УРАВНЕНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЛН РЕАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ
В.В. Сидоренков
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Обсуждаются уравнения, структура и параметры реального электромагнитного поля состоящего из функционально связанных между собой четырех полевых векторных компонент: электрической и магнитной напряженностей, электрического и магнитного векторного потенциала, перемещающихся в пространстве совместно посредством единого волнового процесса.
Считается, что все известные явления электромагнетизма обусловлены существованием и взаимодействием с материальными средами электромагнитного (ЭМ) поля, имеющего две векторные компоненты электрической и магнитной напряженности. При этом свойства этого поля физически полно и математически исчерпывающе описываются системой взаимосвязанных электродинамических уравнений, первоначальная форма и структура которых была сформулирована Максвеллом [1]. К сожалению, Максвелл ушел из жизни рано (в 48 лет), и свои гениальные уравнения он так и не успел привести в единую логическую систему. Поэтому при жизни его электродинамическая теория ЭМ поля не нашла должного признания в научной среде, более того, у большинства коллег отношение к ней было весьма оппозиционным, вплоть до полного неприятия: она считалась непонятной, математически нестрогой и логически необоснованной. Как отголоски прошлого и сегодня можно услышать разговоры о некоем примитивном «механическом» методе построения Максвеллом своих уравнений, хотя в явном виде в его главной работе [1] этого нет. Без преувеличения можно сказать, что для физика, инженера и преподавателя «Трактат об электричестве и магнетизме» Максвелла является бесценным информационным и методическим пособием, библией электромагнетизма, а для пытливого студента еще и физическими основами математического анализа.
Впоследствии, после триумфа теории Максвелла - открытия ЭМ волн (Герц, 1888 г.), первоначальная структура максвелловских уравнений была модернизирована Герцем, Хевисайдом и Эйнштейном, где новации заключались по существу лишь в уменьшении числа основных исходных уравнений. Но если говорить о положительном эффекте такой модификации, то их неоценимая заслуга состояла в методической и математической проработке этой теории. Предложенные «альтернативные» уравнения стали концептуально обозримы, логически более последовательны, имели удобный векторный вид и в определенной мере законченную форму, а в результате теория Максвелла приняла прозрачный в восприятии и современный при ее использовании вид.
В современном окончательном виде именно эту модернизированную систему уравнений:
(a) , (b) , (1)
(c) , (d)
после ряда промежуточных названий и стали называть уравнениями Максвелла классической электродинамики [2]. Здесь – постоянная времени релаксации электрического заряда в среде за счет ее электропроводности.
Но в своем развитии научная мысль динамична, и вскоре наступило время возникновения, становления и бурного развития теории микромира, а потому основной научный интерес физиков был перенесен в эту новую, модную область изучения загадок Природы. В итоге после работ Максвелла развитием классической электродинамики физики по существу не занимались, но она перешла в руки инженеров, задача которых принципиально иная. ............
