Контакты jokoil@mail.ru КАРТА САЙТА English

Энергодинамическая система физических величин и понятий

(ЭСВП)


Не смешивать с СИ, унифицирующей ЕДИНИЦЫ измерений (разъяснение).

На Главную

Кому и зачем это нужно?

СТУДЕНТАМ на ЗАМЕТКУ

Разъяснение основных терминов

Формы и виды энергии

Условия успешной систематизации

Классификация физических систем

Основная идея системы

Таблицы физических величин

В чем новизна сайта?

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Систематизация величин         силовых полей

     Систематизация величин         колебаний и волн

     Новая единица         температуры

     Обобщение явлений         переноса

     Критерии подобия всюду

     Альтернативные взгляды         на проблемы метрологии


Системный подход в экономике

История проблемы
систематизации величин


Учить физику по-новому!

Учебно-наглядные пособия


Каталог ссылок

Обновления на сайте

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

Энергия центрального поля взаимодействия

(Материал статьи носит гипотетический характер.)

СОДЕРЖАНИЕ:
1. Что такое энергия физического поля?
2. Эфир → пустота → физический вакуум → полевая среда
3. Как возникает энергия центрального физического поля
4. Виды энергии и параметры центрального физического поля
5. Потенциальная энергия центрального физического поля
6. Кинетическая энергия центрального физического поля
7. Поперечные и продольные волны в полевой среде


ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения краткой справки по поводу недостаточно ясных, редко применяемых или введенных автором сайта терминов пройдитесь по ссылке Предметный указатель (от А до О и от П до Я), а по поводу примененных обозначений – по ссылке Символьный указатель (латинские буквы и греческие буквы).

1. Что такое энергия физического поля?

Поиски в словарях определения термина “энергия физического поля“ к однозначному результату не привели. Можно лишь отметить мало что объясняющие слова из справочника по физике Б.Яворского и А.Детлафа (1990): “Поле обладает энергией, которая распределяется по всему объёму пространства, где есть это поле“, а также частное определение из ВИКИПЕДИИ: “Электромагнитная энергия − термин, под которым подразумевается энергия, заключенная в электромагнитном поле“. Но второе определение больше похоже на тавтологию.

Современная физика считает энергию количественной мерой движения, то есть скалярной величиной, которую чаще всего обозначают символом W. Энергия (без всяких дополняющих терминов) является в естественной основной физической величиной, а энергия физического поля конкретной заряженной системы − производная величина, это энергия той части пространства, которую называют физическим полем заряженной системы или ее оболочкой. Правда, в действительности нет такой части пространства, которая не являлась бы физическим полем, образованным не одним, а множеством различных заряженных систем. Но можно воспользоваться принципом суперпозиции, рассматривая в конкретной точке поочередно физическое поле от разных заряженных систем.

2. Эфир → пустота → физический вакуум → полевая среда

Физическое поле не может существовать в отсутствие полевой среды. В XIХ веке среду, в которой существует поле, называли “эфиром“ и пустым его не считали. В ХХ веке от эфира отказались и стали говорить о пустом пространстве-времени. Но от представления о среде не отказались, назвав его физическим вакуумом. Например, в учебнике по физике И.Савельева (2005, кн. 2) сказано “Заряд изменяет свойства окружающего его пространства“. Однако у пространства есть лишь одно свойство − протяженность, и на него заряд влиять не может. Если считать физический вакуум пустотой, то о каких свойствах может идти речь? То, что в термин “физический вакуум“ попало слово “вакуум“, является, по нашему мнению, историческим недоразумением. Физиков ХХ века не устраивал термин “эфир“, и они заменили его термином “вакуум“. И чтобы как-то отличать его от вакуума в аэродинамике, добавили прилагательное “физический“.

Наличие энергии у физического поля свидетельствует, что пространство поля заполнено движущейся материальной средой. Ибо в пустоте энергии неоткуда было бы взяться. Даже если считать, что в пространстве поля движутся виртуальные переносчики взаимодействия, то и в этом случае пространство пустым не является. Наука сейчас закономерно возвращается к тому, чтобы считать окружающее нас пространство сплошной средой со специфическими свойствами. Если исходить из представлений уровневой физики, то, по мнению В.Пакулина (2010), уровень структурного строения материи, на котором рассматривается физический вакуум (эфир) соответствует уровню электромагнитного поля. Но если кому-то не нравится термин “эфир“, возможно, он согласится с термином “полевая среда“, широко применяемым О.Репченко (2008).

Начиная с Галилея, сторонники рационализма рассматривали эфир как сплошную вязкую среду, в которой происходит вихревое движение материальных объектов. Различались порой лишь мнения о том, является ли эфир несжимаемой средой, или это среда деформируема. Большинство является сторонниками того, что полевая среда является сжимаемой, то есть деформируемой и упругой средой, поскольку в неупругой среде волны не могли бы распространяться. Упругая же среда способна при деформировании накапливать и отдавать потенциальную энергию.

