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.,

4.2.6. Приближение к естествопониманию

Магнит представляет величайшую загадку природы, загадку настолько великую, что к её разгадке человек не приступает. В чём заключены магнитные проявления магнита и откуда берётся не иссякающая энергия для проявления его свойств? Представляется, что человек сам оградил себя догмой, мешающей ему подступиться к разгадке тайны магнита. И эта догма - закон сохранения энергии

А.И. Заказчиков

Можно ли отойти от этой догмы и понять что такое магнитная или электрическая сила? Можно! Но для этого придётся отказаться от многих фетишей, постулатов и названий и приблизиться к пониманию электромагнитного поля как сущности окружающей материю среды - ДУХ. Главное - это признание не материальности среды и отсутствие по этой причине в ней энергии.

Выполненный анализ современной, а, точнее, полутора вековой давности теории электромагнетизма, показал, что основанная на первичных опытах измерения явлений без понимания их физической сущности, эта теория сыграла, тем не менее, огромную роль в развитии техники электричества, связи, радиолокации. Но это было знание использования без знания причин. Учёные не имеют ни малейших представлений о том, какова физическая природа полей и волн, существование которых подтверждается только математическими уравнениями Максвелла-Фарадея.

Возрождение «эфира», как единой мировой среды, позволяет объяснить явления, которые необъяснимы в пустом пространстве Эйнштейна или в физическом вакууме. С. Маринову удалось получить более точное уравнение для потенциальной силы, с которой окружающая среда действует на заряд. Суть поправок Маринова состоит в отсутствии симметрии между электрическими и магнитными явлениями, и они позволяют по-новому посмотреть на закон сохранения энергии, который мы, по привычке, замыкаем в материальных системах. Следует принять, что магнетизм - явление в не материальной среде, где есть инерционное движение, но нет энергии. Энергия проявляется при взаимодействии среды ДУХ и материи.

Квадратичный характер уравнений электромагнитного поля Максвелла-Маринова характеризует вихревую структуру среды, а замена принятых в физике иррациональных электрических величин на их квадратичные аналоги позволяет понять их естественную природу. Например,

• Ø электрический заряд преобразуется в Q² = [ML³/T²] - энергия в объёме, отнесённая на единицу поверхности или сила на поверхности сферы;
• Ø электрическое напряжение преобразуется в U² = [LM/T²] - энергия / расстояние (градиент энергии);
• Ø напряжённость электрического поля преобразуется в E² = [M/(LT²)] - энергия /объём - плотность энергии;
• Ø поток электрического смещения преобразуется в Ψ² = [ML³/T²] - энергия (объём/поверхность) или суммарный заряд;
• Ø электрическое смещение преобразуется в D² = [M/(LT²)] - энергия/объём или плотность энергии.

В соответствии с физическим смыслом требуется изменение названий физических величин и формул.

Выполненный анализ показал уникальность мировых констант -электрической ε₀ и магнитной - μ₀ постоянных, введённых в уравнения как некие коэффициенты пропорциональности с иррациональной размерностью. Их обратные величины являются основой характеристикой среды ДУХ, определяющей структуру мироздания. Главная взаимосвязь материи (массы) и среды ДУХ однозначно определяется свойствами среды - 1/ε₀ и 1/μ₀ . Константа 1/ε₀ - это характеристика физической силы действия электрического заряда, определяющая силы электрического взаимодействия, размер первочастицы - массона и атомные структуры через связанные константы - комптоновскую длину волны и постоянную Планка. Физический смысл константы 1/μ₀ - это энергия поля, отнесённая к единице внесённой в него массы.

Понимание единства и взаимодействия материи и среды ДУХ позволяет объяснить множество известных явлений: структуру электрона, ядра и атомов, шаровую молнию и беспроводную передачу энергии на большие расстояния, ураганы и смерчи, энергию Солнца и бесконечность Вселенной, закономерности развития материи, жизни, разума. Хочется надеяться, что эта книга стимулирует работы учёных по систематизации знаний и вместо десятков рекомендованных министерством учебников «Концепции современного естествознания» появятся учебные пособия на уровне знания XXI века.

