Продольные электромагнитные волны

УДК  537. 87. 872                                   

                         Основы безвихревой электродинамики.

                                                  Кузнецов Ю.Н.

                     Часть 2. Продольные электромагнитные волны.

            Распространение идеи симметрично-физических переходов на полеволновой процесс позволяет предположить образование других электромагнитных свойств у более симметричной ЭМВ.

            Приводится описание подтверждающего эксперимента и схем излучающих

       устройств.

            Предлагается трактовка светового диапазона продольных ЭМВ.

Симметрийно-физический переход в полеволновом процессе.

Наблюдаемая симметрия объектов и природных явлений есть проявление свойств материального мира. Одно из этих свойств заключается в том, что из одинаковых объектов можно составить более симметричное образование.

Как следует из анализа центрально-симметричной магнитостатики [1] стационарные магнитные поля способны к симметризирующему наложению, сопровождаемому переходом от циркуляционного свойства к потенциальному в общем магнитном поле.

Вторая часть рукописи посвящена изложению понимания автором  результата симметризирующего наложения полей волнового процесса.

Две одинаковые поперечные электромагнитные волны (ЭМВ) накладываются противофазно так, что векторы электрического и магнитного полей образуют в итоге геометрические нуль-векторы по всему периоду общего полеволнвого процесса.

Автором предлагается следующая теоретическая интерпретация происходящего.

С одной стороны, при наложении полей двух ЭМВ их суммарная электромагнитная энергия в другие формы не переходит. Общий полеволновой процесс сохраняет свою реальность.

С другой стороны, геометрические нуль-векторы теоретически свидетельствуют об отсутствии у поля общей ЭМВ исходных поляризационных (поперечных) и структурных (вихревых) свойств. Взаимной компенсации электрического и магнитного векторов тождественно  исчезновение всех свойств поля, регистрируемых в опыте.

С учётом первого пункта никак нельзя согласится с тем, что образование нуль-векторной ситуации сопровождается  приданием полеволновому процессу статуса ненаблюдаемого в принципе. Ненаблюдаемость объекта в физике запрещена

При противофазном наложении двух одинаковых ЭМВ, образующиеся в теоретическом описании геометрические нуль-векторы, свидетельствуют не о взаимной

 компенсации накладывающихся  электромагнитных полей, что нарушало бы принцип сохранения энергии, а лишь их исходные свойств. 

Теоретически описывается  лишь расчистка места для других свойств. Но не  для других вообще, а для принадлежащих той же сущности.

Математически корректные нуль-векторы с физической точки зрения иррациональны. Ввиду своей непригодности для теоретического описания электромагнитного поля, неизбежна их замена  другими математическими величинами. Этим актом отображается неизбежность введения новые физические свойства.

В качестве замены подходят модули взаимно скомпенсировавщихся векторов.

Модули не могут быть выведены из вновь строящейся теоретической модели, поскольку они продолжают описывать в ней локальную плотность сохранившейся полевой энергии. В использовании исходных скалярных модулей усматривается акт наследованиия прежнего электромагнитного качества.

     Спектр других своих же свойств взамен скомпенсировавшихся предельно ограничен.

     Кроме разомкнутых силовых линий вместо замкнутых, кроме продольного полеволноового процесса вместо поперечного в природе ничего другого не известно.

Имеющегося набора достаточно для разрешения противоречия между иррациональностью нуль-векторной полевой ситуацией и реальностью суммарного полеволнового процесса. Нет причины обращаться к экзотическим  идеям.

Конкретная замена математических величин и наполняющих их физических свойств осуществляется в ходе построения математической модели безвихревой электродинамики [2].

      В науке о симметрии имеются четыре основополагающих правила, охавтывающих все известные природные явления [3].

  Вихревое электромагнитное поле с взаимно ортогональными векторами , ,  подчиняется двум правилам - правой (левой) руки и правого (левого) винта.

      Явления, описываемые отношением трёх векторов, характеризуются правилом гироскопа.

      Безвихревое электромагнитное поле подчиняется четвёртому правилу – правилу масштаба, которое характеризует все природные явления,  описываемые произведением вектора на скаляр.

      Согласно математической модели [2], в свободном пространстве и в плосковолновом приближении векторы напряжённости электрического и магнитного полей продольной ЭМВ взаимно коллинеарны и ортогональны плоскости её фронта

                                          .                                                           (1)

      Лучеподобный вектор S однозначно задаёт в (1) продольную ориентацию связанным с ним электрическому и магнитному векторам. Скалярные составляющие есть следствие заимствования модулей векторов от соответствующих геометрических нуль-векторов.                                                                                                                       

      Предлагается скалярные компоненты графически отображать в виде геометрического нуль-вектора, выполняя следующее правило для знаков. При расходящихся векторах – положительный, при сходящихся - отрицательный.