3. Как возникает энергия центрального физического поля

Центральное физическое поле − это напряженное состояние полевой среды, окружающей заряженную систему, и называемой часто оболочкой заряженной системы. Полеобразующий заряд и его оболочка неподвижны относительно одной и той же системы отсчета.

Физическую систему, содержащую элементарную (единичные) заряды, называют в электромагнетизме уединенным проводником. В общем случае такую систему следует назвать заряженной системой (или заряженным телом). В электростатике заряд полеобразующей системы равен числу нескомпенсированных электронов, а в гравистатике − гравитационной массе.

Физическая природа единичного заряда любой формы поля, согласно вихревой модели строения материи (В.Пакулин, 2007) связана с вихревым движением частиц полевой среды. Оболочка заряженной системы вводится системой в движение вследствие наличия вязкости у среды. Посмотрим на схему.

Вихревое движение полеобразующей заряженной системы и ее оболочки характеризуется энергией WΣ , равной сумме полной энергии заряженной системы WQ и полной энергии оболочки Wq , равных друг другу. Множитель 1/2, присутствующий в формулах для определения потенциальной и кинетической энергии, представленных на схеме, как раз и отражает это равенство.

Полеобразующий заряд может быть как статическим, так и движущимся зарядом. Эти понятия разъяснены в статье, посвященной терминологии зарядов. В электродинамике в первом случае речь идет о полной энергии центрального (электрического) поля, во втором – о полной энергии вихревого (магнитного) поля. То, что заряд полеобразующей заряженной системы при рассмотрении центрального поля является величиной скалярной, а при рассмотрении вихревого поля − величиной векторной, не влияет на приведенные на схеме уравнения, так как квадрат векторной величины является скалярной величиной.

4. Виды энергии и параметры центрального физического поля

Каждая из полных энергий полеобразующей заряженной системы и ее оболочки является суммой потенциальной энергии, энергии диссипации и кинетической энергии в соответствии с тем, как это описано на странице, посвященной видам энергии. Под потенциальной составляющей Wр будем понимать потенциальную энергию деформации, которая, по определению, является энергией движения энергоносителей, зависящей от их взаимного расположения в заряженной системе. Следует только добавить, что при определении потенциальной энергии деформации поля численное значение заряда в полеобразующей заряженной системе считается постоянным.

Потенциальная энергия любой системы Wp зависит от такого параметра системы, как жесткость D, или от обратного ей параметра – ёмкости С. Соответственно, потенциальная энергия заряженной системы WQp зависит от жесткости заряженной системы DQ , под которой следует понимать параметр противодействия заряженной системы количественному изменению полеобразующего заряда Q. Например, в электростатике, судя по справочнику Б.Яворского и А.Детлафа (1990), “увеличение электрической энергии заряженного проводника“ равносильно “работе по преодолению кулоновских сил отталкивания между одноименными зарядами“.

Потенциальная энергия оболочки Wqp зависит от жесткости полевой среды Df , под которой следует понимать параметр противодействия полевой среды изменению изменению степени деформированности этой среды. Потенциальные энергии проводника WQp и его оболочки Wqp равны друг другу, из чего следует, что равны друг другу жесткости заряженной системы DQ и оболочки Df , а также ёмкости заряженной системы СQ и оболочки Сf . Значит, можно оставить только один индекс и писать далее Df и Сf .

Рассмотрим процесс изменения значения полеобразующего заряда. В соответствии с определением, приведенным на странице, посвященной видам энергии, кинетическая энергия − это энергия, зависящая от квадрата скорости изменения заряда dQ/dt в течение этого изменения. Она и будет являться кинетической составляющей WQk полной энергии WQ полеобразующей системы. Кинетическую энергию WQk в процессе изменения значения полеобразующего заряда не следует путать с кинетической энергией постоянного движения энергоносителей внутри заряженной системы. Кинетическая энергия заряженной системы WQk зависит от инертности IQ энергоносителей среды, из которых состоит заряженная система, кинетическая энергия оболочки Wqk зависит от инертности If энергоносителей, составляющих полевую среду.

Диссипация энергии в заряженной системе и в ее оболочке на схеме не показана. Наличие вязкости у полевой среды не доказывает наличие диссипации в оболочке.

5. Потенциальная энергия центрального физического поля

В статье, посвященной различным видам энергии, конечное приращение потенциальной энергии физической системы ΔWp представлено обобщенным уравнением :

ΔWp = DQ)2/2 = (ΔQ)2/2С , ( 1 )

где D − обобщенное обозначение жесткости системы; С − обобщенное обозначение ёмкости системы; ΔQ − модуль конечного приращения координаты состояния избранной формы движения.

Если начальное значение координаты состояния принять равным нулю, то для потенциальной энергии оболочки Wqp уравнение (1) примет вид:

Wqp = DQ2/ 2 = Q2/ 2С . ( 2 )

Это уравнение и представлено на схеме. Второе выражение из уравнения (2) полностью совпадает с уравнением для определения энергии поля уединенного проводника в электростатике.

Формулы для определения жесткости и ёмкости для электростатического и гравистатического полей рассмотрены в статье, посвященной потенциалу поля взаимодействия.

