитационной напряженностей. Поскольку указанные взаимодействия происходят в пространстве физического вакуума, то присутствующие в формулах (2) размерные в системе единиц СИ физические постоянные />, /> и /> будем называть абсолютной электрической, магнитной и гравитационной проницаемостью вакуума, где последняя константа /> получается из постоянной гравитационного взаимодействия />. Представленные здесь законы взаимодействия – это законы феноменологические и аналитически описываются эмпирическими выражениями действия сил притяжения (отталкивания) между двумя материальными точечными телами, находящимися на некотором расстоянии /> друг от друга. При этом ни сами функциональные зависимости (2), ни их параметры никоим образом не объясняют физический механизм описываемых этими формулами явлений.
Отметим, что все представленные в (2) поля напряженностей являются потенциальными полями [1], а потому аналитически определяются соотношениями: />/> и /> где /> — поле соответствующего скалярного потенциала. Подробное объяснение /> представлено в работе [2]. Таким образом, размерность векторных полей напряженности будет определяться линейной плотностью скалярного потенциала,или конкретно в единицах измерения системы СИ: /> — электрической, /> — магнитной и /> — гравитационной напряженности [5].
На примере обсуждения физических свойств электрического векторного поля покажем как можно получить систему дифференциальных динамических уравнений указанного поля, причем основой наших рассуждений будет тот факт, что функционально это поле, как и остальные поля в (2), пространственно определяется как />. То есть с учетом аналитики соотношения (2а) имеем электростатическую теорему Гаусса [1] /> />,поток вектора поля электрической индукции (смещения)/> через произвольную замкнутую поверхность Sравен суммарному стороннему электрическому заряду /> в объеме /> внутри этой поверхности. Кстати, исходя из />, вектор электрической индукции/> является потоковым вектором и имеет единицы измерения />, в отличие от линейного (циркуляционного) вектора /> — электрической напряженности.
Соответственно, сравнивая электростатическую теорему Гаусса />с математической теоремой Гаусса-Остроградского />, получим при />первое дифференциальное уравнение электрического поля />/>, где объемная плотность потока векторного поля равна объемной плотности электрического заряда />в этой точке. В случае электронейтральности (/>) точек среды /> имеет вид />.
Далее из полученного дивергентного уравнения />для свободного пространства />, с учетом соотношения векторного анализа />, получаем следующее дифференциальное уравнение /> />. Здесь функция /> есть векторный электрический потенциал с единицами измеренияв системе СИ />. И еще. Во-первых, поскольку в уравнении /> вектор /> реализуется посредством векторного произведения векторного оператора «Набла» на векторную функцию: />, то тем самым однозначно устанавливается, что векторы /> и /> ортогональны между собой. И во-вторых, в уравнении /> />, а потому поле вектора /> чисто вихревое, и по этой причине можно записать еще одно уравнение электрического поля в виде кулоновской калибровки: /> />.
Однако очевидность константы магнитной проницаемости вакуума /> в уравнении />на первый взгляд не оправдана и записана в дивергентном операторе лишь для подгонки под потоковый вектор />. Более того, и единица измерениявектора /> весьма странная, хотя физически интересно здесь то, что частное дифференцирование по времени /> этого вектора превращает его по единицам измеренияв обычный потоковый вектор магнитной индукции: />.
Результат данного рассуждения позволяет предложить функциональную связь между векторными полями магнитной напряженности/> и векторного электрического потенциала /> в виде соотношения:
/>, (3)
которое, по нашему мнению, является знаковым, поскольку оно со всей очевидностью показывает явную связь переменных во времени электрического и магнитного полей, совокупность которых, как мы видим, вполне оправданно называют электромагнитным полем. С практической точки зрения соотношение (3) должно далее помочь построить последнее уравнение в системе дифференциальных уравнений электрического поля. Но пока мы имеем тупик!
Именно тупиковая ситуация и непреложный факт неразрывной связи переменных во времени электрического и магнитного полей заставляет нас остановиться и перейти к аналогичным рассуждениям по построению системы дифференциальных уравнений магнитного поля.
Итак, следуя аналогичному сценарию, рассмотрим соотношение (2b) для сил магнитного взаимодействия материальных тел, измеренных Кулоном в опытах взаимодействия полюсов магнитных спиц [1]. Ввиду отсутствия в Природе магнитных монополей [6] первое дифференциальное уравнение магнитного поля запишется в виде /> />. Откуда, с учетом соотношения векторного анализа />, получаем следующее дифференциальное уравнение /> />. Здесь функция /> есть векторный магнитный потенциал с единицами измеренияв системе СИ />. Как видим, согласно />, векторы /> и /> взаимно ортогональны. А поскольку в уравнении /> />, то поле вектора /> являетсячисто вихревым, и имено по этой причине можно записать еще одно уравнение магнитного поля в виде кулоновской калибровки: /> />.
Как и в рассуждениях при построении уравнений электрического поля константа электрической проницаемости вакуума /> в уравнении />также не очевидна и записана в дивергентном операторе для подгонки под потоковый вектор />. При этом единица измерениявектора /> тоже весьма необычна, но при частном дифференцировании по времени /> этого вектора он превращается, судя по единицам измерения,в обычный потоковый вектор электрической индукции: />.
Результат данных рассуждений позволяет предложить функциональную связь между векторными полями электрической напряженности/> и векторного магнитного потенциала /> в виде соотношения:
/>, (4)
которое