Дипольность как основа

   Основа электромагнетизма и электродинамики. Мне не раз доводилось говорить о дипольности, но эта тема так важна, что приходится возвращаться к ней ещё и ещё. На днях посмотрел  видеоролик урока Павла Виктора (Ришельевский лицей, Одесса) с темой «Постоянные магниты и их свойства. Гипотеза Ампера». Во время урока один из учеников задал учителю вопрос: - Можно ли сказать, что полюса магнитов заряжены положительным и отрицательным зарядом? Учитель Павел Виктор воскликнул: - Боже упаси, это грубейшая ошибка! Ребята, никогда не путайте положительный и отрицательный электрический заряд с полюсами магнита! К сожалению, эти ошибки допускают. Ничего общего между электрическими зарядами и полюсами магнита нет! Вот так учитель эмоционально прореагировал на вопрос ученика. А, собственно, почему ничего общего нет?! Как раз тут-то и есть общее!   

   Общее, что связывает воедино и магнетизм, и электрические заряды – это кольцевое вращение частиц и квазичастиц, и, порождаемое в среде физического вакуума этим вращением, вихревое поле левого и правого направления вращения! Иначе кольцевое вращение частиц называют кольцевыми токами. То, что мы называем электрическим зарядом, и есть кольцевое вращение частицы или квазичастицы, кольцевой ток. А знак заряда – это направление кольцевого вращения частицы и её поля – по часовой стрелке или против часовой (плюс и минус). Никакой мистики в природе заряда нет! Но главное, это кольцевое вращение частицы и есть диполь, основа всей дипольности электромагнетизма, электродинамики! В замкнутом кольцевом, круговом движении частицы уже заложена двойственность, дуальность! Ведь как смотреть на кольцевое вращение частицы и на рождаемое ей поле: с одной стороны – правое вращение, по часовой стрелке; с другой стороны – левое вращение, против часовой стрелки. Дипольность в её неразрывном единстве! Дипольность постоянного магнита и невозможность разделить полюса магнита – именно отсюда! И невозможность существования магнитного монополя – тоже отсюда!

   Кольцевое вращение частиц и квазичастиц и есть та динамика, та степень свободы, которую назвали спином частицы, собственным моментом вращения частицы. Спин представляют в образе осевого вращения частицы. Но это неверно, когда дело касается конкретных частиц и квазичастиц. С вращением атомов и молекул, как целостных систем, немного другая история. Именно спин частицы определяет то, как частица взаимодействует с вихревым магнитным полем. Осевое спиновое вращение частицы вряд ли может дать дробные значения спина устойчивой системы частиц-фермионов (частиц с полуцелым спином). Но именно кольцевое спиновое вращение частиц-фермионов создаёт устойчивые системы атомных ядер, атомов и молекул. У квазичастиц и частиц-бозонов (частиц с целым значением спина) нет ярко выраженного кольцевого вращения. Не потому, что его нет вовсе, а потому что это кольцевое вращение уравнено другим, противоположным кольцевым вращением, например, как у фотона. Хотя частица нейтрон тоже не имеет заряда, и в магнитном поле не отклоняется, но нейтрон является всё же фермионом, потому что нейтрон – составная частица из двух фермионов, двух кольцевых вращений, сглаживающих частично единый магнитный момент.         

