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?

К сведению студентов

Основные понятия физики

Формы и виды энергии

Классификация физических систем

Основная идея системы величин

Таблицы физических величин

Итоги и выводы:

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Заряды физического поля

     Новые единицы величин         колебаний и волн

     Новая единица         температуры

     Новый взгляд на         явления переноса

     Критерии подобия всюду

     Современная революция         в метрологии

Системный подход в экономике

История систематизации
величин и единиц


Необходимость модернизации
обучения физике


Учебно-наглядные пособия


Новости сайта

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

Существует ли в природе “магнитный заряд“?

СОДЕРЖАНИЕ.
1. В чем суть проблемы “магнитного заряда“?
2. Проблема наличия или отсутствия “магнитного заряда“ надумана.
3. “Магнитный заряд“ − это токовый заряд прямого тока.
4. “Магнитный заряд“ существует как производная величина, а не как материальный объект.
5. Как математика может проигнорировать физическое содержание.


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. В чем суть проблемы “магнитного заряда“?

Введение понятия “токовый заряд“ разъясняет суть дискуссии о так называемом “магнитном заряде“ (или магнитном монополе, магнитной массе, монополе Дирака). Причиной дикуссии по поводу магнитного заряда является неопределенность самого понятия "заряд магнитного поля", о чем подробно рассказывается в "одноименной статье". В статье, посвященной самому понятию заряд, показано, что наиболее точное его определение приведено в интернетовской Энциклопедии физики и техники: "Заряд − физическая величина, являющаяся источником поля, посредством которого осуществляется взаимодействие частиц, обладающих этой характеристикой". Магнитный заряд действительно, как сказано в Википедии, "является источником статического магнитного поля" (под словом "статическое" здесь понимается стационарное, то есть не меняющееся со временем).

Теорема Остроградского-Гаусса, примененная к магнитному полю, доказывает, что магнитного заряда в природе нет. Автор полевой физики О.Репченко (2008) считает, что “... равенство нулю дивергенции магнитного поля является не эмпирическим законом, а представляет собой абсолютное тождество. Магнитных зарядов в принципе не может существовать, потому что магнитное поле не является самостоятельным физическим полем, а суть сила инерции.“ Последние слова этой цитаты терминологически неверны: сила инерции является физической величиной, а магнитное поле ею не является. Да и речь идет об инерции электромагнитногополя, в котором роль силы инерции выполняет ЭДС самоиндукции. Наконец, ЭДС самоиндукции является следствием нестационарности магнитного поля, а следствие нельзя приравнивать причине.

С другой стороны, существование магнитного монополя как частицы с магнитным зарядом предсказывается гипотезой П.Дирака, хотя экспериментальных подтверждений этой гипотезы нет, несмотря на не прекращающиеся усилия экспериментаторов. Можно упомянуть и о гипотезе А.Вейника (1991, с. 279) о существовании ансамблей частиц, названных им сатлонами, циркуляция которых “создает все наблюдаемые магнитные эффекты“. К тому же, в физике широко применяется термин “магнитный диполь“, самим своим существованием намекающий на то, что должен быть и магнитный монополь. Ибо диполь должен состоять их двух монополей.

Близко к истине подошел А.Чуев (1999), предложивший считать причиной возникновения магнитного поля не гипотетическую частицу, а так называемый “токовый элемент“, равный произведению электрического тока в контуре на длину прямого элементарного участка контура. Его предложение однозначно говорит о том, что источником магнитного поля должна быть физическая величина, а не материальная частица.

2. Проблема наличия или отсутствия “магнитного заряда“ надумана.

Систематизация величин физического поля показывает, что проблема существования магнитного заряда возникла искусственно из-за терминологической неопределенности и некритического переноса понятий математической теории векторного анализа в физику.

Можно поставить вопрос в другой плоскости: чем является заряд системы в любой форме физического поля – источником линий напряженности, не совсем точно называемых силовыми линиями, или причиной возникновения физического поля? Ответ на этот вопрос уже дан в соответствующей статье, и он гласит: заряд системы является причиной возникновения физического поля. И лишь в частном случае (в центральном поле) он является также и источником силовых линий. А магнитное поле является вихревым, а не центральным полем, и поэтому в нем нет источника силовых линий, хотя сами силовые линии имеются.

Ссылка на теорему Остроградского-Гаусса в данном случае не объективна, эта теорема указывает на отсутствие у вихревого поля источников силовых линий, а вовсе не на отсутствие зарядов, являющихся причиной возникновения вихревого поля. Значит, надо просто уяснить, что понимается под зарядом магнитного поля или, сокращенно, магнитным зарядом.

3. “Магнитный заряд“ − это токовый заряд прямого тока.