«Нельзя объять необъятное!» и поэтому в рамках этой главы рассмотрим только несколько простейших вопросов из теории электромагнетизма, на которые не даёт вразумительного ответа современная физика.

• Ø Что такое электромагнитное поле?

Это «поле» представляет область пространства, в которой действуют силы, определяемые движением среды ДУХ, обусловленные движением элементарных частиц - массонов. Представление о заряде как безмассовой, инерционной силе, действующей в вихревой среде ДУХ объясняет электрические и магнитные явления в их взаимосвязи. Электрический заряд это сила, обусловленная вихревым движением среды ДУХ, выраженная в экваториальной плоскости вращения массона. Безмассовые вихри представляют импульс силы, действующие на «пробный заряд». Расширяясь в пространстве, сила вихревого движения ослабляется обратно пропорционально квадрату расстояния, характерному для трёхмерного пространства. Распространение поперечной волны от заряда может рассматриваться, как предлагал Н. Тесла, как распространение сжатий и растяжений в среде.

Вихревое движение всегда переходит в поступательное. Магнитное поле - поступательный ток вихрей от одинаково ориентированных зарядов. Орбитальное направление движения среды ДУХ, которое мы называем электрическим полем и осевое направление движения вихрей, которые мы называем магнитным полем, а также соответствующие силы всегда взаимно перпендикулярны. Это объясняет, почему в уравнениях Максвелла электрическое и магнитное поле всегда присутствуют вместе, действуя под прямым углом друг к другу.

• Ø Как формируется магнитное поле?

В модели массона, как сферической частицы, ограниченной поверхностью раздела от среды ДУХ, вращающейся с линейной скоростью движения поверхностных элементов, равной скорости света, можно предполагать, что при этом вращении должно происходить образование по «экватору» и отрыв у «полюса» вихревой струи в среде ДУХ (в модели стоячей волны взаимодействие волны и ДУХ должно приводить к аналогичной картине, но эта модель менее наглядна). Движение этих вихрей в пространстве должно создавать поступательное движение субстанции ДУХ в направлении вдоль оси вращения, перпендикулярно «электрическому полю» - результату вращения.

Представим плоский магнит, стоящий вертикально на столе. Представим, что все массоны в нём выстроены стройными рядами с вертикальной осью вращения с направлением против часовой стрелки. Можно представить, как на каждую частицу массон «наматывается» среда ДУХ и, поднимаясь вверх к экватору частицы, раскручивается до максимальной скорости. При движении вихря вверх от экватора частицы его внутренний диаметр уменьшается и вихрь отрывается от массона на его полюсе. Вихри от всех массонов в теле магнита создают мощный направленный снизу вверх поток среды ДУХ. В непрерывной среде ДУХ этот поток однонаправленных вихрей, вырвавшись из тела магнита через верхнюю границу магнита, должен под действием взаимного отталкивания потоков (однонаправленное вращение) разделиться круговым веером, подобно тому, как со времён Фарадея рисуют магнитные силовые линии над северным полюсом Земли. На нижней плоскости магнита при этом вследствие эффекта всасывающего действия струи (гидравлический аналог среды ДУХ) создаётся поток, втягивающий среду в тело магнита. В гидравлическом аналоге магнит представляет насос, создающий поток среды в трубке. Встречая сопротивление хаотических вихрей среды на выходе из магнита, и взаимно отталкиваясь, линии тока среды должны замкнуться, образовав единое поле сил отталкивания на верхней границе магнита и притяжения на нижней границе.

Силовые линии Фарадея - это реальная схема движения вихрей в среде ДУХ. Плотность этих линий отражает напряжённость магнитного поля - силу его действия. Магнитные силовые линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный полюс. Если теперь к северному полюсу нашего магнита поднести северный полюс другого магнита, то силы сопротивления потоков среды будут отталкивать их друг от друга. На двух южных полюсах магнитов будут противодействовать друг другу два потока среды, которые «засасываются» в противоположных направлениях. При взаимодействии северного и южного полюсов выход потока среды из северного полюса одного магнита будет «засасываться» через южный полюс другого магнита, притягивая их друг к другу.