   Позвольте сделать тут ещё одно небольшое уточнение по теме магнетизма и зарядов. Одна из самых роковых, фатальных ошибок во взгляде на явления электромагнетизма есть отрицание материальной среды. Раньше она звалась эфиром, теперь – физический вакуум. Сами частицы вещества, квазичастицы, поля – не инородны единой среде физ. вакуума, а есть различные формы её возбуждений, её динамик! В частности, вихревые магнитные поля изменяют динамику среды, увеличивают её. А значит, изменяют энергию среды, которая есть везде и всюду, причём – огромную энергию. Магнитные и так называемые электрические поля не есть некие эманации, истечения из зарядов в пустоту! Пустоты нет; в пустоте ничего не может существовать и двигаться! Но физики до сих пор ещё находятся во власти представлений о пустоте, и расстаться с этой иллюзией не спешат. Представления о пустоте мешают также понять и действительную природу гравитации. Частица протон, являясь локальным колебательным возбуждением среды физ. вакуума (колебательная динамика «дыхания вакуума»), также изменяет вокруг себя энергию среды. А когда протоны собираются в сверхбольшую массу, то это изменение энергии среды вокруг массы становится особенно заметным, что проявляется в виде гравитации. Роль материальной среды физ. вакуума в гравитационных и магнитных явлениях невозможно переоценить, она – ключевая!      

   Дипольное вихревое магнитное поле постоянного магнита создаётся именно зарядами ферромагнетика, кольцевыми вращениями частиц и их полей, но сонаправленными по осям вращения в одну сторону, как на военном параде. Мощь магнитного поля на полюсах – это совокупный вклад каждой частицы каждого атома ферромагнетика. Понятно, что в условной точке разделения полюсов магнита, допустим, в центре полосового магнита, этой совокупной мощи магнитного поля нет и быть не может! Так что так называемые электрические заряды имеют самое прямое отношение к рождению вихревого магнитного поля постоянного магнита! Однако эти дипольные заряды крепко связаны в теле ферромагнетика. Но дипольные заряды могут быть и не связаны, могут быть свободными! Свободные заряды надо ещё получить!      

   Не ведая того, но свободные заряды научились получать ещё в Древней Греции, когда заметили, что, при натирании янтаря, он начинает притягивать к себе лёгкие ворсинки ткани и соломинки. Много позднее выяснилось, что электрические заряды бывают двух видов – положительные и отрицательные. Если магнитных монополей нет в природе, то монополи электрических зарядов – есть, причём даже два: монополь отрицательного заряда со своим входящим электрическим полем, и монополь положительного заряда со своим исходящим электрическим полем. И они между собой взаимодействуют по простому закону: одноимённые заряды отталкиваются, а разноимённые – притягиваются. Взаимодействуют посредством своих полей, как бы особых электрических полей, которые различаются, как сказано, направлением потока, но природа которых тоже остаётся пока таинственной. Вот эту иллюзию о монопольности электрических зарядов двух знаков и таинственности их особых электрических полей мне бы и хотелось развеять. Потому что то, что нам представляется монополем заряда, на самом деле – диполь со своим дипольным магнитным полем! Это касается как положительного, так и отрицательного заряда!   

   Можно провести очень простой опыт с большим школьным конденсатором на изолированной подставке, где бы пластины конденсатора могли сводиться и разводиться. Для опыта понадобится высоковольтный источник питания (30-40 киловольт). Первоначально пластины конденсатора разведены на большое расстояние. Заряжаем обе пластины конденсатора одинаковым большим потенциалом положительного знака. Затем одну заряженную пластину постепенно подводим ко второй заряженной пластине. Заряды одинаковые, положительные! Но почему мы не испытываем сопротивления со стороны пластины, к которой подводим вторую пластину, ведь одноименные заряды должны отталкиваться? Значит, что-то случилось? А что могло случиться? Дело в том, что на одной из пластин конденсатора положительные заряды почему-то стали отрицательными! Ведь на обеих пластинах сначала были положительные! Чем это можно объяснить? Очень просто: при зарядке пластины конденсатора большим потенциалом, пластина становится диполем: в силу равного распределения по поверхности пластины свободных зарядов, одна сторона пластины становится положительно заряженной, а другая сторона пластины – отрицательно заряженной! Точно также происходит при зарядке и со второй удалённой пластиной, и она становится диполем. При подводке второй удалённой пластины конденсатора к первой, оказывается так, что противостоящие стороны пластин заряжены противоположными знаками, как и положено заряженному конденсатору! Если бы мы перед подводкой второй пластины к первой развернули вторую пластину на 180 градусов, то при подведении пластин, заряд на второй пластине «перемагнитился» на противоположный. Точно также перемагничивается постоянный магнит (полюса меняются местами), когда магнит помещают в более сильное магнитное поле!