В статье, посвященной понятию “токовый заряд“, показано, что именно токовый заряд прямого тока, определяемый выражением (Il), так же, как и движущийся заряд (qv), являются причиной возникновения магнитного поля. Различие между токовым зарядом магнитного поля и электрическим зарядом электростатического поля заключается в том, что электрический заряд является материальным объектом, а токовый заряд является физической величиной, определяемой выражением, включающим в себя материальные объекты (электрический ток и прямой участок проводника элементарной длины).

Магнитный заряд, трактуемый как один из синонимов токового заряда прямого тока (Il) или непрямого тока (Id), является векторной величиной, подробно описанной в статье, посвященной видам зарядов магнитного поля.

Любой токовый контур состоит из двух половин. Любая половина контура имеет токовый заряд, противоположный по знаку токовому заряду другой половины того же контура, так что суммарный токовый заряд любого контура равен нулю. Вот это равенство и является основой ошибочного утверждения, что магнитных зарядов нет вообще. На самом же деле равен нулю магнитный заряд замкнутого контура, а отдельные элементарные участки контура имеют свой магнитный заряд.

Термин “магнитный заряд“ в какой-то мере даже удобно применять как с точки зрения физики, так и с точки зрения педагогики, когда речь идет о конкретном магнитном поле. Надо только при этом помнить и разъяснять, что токовый (он же магнитный) заряд является производной физической величиной (Il), а не материальным объектом, и поэтому “пощупать“ его невозможно.

Как причина возникновения магнитного поля (а не как источник силовых линий), любой магнитный заряд уравновешивается равным ему по модулю магнитным зарядом другого направления на противоположной стороне токового контура. То есть отдельный магнитный заряд не может существовать без другого обратного ему по направлению магнитного заряда в том же контуре. А поскольку токовый контур можно представить, как геометрическую сумму равных по значению токовых зарядов с противоположными знаками, то токовый контур можно представить также и как сумму магнитных зарядов разного направления. Именно эта геометрическая сумма магнитных зарядов всегда равна нулю. И это никак не противоречит теореме Остроградского-Гаусса.

4. “Магнитный заряд“ существует как производная величина,
а не как материальный объект.

А теперь мысленно представим себе замкнутый контур такой огромной площади, что мы вместе со всей своей измерительной аппаратурой окажемся ничтожно малыми по сравнению с размерами этого контура. И тогда ближайший к нам участок этого огромного контура покажется нам чистой воды магнитным монополем, ибо другой магнитный монополь противоположного направления этого контура мы просто не заметим. В этих условиях, если мы ошибочно будем считать, что перед нами не часть контура, а просто проводник с током, то нам покажется, что мы экспериментально обнаружили магнитный монополь. Но это всё, конечно, из области размышлений.

Искать же в природе опытным путем магнитный заряд (магнитный монополь), как материальный объект, точно так же бессмысленно, как искать, например, материальный эквивалент такой популярной производной физической величины, как импульс тела. К слову, импульс тела тоже является токовым зарядом, только он является источником вихревого гравитационного поля, называемого гравидинамическим полем (см. классификацию форм физического поля).

Так что на поставленный вопрос “Существует ли в природе “магнитный заряд?“ можно ответить уверенно: да, “магнитный заряд“ существует, но не как материальный объект, не как частица, а как производная физическая величина (токовый заряд прямого тока).

5. Как математика может проигнорировать физическое содержание.

После сказанного естественно воспринимается то обстоятельство, что размерность магнитного потока (потока вектора магнитной индукции) равна размерности токового (магнитного) заряда. Это вполне соответствует теореме Гаусса. Ведь согласно этой теореме в электрическом поле размерность потока вектора напряженности поля через замкнутую поверхность тоже равна размерности количества электрического заряда внутри этой поверхности.

История с поиском магнитного заряда − наглядное подтверждение ошибочности такого подхода, когда физические явления пытаются объяснить только с помощью математической теории, игнорируя физическое содержание. С другой стороны, эта история хорошо иллюстрирует философский закон развития по спирали. Такие понятия, как магнитный заряд (магнитная масса), введенные в физику в XIX веке и отвергнутые ею в ХХ веке, должны вернуться в физику в XXI веке, но уже в новой трактовке.

Литература

1. Вейник А.И. 1991, Термодинамика реальных процессов. – Минск: «Навука i технiка», 576 с. (см. также http://www.veinik.ru/lib/articles/article/80.html)
2. Репченко О.Н., 2008, Полевая физика или как устроен Мир? Изд.2-е. – М.: Галерия, 320 с.
3. Чуев А.С., 1999, Физическая картина мира в размерности “длина-время”. Серия ”Информатизация России на пороге XXI века”. – М., СИНТЕГ, 96 с., также Естественная кинематическая система размерностей. http://www.chuev.narod.ru/ .



© И. Коган Дата первой публикации 1.06.2006
Дата последнего обновления 31.10.2011

Оглавление раздела Предыдущая Следующая