6. Кинетическая энергия центрального физического поля

В статье, посвященной различным видам энергии, конечное приращение кинетической энергии физической системы ΔWk представлено обобщенным уравнением:

ΔWk = I [dQ)/dt]2 / 2 , ( 3 )

где I − обобщенное обозначение инертности системы; dQ)/dt = dQ/dt − скорость приращения координаты состояния избранной формы движения.

Координатой состояния процесса изменения количества заряда в полеобразующей заряженной системе является поток зарядов, которым обменивается заряженная система с окружающей средой. Например, в электростатике это ток зарядки (разрядки) уединенного проводника If .

Для кинетической энергии Wqk оболочки и инертности If поля, равной инертности проводника, уравнение (3) можно записать в виде, представленном на схеме:

Wqk = If (dQ/dt)2 / 2 . ( 4 )

Уравнение (4) помогает раскрыть физическое содержание инертности If . Например, в электростатике это индуктивность уединенного проводника.

7. Поперечные и продольные волны в полевой среде

При колебаниях значения полеобразующего заряда перенос энергии в физическом поле осуществляется с помощью продольных и/или поперечных волн, распространяющихся в деформирующейся полевой среде. То есть волны являются энергоносителями.

Поперечные волны в полевой среде давно и хорошо известны. Это электромагнитные волны, фазовая скорость распространения которых равна скорости света c. Согласно постулату А.Эйнштейна значение скорости распространения электромагнитных волн в вакууме является максимально возможным значением скорости.

Однако еще в конце XVIII века П.Лаплас пришел к выводу о том, что скорость распространения гравитационного воздействия в эфире на несколько порядков выше скорости света. В ХХ веке той же точки зрения придерживался, например, известный физик М.Вудынский (1971), предложив свою “единую математическую формулу законов природы“. Продольными колебаниями полевой среды, что весьма вероятно, являются гравитационные волны

В небольшой монографии В.С.Леонова (2001) сказано так: “Установить природу гравитационных волн позволила теория упругой квантованной среды (УКС), которая на сегодняшний день является самым мощным аналитическим аппаратом исследования материи и сложнейших физических явлений. Теория УКС представляет собой теорию единого поля (ТЕП), раскрывает структуру вакуума, заменяет теорию относительности Эйнштейна как изжившую себя и представляет собой дальнейшее развитие квантовой теории и квантовых представлений о природе материи с позиций электромагнетизма... Проведенный анализ волновых колебаний в УКС (вакуумном поле) позволяет предположить, что Вейником впервые экспериментально были зарегистрированы продольные гравитационные волны в виде перемещающихся зон сжатия и разрежения квантовой плотности вакуумной среды, излучаемые в момент изменения деформационно нагруженного состояния вещества. Результаты Вейника воспроизводятся другими исследователями“.

Скорость распространения продольных волн в любой среде всегда на несколько порядков выше скорости распространения поперечных волн в той же среде, поскольку модули продольной и поперечной упругости любой среды существенно отличаются друг от друга. Это, по всей вероятности, и объясняет значительно большее значение скорости распространения гравитационных волн по сравнению со скоростью распространения электромагнитных волн (скоростью света). А интенсивность поперечных волн значительно больше интенсивности продольных волн. Поэтому электромагнитное взаимодействие на много порядков сильнее гравитационного взаимодействия.

Механизм переноса энергии гравитационными волнами также отличается от механизма переноса энергии электромагнитными волнами, как это имеет место при переносе энергии волнами в упругой среде. Например, как это происходит при переносе энергии в океане акустическими волнами в толще воды и поперечными волнами, которые хорошо заметны в виде поверхностных волн (цунами). В данном случае акустические волны аналогичны гравитационным волнам, а поверхностные волны − электромагнитным волнам.

Таким образом, в электромагнитном поле энергия поперечного деформирования полевой среды − это потенциальная энергия электрического поля, а энергия продольного деформирования полевой среды − это потенциальная энергия гравистатического поля (называемого в современной физике просто гравитационным полем).

Литература

1. Вудынский М.М., Вудынский Ю.М., 1967, 1969, Устройство для получения зависимостей между размерностями физических величин. – Авт. свид. СССР № 204034 и 257880.
2. Леонов В.С., 2001, «Открытие гравитационных волн профессором Вейником», Москва, Агроконсалт, 60 с.
3. Пакулин В.Н., 2007, Структура поля и вещества. – Санкт-Петербург, НТФ "Истра".
4. Пакулин В.Н., 2010, Структура материи (Вихревая модель микромира). – СПб, НТФ "Истра".
5. Репченко О.Н., 2008, Полевая физика или Как устроен мир? Изд. 2-е – М.: Галерия, 320 с.
6. Савельев И.В., 2005, Курс общей физики (в 5 книгах). – М.: АСТ: Астрель
6. Яворский Б.М., Детлаф А.А., 1990, Справочник по физике. 3-е изд. М.: Наука, Физматгиз, 624 с.


© И. Коган Дата первой публикации 25.02.2010
Дата последнего обновления 31.05.2012

Оглавление Предыдущая Следующая