   Опыт можно сделать и такой. Заряжаем одну из пластин конденсатора  большим потенциалом отрицательного заряда. Рядом стоящую вторую пластину ничем не заряжаем. А берём и переносим постепенно на металлическом изолированном шарике заряд с заряженной пластины конденсатора на незаряженную. В конце концов, заряды можно уравнять. Но почему на второй пластине вместо отрицательного заряда взялся положительный, ведь мы брали и переносили отрицательные заряды? А всё по той же причине: на первой пластине мы имели дипольное распределение зарядов. Перенося заряды по частям на вторую пластину, на второй пластине заряды тоже распределялись по поверхности пластины дипольно! Эти простые опыты показывают дипольную природу так называемых электрических зарядов, дипольность их магнитных полей, и дипольность их распределения по поверхностям. Да, именно не электрических, а магнитных полей! Потому что и здесь мы имеем кольцевое вращательное движение квазичастиц электронов!   

   Можно вспомнить ещё один опыт: электростатический маятник между пластинами заряженного конденсатора. Шарик на нитке; шарик сделан из фольги. Пока шарик не заряжен – он покоится относительно обеих пластин конденсатора. Если подвинуть шарик и коснуться шариком одной из пластин (например, положительной), то шарик получит положительный заряд и оттолкнётся от положительной пластины. Оттолкнувшись, шарик ударится о пластину с отрицательным зарядом. Шарик получит отрицательный заряд и оттолкнётся от отрицательной пластины. И так начнутся колебания шарика между пластинами конденсатора, пока заряд не исчерпает себя. Что происходит с зарядом на шарике? Он что, каждый раз как-то избавляется от прежнего заряда электрических монополей и заряжается новым противоположным зарядом электрических монополей? Нет, происходит «переполюсовка» дипольных зарядов, заряды на шарике при столкновении с пластиной просто переворачиваются на 180 градусов, становясь из положительных отрицательными или из отрицательных положительными! Это убедительно доказывает дипольность, двойственность самой природы зарядов! При притяжении и при отталкивании шарика между пластинами заряженного конденсатора действуют те же силы, что и при взаимодействии полюсов постоянных магнитов. Если закрутки вихревых полей полюсов магнитов направлены в одну сторону, то при интерференции, наложении однонаправленных полей тут увеличивается динамика элементов среды физ. вакуума, при этом изменяется плотность и давление среды физ. вакуума. Среда физ. вакуума вне зоны интерференции, которая остаётся с тем же большим давлением и плотностью, сдавливает тела магнитов. Что мы и называем притяжением полюсов магнитов! Если же направление вихревых полей полюсов магнитов противоположны, то никакого сложения полей здесь нет, динамика элементов среды не увеличивается, а, напротив, уменьшается; плотность и давление среды увеличиваются, полюса магнитов расталкиваются и пытаются встать сонаправленно.            

   Здесь можно дать примерное определение природы электрического поля так называемого статического заряда. Электрическое поле статического заряда есть совокупность магнитных полей свободных зарядов, распределённых равномерно по всей поверхности чего-либо, и ориентированных сонаправленно с осью вращения зарядов и их полей перпендикулярной к нормали поверхности. Электрическое поле статического заряда (совокупное магнитное поле свободных зарядов) – это поверхностное поле, глубоко в материал проводника или диэлектрика оно не проникает. Электрическое поле отдельного свободного заряда – это дипольное магнитное поле кольцевого вращения частицы или квазичастицы. Если поле статического заряда – поверхностное, то магнитное поле постоянного магнита – глубинное поле. Это единое  магнитное поле образовано совокупностью связанных зарядов всех частиц ферромагнетика, ориентированных спинами (магнитными моментами) сонаправленно. 

