ОБЗОР

 

Открытие законов электромагнетизма и вывод уравнений электроди­намики Максвеллом еще в прошлом веке оценивалось как величайшее дости­жение всего человечества. "В истории человечества (если посмотреть на нее, скажем , через десять тысяч лет) самым значительным событием XIX столетия, несомненно, будет открытие Максвеллом законов электромагне­тизма. На фоне этого важного научного открытия гражданская война в Аме­рике в том же десятилетии будет выглядеть мелким провинциальным проис­шествием" [ 1 ]. Достаточно стройная математическая теория электромагне­тизма, предложенная Максвеллом еще в XIX веке, в настоящее время счита­ется уже, очевидно, практически законченной электромагнитной теорией. И тем не менее, при общем кажущимся благополучии, за время длительного исторического процесса практического освоения законов электромагнетиз­ма, многочисленных теоретических и экспериментальных исследований, в элек­тродинамике накопилось огромное количество различных нерешенных про­блем и противоречий [ 2-28 ].

По многочисленным публикациям в настоящее время известно боль­шое количество действующих технических устройств, разного рода двигате­лей, генераторов, и других электромагнитных систем, работа которых не находит себе корректного объяснения в рамках устоявшихся традиционных представлений. Если рассмотреть только один класс таких устройств, в кото­рых реализуется, например, новые магнитные свойства или магнитодинамические силовые эффекты, то общий анализ явлений этого класса обнаружи­вает существование вполне определенных неизвестных или, точнее, не учиты­ваемых ранее новых закономерностей, связанных с проявлением неизвестных ранее магнитных сил и магнитных эффектов [29], Детальный теоретический анализ показывает [ 2,29), что все эти новые магнита динамические эффек­ты имеют непосредственное отношении к давно известной в физике про­блеме нарушения 3-го закона механики в электродинамике. Суть этой проблемы заключается в том, что в рамках укоренившиеся в электродина­мике представлений о законах электромагнетизма и предложенного Макс­веллом математического формализма для электрических Е и магнитных Н полей (а также Лоренцевских представлений о поперечных магнитных си­лах), в магнитном  взаимодействии двух перпендикулярных друг другу токовых элементов, например, поперечная магнитная сила Лоренца, действую­щая на один из взаимодействующих элементов, не компенсируется равной и противоположно направленной противодействующей силой, которая долж­на быть приложена, согласно законов механики, к другому элементу ток [ 30 ]. Анализируя подобные наблюдаемые в экспериментах парадоксы ещё Ампе­ром [31], в свое время, были высказаны допущения возможности существо­вания дополнительные продольных магнитных сил взаимодействия, направ­ление которых совпадает с направлением тока в проводниках. Однако эм­пирически установленная Ампером зависимость, применительно к наблюдае­мому им частному случаю, находилась в явном противоречии с другими экс­периментально наблюдаемыми взаимодействиями, например, параллельных элементов тока, что было неприемлемо и предопределило учесть предвиде­ния Ампера. Несмотря на то, что допущение существования продольных маг­нитных сил в электродинамике устраняло грубые нарушения законов механи­ки в магнитном взаимодействии токовых элементов, предложенная Ампером эмпирическая формула была со временем практически полностью забыта.

Полный отказ от введения в электродинамику продольных магнит­ных сил сразу сделал актуальной проблему нарушения 3-го закона механики в электродинамике и проблему многочисленных парадоксальных явлений и эффектов в электромагнетизме. Предложенные в электродинамике концеп­ции магнитного поля и магнитных силовых линий Фараде я и математичес­кий формализм дифференциальных уравнений Максвелла оказался недоста­точным для объяснения всех наблюдаемых электромагнитных явлений. Весь­ма кстати здесь вспомнить высказывания самого Максвелла, что получен­ные им уравнения не являются полными и что они не применимы, например, для случая незамкнутых токов и отдельных элементов тока f 32 ]. И как раз для случая отдельных элементов тока нарушение 3-го закона механики в элек­тродинамике проявляется особенно наглядно [30].

Однако практические потребности вынуждали искать решения и для случаев как незамкнутых токов, так и отдельных элементов тока. И под дей­ствием обстоятельств в физике возобладала тенденция решения таких акту­альных проблем в электродинамике чисто математическими методами, вмес­то попыток отыскания действительных физических причин и закономернос­тей. В математике хорошо известно, что любые прорехи физических теорий (неточность и ошибочность в исходных предпосылках) всегда приходиться латать заплатами математического формализма и современные математичес­кие методы электродинамики представляют собой достаточно наглядный пример этому, так как залатанная теория по-прежнему остается и противоре­чивой и не менее парадоксальной.