     То же  и для центрально-симметричных токов. Расходящимся эквивалентен положительный условный магнитный заряд  (m ≡ i r). Сходящимся – отрицательный.

Вихревая ЭМВ занимает в 4-мерном пространстве-времени две поперечные пространственные координаты. Свободными для полевых компонент напряжённости безвихревой ЭМВ остаются одна пространственная (продольная) и временная (скалярная) координаты, которые она и занимает.

 Поэтому безвихревую ЭМВ следовало бы называть продольно-скалярной. Автор придерживается упрощённого варианта.  

     Опытная регистрация электрических свойств в условиях нуль-векторного полеволнового образования.

В выполненных автором опытах проверялось свойство безвихревого электрического поля не наводить ЭДС в замкнутом электропроводнике.       

     На рис 1 показана схема первой серии опытов.

     Вначале возбуждаемая генератором 1 обычная поперечно-векторная ЭМВ разводится

на две равные части (S1 = S2) так, что синфазные векторы напряжённости обоих полей в них равны и одинаково направлены (Е1= Е2,  Н1= Н2).

     Затем обе части сводятся синфазно по всему волновому периоду  в общую обычную вихревую ЭМВ, обладающую теми же свойствами полей, что и её составляющие ЭМВ.

    Регистрация проверяемого эффекта осуществлялась посредством использования устройства 2, являющегося коаксиальным вставным участком  с увелченным по отношению к кабелю диаметром. Увеличенный волноводный объём позволял расположить в

указанном устройстве многовитковый замкнутый электропроводник, соединённый с

цифровым вольтметром 3. Факт прохождения общей ЭМВ через устройство 2 контролировался цифровым амперметром 4.

     В первой серии опытов обычная общая поперечно-векторная ЭМВ наводила электродвижущую силу в замкнутом проводнике своим вихревым электрическим полем.

     Был определён коэффициент связи между наводимой ЭДС и током в конце кабеля.

                       1                                                               3                                     2            4

                                    S1 = S2, Е1  =  Е2 , Н1 = Н2          Н1        Е1

                       S = E х Н                                             Н2       Е2

                                                                                                        Н1  +  Н2 

                                                                                                              Е1 +  Е2 

                                                         Рис.1

     На рис.2 показана схема второй серии опытов.

                 1                                                                        3                          2             4

.                                                                            Н1

                                                                                        Е1

                                       S1 = S2, Е1  =  Е2, Н1 = Н2

                                                        L

                  S = E х Н                                                            Н1         Е1

                                                   L+ 0,5l         Е2                                                    Н1  +  Н2  = 0

                                                                               Н2       Е2       Н2         Е1 +  Е2  = 0

                                                                                                                 S1  +  S2  ¹ 0                             

                                                      Рис.2

От предыдущей она отличается тем, что парой двух разнодлинных кабелей (различаются на длину полуволны) разведённые части сводятся противофазно по всему периоду в общую ЭМВ, теоретически характеризуемую в суммирующем кабеле  электрическим и магнитным нуль-векторами.

Экспериментально подтвердилось ожидаемое изменение полевого свойства. Во второй серии опытов  наводимая в замкнутом электропроводнике ЭДС существенно не со-

гласовывалась (в 3…5 раз) с ранее установленным коэфициетом связи между ЭДС и током в конце суммирующего кабеля.

 Вследствие образования в системе коаксиальных кабелей стоячей ЭМВ взаимная компесация полевых векторов в суммирующем кабеле была не полной. Поэтому практи-

чески в суммирующем кабеле наряду с продольными имелось некоторое количество (15% …35%)  поперечных ЭМВ.

  В случае частичной нуль-векторной полевой ситуации общая электромагнитная энергия переносится поперечными и продольными  ЭМВ, занимающими в пространстве-

времени четыре координаты. Если комбинированная ЭМВ входит  в резонансный контур, то образующийся в замкнутом контуре замкнутый ток инициирует рассимметризацию продольной составляющей. Силовые линии вслед за током замыкаются.

  Например, при установке между телевизионным кабелем и телевизором фазосмещающей вставки из двух разнодлинных коаксиальных кабелей, различающихся на длину полуволны шестого канала, не наблюдается заметного уменьшения сигнала, или его ис-

кажения, как на шестом канале, так и на других, потребляющих комбинированные продольно-поперечные ЭМВ.

Схема коаксиальных кабелей второго опыта является основой устройства для излучения продольных ЭМВ. Необходимо лишь вместо амперметра подсоединить к свободному концу суммирующего кабеля диэлектрический стержневой излучатель для вывода общей ЭМВ в открытое пространство.

Вместо разнодлинных кабелей целесообразно применить фазовращающее электронное устройство, что позволит получать комбинированные продольно-поперечные ЭМВ с активно изменяемой  векторной диаграммой.