   Дипольна не только природа электрического заряда, но дипольна и природа постоянного электрического тока. Электрический ток – это не направленное движение отрицательных зарядов оттуда, где их много, туда, где их мало! Электрический ток – это встречное движение в проводнике зарядов левого и правого спина (лэлеков и пэлеков). Перед тем, как заряды начнут процессировать навстречу друг другу от источника тока, источник тока, своими полями левого и правого направления вращения, со скоростью света ориентирует сонаправленно магнитные моменты атомов проводника, ставит их как в постоянном магните. Только при таком условии возможно течение тока в проводнике. Не электроны проводимости создают магнитное поле вокруг проводника, а источник питания своим потенциалом, своим напряжением и его полем! Скорость процессии встречных электронов в медном проводнике диаметром 2 мм и при токе в 1 ампер составляет примерно 8 см в час. Как видим, скорость электронов совсем не релятивистская! А вот изменение полей и распространение вихревых полей от проводника происходит со световой скоростью. В этом свете совсем иначе выглядит механизм взаимодействия параллельных проводников с постоянными токами, не так, как нам пытаются показать на основе релятивистских эффектов сжатия или растяжения плотности положительных или отрицательных зарядов в проводниках. Когда токи направлены в одну сторону, то вокруг проводников создаются вихревые магнитные поля одного направления вращения. Тут              взаимодействие происходит, как с полюсами постоянных магнитов. Если направление вращения магнитных полей совпадает по направлению, то при интерференции полей в этом месте среды физ. вакуума усиливается динамика среды, падают её плотность и давление. Внешние плотность и давление среды сближают, сдавливают проводники, а при большом запасе длины – и скручивают проводники между собой. Т. е. изменяются не плотности зарядов в проводниках, а изменяются плотность и давление среды физ. вакуума в месте интерференции магнитных полей одного направления закрутки. Если токи в проводниках противоположны, то нет усиления динамики среды, и плотность с давлением не уменьшаются, а возрастают, расталкивая проводники. Заметные релятивистские эффекты сжатия или растяжения плотности зарядов и продольные сжатия самих зарядов происходят лишь на скоростях близких скорости света. Но в проводниках таких скоростей частиц с массой покоя нет и быть не может! За «притяжения и отталкивания» проводников и частиц отвечают не субсветовые скорости частиц, не возникающие статические заряды на проводниках, а отвечают сонаправленные вихревые поля, порождаемые кольцевыми вращениями частиц, направления вращения этих вихревых полей, и условия интерференции полей. При всём при этом ключевую роль играет среда физ. вакуума, изменения её плотности и давления, иначе, энергии! Итожа этот абзац, замечу: любое физическое поле – это не особая форма материи, как принято их называть, а особое состояние     материи, особая форма динамики материи! Материя одна – среда физ. вакуума, а все же частицы, квазичастицы и поля – различные формы динамики этой среды.          

   Если в проводнике ток переменный, то и сам проводник с переменным током становится диполем, источником переменных магнитных, димагнитных волн! Любое поперечное вращение диполей рождает переменные магнитные волны, которые мы сегодня по инерции ещё называем электромагнитными. И в атомном ядре, и в атоме причиной излучения гамма-фотонов и фотонов являются поперечные вращения диполей частиц и квазичастиц, когда заставляют изменять энергию системы ядра или атома. Даже поперечное быстрое, очень быстрое вращение постоянного магнита генерирует в плоскости вращения переменные магнитные волны! Всё сказанное выше говорит о том, что учёным следует задуматься и взглянуть на классическую электродинамику Максвелла с её уравнениями с иной точки зрения, по-новому! У меня даже есть предположение, что изначально Максвелл как раз и ставил во главу угла своей теории образ кольцевого вращения частицы, как диполя! Но потом этот образ как-то выпал из поля зрения или преобразился в нечто иное…