Проведенный общий анализ электромагнитных свойств реаль­ного окружающего нас околоземного и космического пространства [33-40] и общий анализ электромагнитных явлений при движении электрических заря­дов в среде физического вакуума , показывает[29,41-56], что полное и непро­тиворечивое решение проблемы силового магнитного взаимодействия элемен­тов тока оказывается возможным только при общем теоретическом анализе явлений электромагнетизма и уравнений электродинамики, из которого ус­танавливается возможность существования, кроме известного векторного маг­нитного поля Н_┴ = rot А и явления поперечного магнитного взаимодействия с ним, ещё одного вида скалярного магнитного поля Н_║ = -div А и связан­ного с ним явления продольного магнитного взаимодействия. Зависимость для  силового магнитного взаимодействия токовых элементов может быть представлена в виде:

С 1982 г. автором проведено большое количество экспериментов [ 2 ], положительными результатами которых однозначно доказывается существо­вание как неизвестного ранее в науке скалярного магнитного поля Н_║ так и явления продольного магнитного взаимодействия, когда сила магнитного вза­имодействия направлена уже не перпендикулярно, как это общепринято считать, а вдоль направления тока. Только при столь кардинальном измене­нии известных представлении о законах электромагнетизма удаётся найти не­противоречивое решение всем известным и наиболее серьёзным противоре­чиям и парадоксам в электродинамике, в том числе связанных с силовыми магнитными взаимодействиями отдельных токовых элементов, незамкнутых и замкнутых токов. Как теоретически, так и экспериментально получены пол­ные подтверждения правильности прозорливого предвидения Ампера, что кроме поперечных сил магнитного взаимодействия, обязательно должны существовать и продольные силы магнитного взаимодействия для устране­ния явных противоречий с законами механики. Получена полная непротиво­речивая система дифференциальных уравнений для двух типов магнитных полей,

     

для решения которой уже не требуется введения, так называемых, дополнитель­ных условий, нормировок, калибровок, δ-функций - этих неизменных атрибутов современных ограниченных математических методов электродинамики. Введе­ние в электродинамику этих чисто математических формальных допущений ока­залось необходимым как раз по причине ограниченности уравнений электроди­намики Максвелла применительно к незамкнутым токам и отдельным элемен­там токов, о чем упоминал, как отмечалось выше, сам автор этих уравнений. Теперь с полной достоверностью можно утверждать, что так называемые до­полнительные условия, нормировки, калибровки, 6-функции были введены в физику из-за ограниченности известных представлений и по причине явного иг­норирования существования у движущегося заряда еще одного вида скалярного магнитного поля. Огромный  класс так называемых "парадоксальных" магнитодинамических явлений и эффектов, с учетом реальности существования еще скалярного магнитного поля Н_║ приобретает законные права на практическое применение их в различных областях науки и техники.

В электродинамике известна, опять же, парадоксальная ситуация с полем векторного потенциала А магнитного поля. Формализм поля векторного потенциала был введен в физику как необходимое вспомогательное математи­ческое допущение при решении системы уравнений Максвелла. В рамках этого формализма полагается, что в пространстве около движущегося электрического заряда поле векторного потенциала А представляет собой сферически симмет­ричную функцию (рис. 1)

 

 (7)

Причем, определяя одну частную производную векторного потенциала А

 (8)

 

 

устанавливаем существование известного в науке векторного магнитного поля В,. Однако в математике известно, что одна частная производная rot А вектора А еше не определяет его полностью, пока не определена еше и вторая частная производная.