Представленную модель магнитов является наглядной, но вряд ли её можно считать реальной. Массоны в атомах железа объединены в структуры ядер и распределены по электронным орбитам вокруг ядра. Все они находятся в движении, и выстроить их стройными рядами невозможно. Но модель позволяет представить физическую природу магнита, в котором часть атомов железа, никеля или кобальта структуирована так, что домены (элементарные магнитные структуры атомов) ориентированы вдоль одной оси (см. 4.6.1, 4.6.2).

Свободные электроны в металлах не могут быть носителями магнетизма, так как, вследствие различной ориентации движения вихрей, невозможно возникновение направленного движения среды. Если рассматривать движущийся электрон по аналогии с пулей, выпущенной из нарезного оружия, следует предполагать образование им при движении вихревого движения среды.

В едином движении электронов, называемом электрический ток, создаётся направленное движение вихрей среды ДУХ, которое мы называем магнетизмом. Электрический ток обязательно порождает магнитное поле.

В физике магнетизм у железа объясняется «наличием незаполненного 3d слоя во внешней электронной оболочке атома железа (3d⁶4s² электронов) и его относительными размерами... Взаимодействие не скомпенсированных спинов четырёх из шести электронов соседних атомов на небольших расстояниях, свойственных альфа-железу, создаёт области спонтанной намагниченности (домены), определяющие ферромагнетизм» [114]. Подобное объяснение незаполненной оболочкой и четырьмя спинами ничего не объясняет.

В гл. 4.5 рассмотрены физические эффекты заполнения электронных оболочек атомов и доказано возникновение магнитного поля вследствие параллельного расположения орбит в виде «электронного жгута» - стоячей тороидальной волны. Это волновое движение может рассматриваться как элементарный контур тока, который должен увлекать среду ДУХ во вращательное и поступательное движение. Четыре орбиты (К,L,M,N) электронов в атомах железа, кобальта и никеля - основных ферромагнетиков представляют аналог четырёхвиткового соленоида, магнитный момент которого (направленное движение вихрей), направлен перпендикулярно плоскости вращения электронов. Структура из атомов с параллельными магнитными моментами формирует магнитные поля у ферромагнетиков.

• Ø Как формируется структура магнитов?

Особенности атомов ферромагнетиков должны способствовать более близкому их сближению и формированию очень плотной их упаковки в первичных кристаллах. В объёмно-центрированной кристаллической решётке альфа-железа период решётки - расстояние между атомами составляет 0,28665 нм при диаметре атома 0,2478 нм (для сравнения: у соседнего элемента в таблице Менделеева - марганца со слабыми магнитными свойствами период решётки составляет 0,8914 нм при диаметре атома 0,260 нм). Расположение атомов железа в кристаллической решётке настолько плотное (расстояние между двумя атомами менее 0,16 от диаметра), что создаётся возможность объединения потоков среды ДУХ от всех атомов в кристалле и формирование домена с магнитным моментом.

Магнитоупорядоченное состояние макроскопических объёмов вещества формируется при искусственном намагничивании постоянным магнитом или в соленоиде, когда происходит ориентация магнитных моментов атомов. Одинаково ориентированные домены сохраняют магнитные моменты даже при отсутствии внешнего поля. При наличии внешнего поля, то есть под воздействием направленного движения среды ДУХ, в ферромагнетиках домены корректируют свою ориентацию и перестраиваются, увеличивая намагниченность до определённого предела. Предел величины намагничивания определяется количеством таких магнитных доменов в общей структуре. При снижении напряжённости поля намагниченность снижается по «кривой гистерезиса», то есть с остаточной намагниченностью. Процессы намагничивания и гистерезиса свидетельствуют, что домены способны не только изменять направление своей магнитной оси, но, даже, менять её на противоположное направление, однако существуют также силы (взаимное трение в кристаллической структуре), препятствующие таким изменениям. Из этого следует, что ферромагнитная структура не может состоять только из доменов. Поэтому мощность магнита ограничена числом доменов в нём. Каждый домен оказывается окружённым не магнитными структурами. Эти «обломки строительства» будут оставаться в структуре металла при застывании расплава даже в абсолютно чистом железе и мощном формирующем магнитном поле, так как принципиально невозможно собрать все атомы в «кубики» (в кристаллической решётке железа восемь атомов по углам и один в центре), а затем из них сложить кристаллические домены из строго определённого числа «кубиков» - кристаллов.

