Уравнения Максвелла и параметрическое преобразованиe Галилея

Размещено на http://www.allbest.ru/

Уравнения Максвелла и параметрическое преобразованиe Галилея

Корнева М.В., Кулигин В.А., Кулигина Г.А.

Аннотация

уравнение максвелл преобразование галилей

Математически строго доказано, что уравнения Максвелла инвариантны относительно параметрического варианта преобразования Галилея. Это положение позволяет развить волновой вариант теории Ритца (галилеевская электродинамика), опирающийся на общее для всех инерциальных систем отсчета пространство и единое для них время.

Введение

Современная релятивистская теоретическая физика оказалась в тупике не сейчас. Корни кризиса уходят в конец XIX века, когда агрессивный позитивизм буквально задавил материалистическое миропонимание. Стремление к поиску научной истины стало подменяться служению авторитетам и их точке зрения. Не останавливаясь на известных фактах истории, отметим, что СТО (как одна из главных причин кризиса) является интерпретацией преобразований Лоренца, предложенной Эйнштейном.

Анализ показал [1], что в своих гениальных «мысленных экспериментах» Эйнштейн допустил ошибки. Эти ошибки обусловлены слабым пониманием сущности физических процессов. Но даже если ошибки Эйнштейна исправить, этот шаг не позволяет дать непротиворечивое объяснение физическим явлениям и приводит к парадоксам, к противоречиям со «здравым смыслом», логикой и материалистическим миропониманием. Особенно отчетливо противоречия проявляются при интерпретации явлений, связанных с вращательным движением (парадокс Эренфеста и др. парадоксы). Таким образом, СТО и ОТО являются тупиковым направление в современной физике.

В настоящее время считается, что только преобразование Лоренца способно сохранять инвариантность уравнений Максвелла при переходе наблюдателя из одной инерциальной системы отсчета в другую. На самом деле преобразований, подобных преобразованию Лоренца, существует много [2]. Однако ни одно из этих преобразований не способно преодолеть логические противоречия в теории.

Тем не менее, благодаря рекламности (пиару, как принято говорить сейчас) эта теория прочно заняла свое место в физике вопреки здравому смыслу и логике. Теория относительности Эйнштейна буквально извратила содержание ньютоновской механики и электродинамики. Сказки о «предельном переходе» при малых скоростях движения это миф, поскольку предельный переход - явление не только формально-математическое. При переходе должно существовать и концептуально-понятийное соответствие, которого не существует.

Здесь мы даже не упомянули о соответствии СТО экспериментам. Их буквально «притягивают за уши» к СТО и ОТО [3]. Не упомянули мы о многих предрассудках и заблуждениях, порожденных теорией относительности.

Не удивительно, что логически противоречивые СТО и ОТО подвергаются специалистами и исследователями справедливой критике. Но РАН и «Комиссия по борьбе с лженаукой и фальсификацией научных исследований» прочно стоят на защите этого анахронизма в физике. Грызлов удачно охарактеризовал деятельность «Комиссии по борьбе…» в физике «мракобесием».

Мы проанализировали много вариантов решения этой тупиковой проблемы (баллистическая гипотеза Ритца, различные «эфирные» теории и т.д.). Однако не нашли среди этих теорий достойной замены, и только один вариант нам представляется перспективным. Он будет изложен ниже.

1. Традиционный подход

Пусть имеется инерциальная система отсчета K', в которой покоится источник обильностью q(r';t'), который создает потенциал U. Пусть этот потенциал описывается волновым уравнением

(1.1)

В системе отсчета К' 4-координаты (x'; y'; z'; ct') являются независимыми друг от друга.

Рассмотрим теперь, что будет регистрировать неподвижный наблюдатель, который покоится в системе К. В его системе отсчета 4-координаты (x; y; z; ct) также являются независимыми друг от друга.

Обе системы отсчета движутся друг относительно друга со скоростью v, и их связывает традиционное преобразование Галилея

x' = x - vt ; y' = y; z' = z; ct' = ct (1.2)

Чтобы найти выражение (1.1) в системе К, запишем частные производные потенциала U.

(1.3)

Вторые частные производные ищутся аналогично. Таким образом, имеем известный результат

 (1.4)

Для иллюстрации рассмотрим пример. Пусть точечный источник излучает короткий импульс. Если наблюдатель N покоится в системе отсчета источника S, как показано на рис. 1, наблюдатель зафиксирует сферический фронт волнового импульса, распространяющегося от источника S со скоростью света.

Рис. 1

Если же источник S движется со скоростью v относительно наблюдателя N, то расширяющаяся со скоростью с сфера будет перемещаться относительно него со скоростью v синхронно с S. При этом источник S всегда будет находиться в центре этой сферы, как показано на рис.2.

Рис. 2

Ситуацию, изображенную на рис.2 можно ассоциировать с взрывом. В начальный момент точечный источник взорвался, и от него во все стороны разлетаются со скоростью света некие частицы. В системе отсчета, связанной с движущимся наблюдателем, расширяющийся сферический фронт и центр взрыва будут синхронно перемещаться относительно наблюдателя N со скоростью v.

Этот вариант соответствует эфирным теориям, когда источник S покоится в системе отсчета, связанной с эфиром.