 Для излучения сантиметрового диапазона вместо коаксиальных кабелей следует использовать систему из трёх волноводов (Рис.3).

                                 Е1

   Поперечная ЭМВ                 S1                     Е1                               S1 + S2     

                       Н1                                                      Н2                                       Продольная ЭМВ                        

                                                      Н1       Е2                                  

                                     Н2

   Поперечная ЭМВ                 S2                                                                                                       

                           Е2

                                                                  Рис.3

На рис.3 выделена активная составляющая общего электромагнитного поля. Реактивные составляющие в виде падающих на стенки волновода и отражённых от них ЭМВ условно вычленены.

      Известный полуволновой вибратор с  U-коленом модернизируется следующим образом (Рис.5).

                                                              Рис.5

      Применяемый в нём отрезок коаксиального кабеля длинною в три четверти волны заменяется на пять четвёртых.

      Разнозарядные и однонаправленные токи в плечах исходного вибратора в модернизированном заменятся на однозарядные и протвонаправленные. Учитывая принцип сохранения электрических зарядов, излучатель необходимо составить из двух синфазно разнозарядных пар вибраторных плечей.

      Расстояние между плечами и их  пространственная ориентация определяется поставленными целями.

      Синфазно центрально-симметричные токи в паре полуволновых вибраторов аналогичны стационарным токам в паре рамок, использовавшихся в опытах с потенциальным магнитным полем.

      Вместо стержней можно применить полудиски, в которых центрально-симметричные токи становятся осевыми.

      Световой диапазон продольных ЭМВ не выходит за рамки универсального объяснения образования других свойств у той же природной сущности, изменяющей свою геометрическую симметрии.

       Симметрийно-физический переход действует и в микромире. В качестве примера приведём явление сверхпроводимости. При принудительном движении электронов в проводнике под воздействием ЭДС часть их кинетической энергии превращается в тепло, количество которой пропорционально омическому сопротивлению.

       В охлаждённом до критической температуры проводнике образуются связанные пары электронов (куперовские пары), векторы механических моментов которых образуют геометрический нуль-вектор. Эти пары приобретают другое свойство, обуславливающее эффект сверхпроводимости.

 Кантовой механики даётся своё объяснение явлению сверхпроводимости. Симметрийно-физическое толкование с ним не конкурирует, а лишь дополняет его.

      Предполагается, что фотоны так же могут объединяться в нуль-векторные пары по аналогии с куперовскими, приобретая при этом другие свойства.

     Отметим, что в теории Салама – Пати традиционный фотон представляется как результат определённого наложения векторных глюонных полей. В рамках идеи о симмет-

рийно-физических переходах естественно предположение о возможности теоретического синтезирования нуль-спинового фотона при условии нуль-векторного результата наложении глюонных векторов.

Для всестороннего анализа двойственности симметрии и свойств света необходимо создать теоретическую базу – соответствующую нуль-векторным фотонам квантовую электродинамику.
      В принципиальном плане возможно непосредственное излучение  нуль-векторного фотона атомом при  переход электрона между центрально-симметричными S-орбиталями без инверсии его спинового механического момента.

 Опытная регистрация нуль-векторных фотонов требует освоения фиксируемых фотохимических, или фотолюминесцентных реакций, активизируемых обратным процессом  -выбрасыванием продольным фотоном непереворачиваемого электрона с одной

S–орбитали на другую (более высокую), вследствие чего атом становится химически активным.

      Предполагается, что «продольные фотоны» имеются в лазерном пучке и в солнечном луче. Их можно отделить  от обычных двумя, или тремя парами поляризационных пластин (турмалиновых, или из исландского шпата). Регистрировать следует по тепловому нагреву ими тонкой алюминиувой пдастинки.  

      Идея симметрийно – физических переходов позволила с единых позиций логически обосновать возможность существования в природе потенциального магнитного поля, безвихревого вида электромагнитной индукции, продольных ЭМВ, нуль-векторных фотонов.

 Выполнен ряд опытов, которые, по мнению автора, дают практические подтверждения полученных логических выводов.

Выражается надежда на привлечение  профессионального подход к  экспериментальному установлению истинности, или ошибочности предлагаемой безвихревой электродинамики.

В случае положительного результата откроются перспективы научного и практического использования продольных и комбинированных продольно-поперечных ЭМВ во всём частотном диапазоне. В том числе – и в световом.

                                               Литература

1.            Кузнецов Ю.Н. Безвихревая электродинамика.Часть1.Потенциальное магнитное поле.

2.            Кузнецов Ю.Н. Безвихревая электродинамика.Часть3.Математическая модель.

3.            Желудев И.С.   Физика кристаллов и симметрия. М., «Наука», 1987 г.