Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Экзамен на «Homo Sapiens – II». От концепций естествознания ХХ века – к естествопониманию

Поляков В. И.,

4.2.1. Электричество и магнетизм в физике

Нет осознания существования неопределяемых исходных природных понятий, что их три (пространство, масса, время), что через них определяются все иные понятия, в том числе электромагнитные и термодинамические.

А.И. Заказчиков

Что такое электромагнетизм, если эти явления в физике определяются не через понятия пространства, массы и времени, а через квадратные корни из этих понятий? Какова физическая природа электромагнетизма, полей, волн? Современная наука отвечает уклончиво: «Это специфический вид материи». И мы используем эту материю. Для потребителя нет загадок, что такое электричество, если оно поступает в каждый дом и используется для освещения, обогрева, телевизоров и бытовой техники. На электричестве создана и держится вся современная техническая цивилизация. Магнит тоже не вызывает удивления у современных студентов. Они знают, что у него есть два полюса: северный и южный или красный и синий, что противоположные полюса магнитов притягиваются, и что синяя стрелка компаса всегда направлена в сторону Северного полюса планеты. Радио говорит, телевизор показывает, мобильная связь со всем миром - в кармане, любая информация почти мгновенно поставляется через Интернет. Широкое практическое использование этих явлений как будто бы сняло все вопросы об их природе и соответствует тезису Ф. Энгельса, спорившего с пониманием «вещи в себе» Э. Канта: «Если мы можем доказать правильность нашего понимания данного явления природы тем, что мы его производим, заставляем его служить нашим целям, то кантовской непостижимой «вещи-в-себе» приходит конец» [113]. Если мы научились использовать и воспроизводить какое то явление, значит, оно познано? Такое потребительское, меркантильное отношение к познанию вряд ли соответствует понятию наука.

Прошло две с половиной тысячи лет после первых известных опытов Талеса с магнитами (магнитный железняк, город Магнезия) и янтарём (греч. «электрон»), но явление магнетизма осталось не объяснённым. Современные физики, не понимая физической сущности рождения электромагнитных полей и потоков энергии, данных нам Природой, работают только над их «освоением», остаются потребителями энергии. Как наш далёкий пращур, добывая огонь трением, не думал об его природе, так и мы крутим водой и паром турбины, «добывая» электричество, а в телефонах «потребляем» электромагнитные поля.

Люди не задумываются, а владельцы кампаний сотовой связи, заботясь о прибыли, не думают, какую революцию в человеческом виде свершило глобальное распространение электромагнитных волн связи. Люди страшатся гамма-полей, когда сквозь тело может «пролететь» несколько сот или тысяч электромагнитных волн, называемых гамма-квантами (длина волны 10^-13 - 10^-10 м^{, плотность потока гамма-квантов естественного фона излучения составляет 0,2 - 4 γ-кв/(см2}·сек), а плотность потока энергии 0,5·10^-10 - 3·10^-10 Дж/(см²·сек)), но абсолютно спокойно относятся к среде своей жизни, когда плотность электромагнитных волн ультракороткого диапазона (длина волн 10 - 10^-1 м) в миллиарды раз больше, чем в гамма-полях. Кто-то говорит по мобильному телефону в Париже, Нью-Йорке, Москве с кем-то в моём городе, кто-то беседует рядом в автобусе, а электромагнитные волны распространяются через меня, через Вас. Мы не чувствуем эти модулированные волны, но через нас распространяются потоки энергии и мегабайты положительной или негативной информации. Скажется ли это каким-то образом на нашей психике, генах, на здоровье следующих поколений? Наука молчит, а число мобильных телефонов растёт, ускоряясь.

Физика, благодаря экспериментам Фарадея и теоретическим изысканиям Максвелла, основанным на представлениях о существовании некой эфирной среды, ввели понятие поля. Что такое «поле», чем «засеяно» поле электрическое, а чем поле магнитное, что обозначают «напряжённости» этих полей, почему в уравнениях Максвелла производные от одних напряжённостей равны роторам от других, физик не сможет внятно объяснить. Почему и как течёт ток, откуда берётся неиссякаемая сила магнита? Физика, основанная на постулатах и формулах, не объясняет, почему изменение электрического поля приводит к возникновению магнитного поля и наоборот, что такое электродвижущая сила, создающая электрический ток.