Исходя из принципа максимума конфигурационной энтропии относительно обмена поверхность/объём (см. 3.2.10) можно оценить предполагаемый размер и структуру элементарного, первичного домена в альфа-железе. Им оказывается параллелепипед из 230 атомов и 80 первичных объёмно центрированных кристаллов, сложенных 4х4 в основании и 5 слоёв по высоте. Отношение числа атомов на поверхности домена к их числу в объёме оказывается равным 114/116. Отношение числа атомов на поверхности и в объёме при застройке домена и объединении кристаллов составляет последовательно: 1 кристалл - 8/1; 8 кристаллов - (2·2·2)- 25/9; 12 кристаллов - (2·2·3) - 34/14; 27 кристаллов - (3·3·3)- 56/35; 36 кристаллов- (3·3·4)- 68/48; 64 кристалла- (4·4·4)-98/82; 80 кристаллов - (4·4·5)- 114/116. Избыток на один атом в объёме для полного баланса с их числом на поверхности не должен сказаться на обменных процессах, а полученная форма параллелепипеда, удлинённого в направлении магнитной оси домена, структурно оправдана.

Оценки дают следующие параметры оптимального магнитного домена в железе: число атомов 230, высота 1,681 нм, основание 1,395·1,395 нм², объём 3,269·10^{-27 м3}. Эти значения могут быть проверены при создании магнитных наноплёнок (по литературным данным обычные магнитные тонкие плёнки, обеспечивающие запись информации, изготавливают с толщиной плёнки железа от 0,01 до 10 мкм, что соответствует 6 - 6000 слоёв доменов).

• Ø Откуда черпается вечная энергия магнитов?

Энергия, заключённая в постоянных магнитах, способная передвигать значительные массы, всегда была загадкой. Откуда она берётся, почему может сохраняться неограниченно долго? Это явное нарушение закона сохранения энергии не имеет объяснения в физике. А.Заказчиков пытался объяснить вечную силу магнита движением «эфира» и преобразованием тепловой энергии среды в магнитную: «Активная материя... приводит тепловое движение эфира, которое мы называем хаотическим, в упорядоченные потоки эфира меньшей скорости, которые обнаруживаются по магнитным силовым линиям». В элементарном опыте с большим магнитом, массой 1,18 кг, он обнаружил снижение температуры его поверхности на 0,5 ^оС. Это ошибка опыта и ошибка объяснения. Присвоив «эфиру» тепловую энергию и материальную природу, магнетизм объяснить нельзя.

Объяснение магнетизма в различии природы и единстве действия материи и ДУХ. Движение среды ДУХ не требует затрат энергии. Движение субстанции ДУХ создаётся материей и это поле ДУХ «держится» этой материей. Силы притяжения разных полюсов магнитов и отталкивания одинаковых - результат взаимодействия, однонаправленных и противоположно направленных потоков среды ДУХ, соответственно.

Волновое движение электронов в атоме вечно, пока существует атом. Это движение не сопровождается потерей энергии. Движение электронов, безусловно, сопровождается движением среды ДУХ, которое, вследствие его безмассовой природы, также не требует затрат энергии. Поэтому движение среды ДУХ в магнитах может рассматриваться как вечный двигатель.