2. Параметрический подход

Вернемся к той же задаче. В соответствии с условиями задачи три независимые переменные двух инерциальных систем отсчета связаны соотношением

y = y'; z = z'; ct = ct' (см. (1.2))

Учитывая единство времени в сравниваемых системах отсчета (а также единство координат y и z), мы имеем формальное право, переписать выражение (1.1) в следующем виде

и рассмотреть преобразование только переменных x и x': x' = x - vt. Переменная x' не зависит от t' = t, а переменная x, соответственно, от t. Здесь произведение vt выступает как независимый от x и x' параметр сдвига. Частные производные потенциала U по х теперь вычисляются достаточно просто.

(2.2)

Таким образом, выражение (1.1) в новой инерциальной системе принимает следующий окончательный вид

(2.3)

Итак, мы показали, что учет единства времени во всех инерциальных системах отсчета гарантирует инвариантность волнового уравнения (равно уравнений Максвелла в калибровке Лоренца) относительно преобразования Галилея (параметрический подход). Этот неожиданный результат необходимо проиллюстрировать.

Пусть, как и в предыдущем случае, точечный источник излучает короткий световой импульс. Если наблюдатель покоится в системе отсчета, связанной с источником, то картина процесса будет подобна той, которая изображена на рис.1.

Если же источник движется относительно наблюдателя, то в момент излучения в системе отсчета, связанной с наблюдателем, световой поток теперь уже будет распространяться со скоростью света в виде сферы, равномерно расширяющейся от точки излучения (рис.3). В отличие от предыдущего случая центр наблюдаемой сферы будет неподвижен в системе отсчета наблюдателя, но сам источник S будет перемещаться со скоростью v. В тот момент, когда эта сфера достигнет наблюдателя, источник излучения переместится из точки излучения S и займет новое положение S'. Это известное явление называется аберрацией света.

Рис. 3 а) Наблюдатель N покоится в системе отсчета источника S; b) Источник S движется относительно наблюдателя N. Сферический фронт волны распространяется со скоростью света в обеих системах отчета

Этот вывод можно обобщить: в любой инерциальной системе отсчета мы будем наблюдать короткую вспышку точечного источника, но не сможем установить по этой вспышке: двигался ли источник излучения в системе отсчета наблюдателя или нет? В предыдущем случае это можно было бы сделать, путем измерения величины и направления вектора скорости света в системе отсчета наблюдателя.

Легко видеть, что традиционный и параметрический варианты подходов к преобразованию Галилея описывают различные модели распространения волновых процессов.

Для сравнения приведем результат, полученный с помощью преобразования Лоренца (уравнение (1.1)) в СТО. Преобразованное уравнение имеет вид

(2.4)

Корень в знаменателе правой части показывает, что обильность источника (плотность) увеличивается из-за «сжатия масштаба» вдоль оси х. Результаты (2.3) и (2.4) по форме правой части и по 4-координатам существенно отличаются друг от друга.

Возникает вопрос: имеется ли связь между традиционным и параметрическим преобразованиями, с одной стороны, и эйлеровыми и дагранжевыми производными, с другой?

Заключение

Итак, мы показали, что существует параметрический вариант преобразований Галилея, при котором уравнения Максвелла сохраняют свою форму при переходе наблюдателя из одной инерциальной системы отсчета в другую. При этом скорость света во всех инерциальных системах отсчета оказывается неизменной. Параметрическое преобразование Галилея создает основу для развития волнового варианта теории Ритца (галилеевская электродинамика).

Это позволяет поставить современную теоретическую физику с «головы на ноги» и избавиться от многих ошибок и предрассудков, навязанных СТО. Рассмотрение конкретных процессов с новой точки зрения целесообразно изложить в самостоятельной работе. Здесь же мы перечислим некоторые важные следствия.

Пространство для всех инерциальных систем отсчета является общим евклидовым, а время единым.

Скорости материальных тел не ограничены скоростью света. Предел скорости тел при ускорении в потенциальном поле определяется иными факторами ([4] Глава 4).

Мгновенное дальнодействие не противоречит новому подходу. Это позволяет доказать электромагнитную природу инерциальной массы заряженных частиц ([4] Глава 3; [5]).

Это также позволяет дать непротиворечивое объяснение магнитным явлениям в рамках классических представлений ([4] Глава 6).

Понятие «предельная скорость распространения взаимодействий» оказывается пустым, бессодержательным понятием ([4] Глава 2) и т.д.

Мы надеемся, что работа даст толчок к возврату современной теоретической физики на материалистические позиции (на позиции здравого смысла) и отходу от эклектических позиций позитивизма и прагматизма, которые характерны для современной физики.

Источники информации

Корнева М.В., Кулигин В.А., Кулигина Г.А. Проверим «Gedanken Experiments» Альберта Эйнштейна. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/10030.html.

Корнева М.В. Ошибка Лоренца. http://n-t.ru/tp/ns/ol.htm.

Деревенских О.Х. Фиговые листики теории относительности. http://newfiz.narod.ru/rel-opus.htm.

Корнева М.В., Кулигин В.А., Кулигина Г.А. Анализ классической электродинамики и теории относительности. http://n-t.ru/tp/ns/ak.htm.

Корнева М.В., Кулигин В.А., Кулигина Г.А. Электромагнитная природа инерции заряда. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/9763.html.

Размещено на Allbest.ru