На протяжении почти всего XIX солетия магнитное поле было одним из основных объектов исследований в физике. Важнейшую часть этих исследоаний составляло развитие теоретических представлеий, глубоко взаимосвязанных с представлениями о пространстве, времекни и движении. Так, насколько мне известно, (3+1)-мерную модель пространства-времени, названную позже ``пространством-временем Минковского'', ввел Жан д'Аламбер в своем труде о параболических и гиперболических уравнениях, изданном в 1753 г., и, по-видимому, объединил понятия покоя и двжения, а Андре-Мари Ампер вслед за этим объединил понятия заряда и тока и соответствующих полей -- электрического и магнитного. Основная идея Жана-Батиста Био и Феликса Савара, по-моему, состояла в том, что заряд и ток, являющиеся соответственно скаляром и вектором,порождают разные потенциалы, т.е. в отличие от заряда, порождающего скалярный потенциал, вектор тока порождает какой-то другой потенциал, а именно, имеющий то же направление, что и его источник, т.е. ток. Однако произошло это за четверть века до того, как Уильям Роуан Гамильтон ввел понятие вектора в явном виде. Искажение идей и достижений этих гениев понадобилось современной идеологии, запрещающей упоминать любые идеи спекулятивного происхождения. Что касается постановки основной задачи магнитостатики, то она могла быть корректно поставлена только после появления теоремы Стокса и понятий потенциального и вихревого полей, т.е. к концу XIX столетия. Во всяком случае, в XX столетии она уже была ясно сформулирована и ее можно было решать. Другое направление теоретических исследований магитного поля принадлежит скорее механике точки: ее основной задачей было найти движение электрически заряженной частицы в заданном магнитном поле. Эта задача также была поставлена приблизительно в это же время. Рассмотрим теперь, чего достигла мировая наука в этих исследованиях.
2. Магнитостатика. То, как могла и должна была развиваться магнитостатика, ясно из того,как развивалась электростатика. Было построено основное уравнение этой теории, т.е. уравнение Пуассона, найдены все систему координат для трехмерного евклидового пространства, в которых это уравнение разделяется и сводится к обыкновенным. Общий подход ко всем задачам электростатики состоит в том, чтобы решить сначала в общем случае уравнение вида $$\bigtriangleup\Phi=k^2\Phi,$$ затем, разложив плотность заряда по частным решениям этого уравнения просто найти разложение соответствующего потенциала. Самым естественным путем построения магнитостатики представляется аналогичный, но с уравнением $$\nabla\times\nabla\times\vec{A}=k^2\vec{A}.$$
В действительности ничего подобного не произошло. Вместо того, чтобы научиться решать векторное уравнение, физики начала XIX в. придумали, как этого не делать. Если бы перед ними стояла задача научиться решать скалярное уравнение, они бы сделали то же самое. Дело в том, что решать скалярное уравнение научились французские математики -- от Жана д'Аламбера до Габриэля Ламе, но к концу XIX Франция уже сошла со сцены, а больше никому в Европе это не было дано. Во французской математике того времени доминировало спекулятивное мышление, против которого вся остальная Европа вела войну. Там победило чисто европейское аналитически-синтетическое мышление, идеальное для создания техники, но неспособное на подобные построения. Поэтому единственное, что могли сделать победители, это придумать какую-нибудь альтернативу. Такой альтернативой стал ``закон Био-Савара-Лапласа'', который придумал Франц Нейман.
Этот ``закон'' основан на ошибочном положении, согласно которому каждая декартова компонента векторного потенциала ничем не отличается от скалярного потенциала, так что каждая из них удовлетворяет уравнению Пуассона, правую часть которого составляет соответствующая компонента плотности тока. Т.е., проанализировав уравнение для векторного потенциала, истинно европейские математики разделили его на три скалярных уравнения, решили каждое отдельно и из полученных решений синтезировали искомый векторный потециал. В этом -- истинный смысл декартовых анализа и синтеза. Проблему магнитостатики можно было бы считать решенной, если бы это решение не было бы ошибочным. Рассмотрим его подробнее.
Первое. Оператор $\nabla\times\nabla$, действующий на любую из декартовых компонент вектора, отличается от скалярного оператора Лапласа. Следовательно, ``закон Био-Савара-Лапласа'' ошибочен.
Второе. Туманное формальное ``доказательство'' их идентичности дано в некоторых монографиях по электродинамике, в частности, у Дж.Д. Джексона, но оно явно ошибочно, т.к. скалярный оператор содержит то, чего не может содержать векторный. Я уверен, что все, кто составлял или хотя бы оценивал это ``доказательство'', видели это, но продолжали настаивать на идентичности, совершая подгонку. Они просто не хотели признавать того, что решение основного уравнения магнитостатики им недоступно, и если не принять ``закон Био-Савара-Лапласа'', то им придется признать свою неспособность решить ни одной задачи магнитостатики.
Третье. Известное интегральное представление магнитного поля, которое следует из этого ``закона'', ошибочно. Примеры, демонстрирующие их ошибочность, приведены в моей работе [2013, https://www.researchgate.net/publication/263965848_On_applicability_of_the_method_of_Green's_function_in_magnetostatics].
Четвертое. Если бы даже оно давало правильные результаты, их было бы невозможно получить, т.к. входящий в нее интеграл не берется ни для какой плотности тока, т.е. оно в любом случае абсолютно бесполезно.
Таким образом, если называть вещи своими именами, магнитостатика не существует потому, что ``лучшие умы человечества'', объявленные гениями и награжденные нобелевскими премиями, просто не смогли ее создать.
Но что касается меня, то у меня есть полные решения уравнения магнитостатики в обеих сфероидальных системах координат, а также системах круглого параболоида, тороидальной, бисфкрической и, возмжно, разнообразных цилиндрических. Иными словами, у меня магнитостатика построена почти в том же объеме, что и электростатика. Я еще не решил, что делать с этими достижениями. Скармливать их редакциям я определенно не буду.
Комментариев нет:
Отправить комментарий