Такое же объяснение следует из законов электродинамики, но оно скрыто ошибочным пониманием энергии. Как следует из уравнений движения Лапласа и уравнений Гельмгольца - энергия магнитного поля есть кинетическая энергия движения среды. Энергия вихрей в среде ДУХ, вызываемая массой, сама безмассовая, а движение вихрей - не затухающее. Движение вихрей формируется при совпадении направления и плоскостей вращения электронных орбит достаточно большого числа атомов.

Магнитное поле неотрывно от электрических зарядов. Магнитное поле «схвачено», «вморожено» в материальные структуры. Магнитные силовые линии - это потоки среды ДУХ, характеризующиеся её константами 1/ε₀ и 1/μ₀, которые из источника магнетизма могут распространяться на огромные расстояния. Например, напряжённость магнитного поля Юпитера воздействует на магнитное поле Земли.

Такое представление магнитных сил не требует непрерывного обмена энергией материальных частиц с ДУХ. Электроны на орбитах не должны непрерывно излучать и поглощать энергию не потому, что таковы постулаты Н. Бора, а потому, что реальное взаимодействие идёт не на энергетическом уровне, а на вихревом, безмассовом движении среды ДУХ.

• Ø Магнетизм носитель информации?

Сохранение магнетизма в ферромагнетиках объясняется тем, что их кристаллическая структура является более энергетически выгодной, чем хаотическое расположение кристаллов. В упорядоченной структуре меньше выражены силы отталкивания, и расположение кристаллов должно быть более плотным. Действительно, магнитные стали обладают повышенной твёрдостью, и детали из неё тяжело обрабатываются. Магнитные свойства сталь приобретает после закалки «на мартенсит» (углеродистые и легированные вольфрамовые, кобальтовые хромистые стали). Также просто объясняется и существование «точки Кюри» - температуры, связанной со скачкообразным потерей магнетизма, обусловленной изменением симметрии в структуре материала. При нагревании до этой температуры энергия колебательного движения кристаллов преодолевает энергию связи между кристаллами и разрушается упорядоченная структура (кобальт - 1393 К, железо - 1043 К, никель - 631 К, гадолиний - 281 К) [114].

Свойство сохранения магнитной структуры и возможность перемагничивания доменов - энергетически экономичный способ записи и сохранения информации в Природе. Магнитная запись битов информации в виде направления осей доменов (+/-, «север/юг»), в отличие от электрической записи в виде количества накопленных зарядов может производиться при минимальной затрате энергии, а скорость её передачи не ограничена скоростью токодвижения по проводам или нейронам мозга. Намагниченность, соответствующая внешнему, задающему магнитному полю Земли, Солнца, электрического соленоида, а затем размагничивание с передачей своего магнитного момента в другом месте, обеспечивает передачу информации. Это явление передачи информации происходит также на уровне микрополей в отдельной живой клетке. Намагниченные структуры (домены) могут быть, как показано, на уровне 200 - 300 атомов.

Подобные «наномагниты», несомненно, действуют как носители информации в Природе, и, как подтверждение этого, они несколько лет назад появились и в технике. В 2007 г было сообщено, что в университете Нотр-Дама получен бестранзисторный чип - прототип процессоров будущего. Вместо полупроводниковых элементов и передачи электрических сигналов логические операции выполняют наномагниты, а процессор построен по принципу «клеточного автомата», где новое состояние «клетки» определяется текущим состоянием соседей.

Таким образом, магнитные структуры - одно из великих изобретений Природы, без которого не могла бы возникнуть запись и передача информации, а, следовательно, и Разум. Отгадка действенности магнетизма как физической силы и, одновременно, как стимула всеобщего развития состоит в действии нематериальных сил среды ДУХ. Именно эта вихревая среда создаёт силы, структуирующие материю. Существование этой среды является объяснением магнетизма, а магнетизм - доказательством её существования.

• Ø Что такое электрический ток и сила электрического тока?

Для большинства людей электрический ток, в отличие от магнетизма, не представляет загадок, настолько всё практически освоено. Освоено настолько, что отключение электричества всего на 10 - 20 дней приведёт к полному коллапсу в любом крупном городе. Именно в этой абсолютной зависимости всех технологий, элементов связи и управления, жизнеобеспечения людей от одного, единственного фактора прячется трагедия нашей технократической цивилизации. С научных позиций электричество по классификации Канта следует рассматривать как «вещь в себе». Освоено,- не значит познано!