 (9)

 

И, как раз в случае незамкнутых токов и отдельных элементов тока, вторая час­тная производная (9) оказывается не равной нулю

 (10)

 

и, более того, имеет размерность напряженности магнитного поля. Кроме того, если обычное векторное магнитное поле Н_┴ в пространстве около движущегося заряда распределено, в основном, в радиальном от заряда направлении, при рав­ных нулю значениях по направлению движения и против (см. рис.1), то второе скалярное магнитное поле H_║ в пространстве около движущегося заряда распре­делено, в основном, по направлению движения заряда и против, т.е. в том на­правлении, где обычное векторное магнитное поле тождественно равно нулю. Другими словами, только одновременный учет существования векторного Н_┴ и скаряного Н_║ магнитных полей дает полное представление о магнитных свой­ствах движущегося заряда. Впервые регистрацию физических свойств поля век­торного потенциала А, в случаях rot А = 0, но при divA≠0 (т.е. в случаях не равного нулю скалярного магнитного поля Н_║!!!) удалось осуществить в 1956 г. в эксперименте Аронова-Бома [ 60-63]. Более точный прецизионный эксперимент был осуществлен в 1982 г. японскими физиками, значительные положительные результаты которого убедительно доказывают, что поле векторного потенциала А действительно является однозначной физической величиной. В дополнение к известным экспериментам с полем векторного потенциала А (или со скаляр­ным магнитным полем Н_║ ), автором поставлена целая серия экспериментов [ 2 ], изготовленье демонстрационные устройства, модели и наглядные пособия (немногие устройства получены авторские свидетельстве) [71-82], также однозначно доказывающих  существование у скалярного магнитного поля реальных физических свойств, но не как тонких квантовых эффектов, как это общепринято считать, а как обычных классических магнитных эффектов сило­вого магнитного взаимодействия. Например, в эксперименте с замагннченным тороидом (см. рис.2):

аналогично как и в эксперименте японских физиков, по оси торонда двигались

уже не свободные электроны, а электроны проводимости подвешенного на под­весе подвижного проводника. Токоподвод к подвижному проводнику осуще­ствлялся через жидкий проводник. В результате взаимодействия электронов про­водимости подвижного проводника с полем векторного потенциала А тороида (а точнее со скалярным магнитным полем , определяемого согласно выраже­ния Н_║ = - div А), наблюдался обычный эффект силового магнитного взаимодействия движущихся электронов проводимости со скалярным магнит­ным полем.

В результате этих взаимодействий электроны проводимости подвижно­го проводника либо тормозятся, либо ускоряются, индуцируя в пространстве вихревые электрические поля индукции, под действием которых силовой эффект воздействия передается уже на ионную решетку проводника, приводя ее в поступательное движение вдоль направления тока в проводнике. Другими слова­ми, если электроны проводимости, например, тормозятся, то ионная решетка движется в обратном направлении, так что суммарный электрический ток в цепи остается неизменным. С позиций чисто силового магнитного взаимодействия легко интерпретируются и результаты эксперимента Аронова-Бома с волнами де Бройля, так как с изменением скорости движения электронов в поле векторно­го потенциала А изменяется и длина волны де Бройля

   (12)

со всеми вытекающими последствиями для наблюдаемой интерференционной картины.

В другом классе электромагнитных явлений - переменных электромаг­нитных полях известен так называемый парадокс "ближней зоны", согласно которого характер излучения электромагнитных полей в ближней зоне от излу­чающей антенны, в рамках известных в электродинамике представлений, опи­сать оказывается невозможно. Причина заключается в том, что в рамках укоре­нившихся в электродинамике представлений, общепринято считать, что элект­ромагнитные волны могут быть только поперечными. Между тем как при учете полных магнитных свойств, например, ускоренно движущегося заряда (т.е. при учете существования у движущегося заряда двух типов магнитных полей Н_┴ и Н_║), сразу же устанавливается необходимость существования еще и продольных электромагнитных воли [64-68]. С учетом неучитываемых ранее продольных электромагнитных волн парадокс "ближней зоны" разрешается автоматически. Более того, поперечные и продольные электромагнитные волны, как показали результаты многочисленных экспериментальных исследований, функционально тесно взаимосвязаны друг с другом и взаимодополняют друг друга. Если по­пытаться, например методом наложения, уничтожить поперечные электромаг­нитные волны, то они трансформируются в продольные электромагнитные волны и наоборот. В 1989-91 гг. автором настоящей работы были проведены прямые экспериментальные доказательства реальности существования про­дольных электромагнитных волн и возможности осуществления практической радиосвязи на этих волнах. Специальными исследованиями свойств продольных электромагнитных волн обнаружено, что эти волны обладают аномально повы­шенными свойствами проникать через металлические экраны, а также обладают большой биологической активностью.