Теорию электромагнетизма Максвелла-Фарадея я изучал полвека назад и сейчас ей, почти неизменной уже полтора века. Экзамены были сданы, и в жизни это помогло паять простейшие радиоприёмники и гирлянды на ёлки (в те годы это было хобби многих физиков), ремонтировать розетки, проверять тестером напряжение: «есть контакт/нет контакта». Формулы законов Ома и Кирхгофа работали. Прошли годы, и когда мне предложили прочесть курс «Концепции современного естествознания» студентам-юристам, которые не мыслят формулами, не естественность в описании электрических явлений заставила задуматься. Что измеряют физические единицы, которыми оперирует физика? Учёные открывали явления, а физика фиксировала свои достижения именами учёных в названиях законов и единиц, которые, как правило, даже не имеют чёткого определения. Эти имена великих учёных вместо метрических единиц, записанные с прописной буквы, не прославляют науку, а уводят от понимания процессов. Вот некоторые единицы измерения электричества и магнетизма [91]:

• Ø электрический заряд = количество электричества - кулон [Кл] = 1,0364·10^-5 фарадея = 3,0·10⁹ франклина;
• Ø электрический ток - ампер [А];
• Ø магнитодвижущая сила - ампер, а также и гильберт = 10/4π ампера;
• Ø напряжённость магнитного поля - ампер, делённый на метр, а также эрстед = 1000/4π А/м;
• Ø плотность тока - ампер, делённый на квадратный миллиметр;
• Ø электрическое напряжение - вольт,
• Ø напряжённость электрического поля - вольт, делённый на сантиметр;
• Ø электрическое сопротивление - ом;
• Ø электрическая проводимость - сименс, равный единице, делённой на ом;
• Ø удельное электрическое сопротивление - ом, умноженный на миллиметр в квадрате и делённый на метр;
• Ø диэлектрическая проницаемость - фарад, делённый на метр = 1 кулон/м², делённый на 1 вольт/м;
• Ø магнитный поток - вебер = 10⁸ максвелл;
• Ø магнитная индукция - гаус = 10^-4 тесла = вебер, делённый на квадратный сантиметр;
• Ø индуктивность и магнитная проводимость - генри.

Читая названия единиц измерения и их соотношения, не перестаёшь удивляться, зачем для одной физической величины следует использовать единицы разной значимости и с разными фамилиями. Почему в амперах измеряются и электрический ток, и магнитодвижущая сила? Почему в генри измеряются индуктивность и магнитная проводимость? Почему ом надо умножать на миллиметры, а делить на метры? Почему такой маленький максвелл по сравнению с вебером, и почему так велик фарадей по сравнению с кулоном? Как делить или умножать великие имена на другие великие имена? Почему у физиков нет желания навести порядок в этих атавистических и противоречащих естественному восприятию мира наборе мер измерения и их названий?! Вера в авторитеты? Или потому что замена единиц измерения физических величин приведёт к разрушению всего здания физики ХХ века, а создание фундамента нового естествознания традиционная физика отвергает, не допуская к публикациям работы, обосновывающие эфирные концепции.

Физический смысл всех понятий электродинамики: заряд, диэлектрическая и магнитная проницаемость, напряжение, индукция и другие, остаются скрытыми за великими именами. Отдавая должное исследователям, следует признать традицию называть физические явления и способы их описания именами людей, пережитком идеализма. Явление не объяснено, значит это воля Бога или явление имени Гильберта, Эрстеда, Ампера. Предложенные студентам, эти названия заучиваются без проникновения в суть. Например, «магнитный поток, равный 1 вебер, это поток, при убывании которого до нуля в сцепленной с ним электрической цепи сопротивлением 1 ом через поперечное сечение проходит количество электричества 1 кулон» [91]. «Поток» чего убывает? Как «сцеплена» с ним электрическая цепь? Как представляет студент «прохождение» электричества? Кулон это много или мало? Странно делить или умножать эти фамилии на квадратные миллиметры, сантиметры, метры: Ампер-виток, Вольт, Фарад(ей) и Вебер, делённые на метры или квадратные сантиметры, Ом, умноженный на квадратные миллиметры и поделённый на метр. Это не естествознание, а фетишизация явлений.

Современные концепции естествознания следует приблизить к пониманию физической сути явлений, пониманию того, что происходит. На этой основе следует, обоснованно выбрать минимальное число основных единиц измерения для природных явлений и выражать в этих единицах все другие единицы без фамилий учёных.