Любой физик легко ответит, что ток - это направленное движение зарядов, в частности электронов. Не будем рассматривать парадокс: почему ток идёт от + к -? Так принято считать, хотя всем известно, что движутся по проводам электроны (отрицательные заряды) от источника, где их много, туда, где их мало. Электрический ток от Калининской АЭС до Москвы не следует считать движением электронов по этому пути. Переменный ток - это движение электронов «вперёд-назад» с частотой 50 Гц. Такое движение заставляет делать электроны генератор на АЭС, где это движение формируется и передаётся в виде магнитного поля - винтового движения среды ДУХ. Колебания магнитного поля, которые распространяются со скоростью света, заставляют колебаться с той же частотой электроны в электрических лампочках в Москве.

Вопрос «Как электрический ток распространяется в проводниках со скоростью света?» - не вполне корректен. Заряды (электроны) не распространяются со скоростью света. Это заблуждение, но движение электронов на конце проводника возникает действительно через время от включения напряжения, определяемое скоростью света.

Электрическое напряжение, (принятое как квадратичная функция - V²) - это градиент (перепад на единице длины) энергии, что идентично понятию физической силы. Электрический заряд электрона (квадратичный) - это сила инерции вращения в среде ДУХ, умноженная на его поверхность, то есть на математическом языке это соответствует интегралу силы по поверхности. Размерность величин объясняет их физический смысл: заряд - Z² = ML³/T², напряжение - V² = ML/T², плотность зарядов ρ (Z) =Z²/L³= M/T^2.. Отсюда следует, что электрическое напряжение (вольт в квадрате) соответствует плотности зарядов на единице длины: V²= ρ(Z) L. Повышенное электрическое напряжение означает накопление повышенной концентрации электронов в среде, когда создаётся сила для их движения в сторону более низкой концентрации. Включение электрического рубильника (выключателя) даёт путь такому движению.

Энергия - распространение возмущённого состояния ДУХ в результате его взаимодействия с материальным. При включении рубильника на электростанции, где на шинах накоплено большое количество электронов, распространяется магнитная волна. Она распространяется не в структуре металла, который мы представляем плотной средой, и не в среде ДУХ электрических проводов. Атомы и электроны занимают абсолютно незначительную часть объёма проводника. Пространство между орбитами атомов является волновым пространством среды ДУХ, где среда организована, «схвачена». Это внутреннее электромагнитное поле. Диэлектрическая постоянная воздушной среды ε =1,00059 близка к 1, соответствующей вакууму. Именно в пространстве вокруг проводника в воздушной среде ДУХ распространяется волна перепада напряжения, которая регистрируется как магнитное поле вокруг проводника и её скорость соответствует скорости света. Поэтому все электроны в проводнике от далёкой ГЭС практически мгновенно приходят в движение в линиях передачи и на трансформаторах Москвы.

Электрический ток, который одновременно возникнет в момент подключения напряжения, это движение электронов в каждой точке по длине проводника, вызванное магнитным полем, а не прилёт электронов от генератора. Движение электронов в проводнике встречает сопротивление, они сталкиваются, теряя энергию и нагревая проводник. Средняя скорость электронов значительно меньше скорости света, но электрический ток - движение электронов происходит по всей длине проводника.

В случае передачи переменного тока, что, конечно, проще и выгоднее, электроны не должны двигаться непрерывным потоком. Напряжение на выходных шинах ГЭС или ТЭС изменяется примерно по закону косинуса, и, соответственно, также меняется магнитное поле, а в такт ему будут осуществлять колебательное движение электронов в проводах. При обычной частоте колебаний 50 Гц лампочки будут светить, холодильники работать.

Таким образом, единство материя +ДУХ позволяет представить реальные взаимодействия при электромагнитных явлениях, объяснить их, а, следовательно, продвинуться вперёд в их безопасном освоении.