Основываясь на допущении возможности существования двух видов маг­нитного взаимодействия - поперечного и продольного, обнаруживается воз­можность создания нового типа различных магнитных, электромагнитных, магнитодинамических и других устройств, в которых эффекты движения и силово­го взаимодействия были бы обусловлены, в основном, продольными силами магнитного взаимодействия. Проведённые теоретические И экспериментальные исследования показывают [ 2, 29, 41-43, 64-84], что перед практиками и экспери­ментаторами открываются новые неограниченные возможности в создании прин­ципиально нового типа магнитных систем (а.с. N661656, 777581, 913494), маг­нитных подвесок, плоских электродвигателей, униполярных двигателей и уни­полярных генераторов (a.c.N 1064845), МГД-генераторов, МГД-насосов (а.с. N1228759, 1313331), линейных ускорителей со значительными градиентами ус­коряющих вихревых электрических полей, «рельсотронных» и плазменных пу­шек {а.с. 1226579, 1194231), и т.д. Оказалось, что продольные магнитные силы можно использовать, совместно с поперечными, для решения проблемы сжатия и удержания плазмы в термоядерных устройствах (а.с. N1248525). Без учёта про­дольных сил магнитного взаимодействия невозможно решить проблему продоль­ной неустойчивости плотных пучков в ускорителях и т.д. Впервые были теорети­чески предсказаны эффекты значительной инерционной электромагнитной мас­сы плотных пучков и сгустков зарядов [ 85 ], что стимулировало появление цело­го ряда работ по плотным пучкам плазмы [ 86-88 ]. Расчетами показано, что элек­тромагнитная инерционная масса может превышать механическую гравитаци­онную массу в 10^14 и более раз!!! В большинстве случаев использование нетра­диционного подхода дает возможность разрешения многих известных практи­ческих инженерных задач и проблем в принципиально новом конструктивном исполнении. Однако в некоторых случаях использование скалярного магнитного поля и явления продольного магнитного взаимодействия позволяет создать принципиально новые магнитодинамические системы, не имеющих себе анало­гов, н работающих на неизвестном ранее физическом принципе. Основываясь на

теоретических концепциях развиваемых новых нетрадиционных представле­ний ЭЛЕКТРОСТАТИКИ И ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ ФИЗИЧЕСКОГО ВАКУ­УМА РЕАЛЬНОГО ПРОСТРАНСТВА, открываются широкие перспективы исследования неизвестных ранее явлений и эффектов в среде физического ваку­ума с целью практического использования их для создания принципиально но­вых технических конструкций и устройств с недостижимыми, в рамках тради­ционных представлений, характеристиками и свойствами, Обосновывается воз­можность создания динамических, электродинамических и магнитодинамических потоков в среде физического вакуума. Рассматривается возможность разра­ботки импульсных генераторов «рельсотронного типа» для инициирования на­правленных и вихревых потоков среды физического вакуума и исследования воз­действия этих потоков на различные технические материалы с целью изменения их физических и технических характеристик и свойств. Открываются перспек­тивы создания разного типа генераторов так называемых «торсионных» полей (механических, электростатических, магнитодинамических и т.д.) и датчиков для регистрации этих полей с целью исследования воздействия их на технические и биологические объекты, создания материалов с новыми свойствами, разработки нетрадиционных технических устройств и аппаратов для различных технических целей. С использованием векторного и скалярного магнитных нолей разработа­ны новые типы магиитотронных генераторов для технических целей (для омагничивання воды, водных растворов, нефти и нефтепродуктов) и для медицинс­ких и биологических целей (омагннчивание воды лекарственных растворов, маг­нитные пояса, магнитопласты, омагничивание семян, кормов и тд.). Обнаружи­лось, что именно неизвестное ранее скалярное магнитное поле обладает свой­ствами биологической активности и способно активно стимулировать рост рас­тений и бактерий.

На базе новых теоретических представлений об электромагнитных свойствах среды физического вакуума обосновывается возможность разработки элек­тродинамических и магнитодинамических генераторов для создания нового типа левитирующих систем, подвесок, движителей для воздушного и космического транспорта. В рамках новых развиваемых теоретических представлений об элек­тромагнитной природе массы и ее инерционных свойств, рассматривается воз­можность создания нового типа электродинамических ракетных антигравита­ционных двигателей для космических аппаратов. Открываются широкие перс­пективы практического использования неизвестных ранее магнитных явлений и эффектов в различных областях науки, техники, в промышленности, в биологии, в медицине, в сельском хозяйстве и в быту.