Нам электричество сделать все сумеет

Несмотря на бесспорные успехи современной теории электромагнетизма, создание на ее основе таких направлений, как электротехника и радиотехника, электроника и полупроводниковая техника, а также и других направлений, широко подтвержденных экспериментальным и промышленным опытом, считать эту теорию завершенной нет оснований.

Однажды перед автором возникла проблема: потребовалось рассчитать плотность переменного тока, испускаемого двумя электродами, опущенными в соленую воду.

"Экое дело! – рассудил автор. – Граничные условия нам известны, это размеры электродов и расстояние между ними. Для воды все параметры даны, это магнитная и электрическая проницаемости и проводимость. Излучаемый ток и его частота нам тоже известны. Возьмем уравнения Максвелла, подставим туда граничные и начальные условия, зададимся расстоянием от оси диполя, вот и все! Решение будет найдено, недаром у меня в институте стояла пятерка по ТОЭ – теоретическим основам электротехники!"

Сказано – сделано. Однако почему-то решение не получалось. Вместо этого получилась система уравнений, в которой мнимости располагались так, что никакого решения не находилось.

"Ну что же, – подумал автор. – Зря, видать, мне поставили пятерку по ТОЭ. Пойдем на поклон к профессуре!"

И автор пошел на поклон.

– Это хорошо, что вы обратились именно к нам, – сказала профессура в лице доктора физ.- мат. наук профессора кафедры теоретических основ электротехники одного из ведущих вузов страны. – Лучше нас такие задачки никто не решает. И вообще мы демократичны. Если что – приходите. Мы всегда рады помочь. Что там у вас? Диполь в полупроводящей среде? Ну-ка, ну-ка... Гм! Знаете что? Тут надо кое-что прикинуть, а у меня сейчас лекция. Через два часа будет большой перерыв, минут двадцать, погуляйте пока и приходите. Только не опаздывайте. За перерыв мы ее, вашу задачу как раз и решим.

Автор погулял и пришел. Профессор морщил лоб.

– Настроение что-то не то, – пожаловался он. – Вот что. Приходите ко мне вечером домой, попьем кофе и решим вашу задачу. Вы любите кофе?

Кофе автор любил и вечером пришел к профессору домой.

– Ну, давай сюда твою задачу, – вздохнул профессор. – Слушай-ка, а давай заменим диполь эллипсоидом, какая тебе разница? А эллипсоид все-таки как-никак фигура геометрическая. А?

Но автор отказался заменять диполь эллипсоидом, даже, несмотря на то, что эллипсоид и в самом деле геометрическая фигура. Автор сказал, что задача физически полностью определена, и поэтому у нее должно быть точное решение.

– Ну, хорошо, – не сдавался профессор, – а пусть это будет идеальная среда безо всякой проводимости. А мы потом умножим полученное решение на уравнение плоской волны. Идет?

Но автор и тут не согласился. Ну, в самом деле, зачем эти искусственные приемы, когда должно быть простое и к тому же общее решение.

– Экий ты несогласный, – огорчился профессор. – Ну, Бог с тобой. Посиди на диванчике, почитай научные журналы. А то ведь ты их и в руках, наверное, не держал, сознайся? А в них, между прочим, пишут передовые ученые о своих больших достижениях в области науки, в том числе и в электродинамике.

Автор с удовольствием согласился. В журналах оказалось много любопытного. Например, описывался векторный потенциал, про который прямо было сказано, что никакого физического смысла он не имеет, и вообще не известно, что это такое. Но зато сильно помогает решать электродинамические задачи. А последние достижения электродинамики связывались с успехами специальной теории относительности.

– Нет, – сказал профессор три часа спустя. – Тут что-то не так. Позвони мне через неделю, я тебе скажу, что тут надо сделать. А лучше оставь мне свой адрес, и я тебе решение вышлю прямо на дом. Зачем тебе ехать в такую даль?

Но ни через неделю, ни через месяц решения не было. И я позвонил профессору домой.

– Оставьте меня в покое! – истерически закричал профессор. – Если вам делать нечего, это не значит, что и другим тоже! Вам надо, вы и решайте! А у меня есть задачи поважнее, я наукой занимаюсь, у меня учебный процесс, мне студентов учить надо, а вы ко мне со своими бреднями! И не звоните мне больше, я занят!

Тогда автор пошел к другому профессору. Но и там история повторилась. Тоже пили кофе и обсуждали достижения науки, но задача никак не решалась.

С этим вторым профессором удалось свести всю задачу к диполю Герца – конструкции, состоящей из двух медных шаров, соединенных проводниками с генератором переменного тока. Ток излучается в полупроводящую среду, сила тока и его частота известны. Известны и все параметры среды. Известны диаметры шаров и расстояния, на котором они находятся. Известно, что подводящие к электродам ток проводники изолированы, их излучением можно пренебречь. Так что в результате всего остаются только два шара, ток и среда. И известны координаты точки, в которой мы хотим определить плотность тока. Все известно. Неизвестно только, как решить эту задачу и даже хотя бы как к ней подступиться.

А сейчас автору уже известны целые классы подобных задач. И все они не могут быть решены с помощью уравнений Максвелла. И хотя автор согласен, что имеется множество проблем, которые удалось решить с помощью этих уравнений, он не может согласиться с мнением уважаемой академической и вузовской профессуры, что уравнения Максвелла - это и есть полное решение проблемы электромагнитного поля и дело только в том, чтобы эти уравнения умело применять.

Прилагательная дверь

Большой знаток русской грамматики недоросль Митрофанушка четко разделил двери на существительные и прилагательные. К первым он отнес ту дверь, которая ни к чему не приложена. Она существует сама по себе. А ко второй ту дверь, которая приложена к своему месту, та дверь – прилагательная. И это правильно. Но вот как классифицировать дверь, которая приложена, но не к своему месту, Митрофанушка не сказал. Потому что уже во времена Фонвизина, рассказавшего эту историю, двери, если и прилагались куда-нибудь, то только к своему месту, а не к чужому. Но прогресс науки многое в этом вопросе изменил. Это хорошо иллюстрируется на примере так называемого доплеровского эффекта, которого в 18 веке еще не знали.

Что такое доплеровский эффект, который, был открыт Кристианом Доплером, австрийским физиком и астрономом в 1842 году? Это вот что. Если некий источник колебаний чего-нибудь, например, звука или радиоволн, это все равно, издает сигнал, то приемник услышит этот звук ровно на той частоте, на которой он издается. Но это только в том случае, если приемник и источник неподвижны относительно друг друга. И при этом никакой ветер, дующий хоть от источника к приемнику, хоть наоборот, ничего поделать не может. Потому что, сколько колебаний из источника в единицу времени вышло, столько же колебаний в такую же единицу времени придет к приемнику. Если ветер подует, то поменяться может только фаза, т.е. некоторое запаздывание или опережение колебаний приемника относительно тех колебаний, которые приходили к приемнику тогда, когда ветер не дул. А частота – никак.

Доплеровский эффект нашел широкое применение в разных областях, например в авиации, где он очень хорошо себя зарекомендовал, поскольку лучи, посланные от самолета на землю, возвращались обратно на другой частоте, отразившись от земной поверхности. Здесь сначала источником сигнала был самолет, а приемником земная поверхность, а после отражения источником становилась земля, а самолет – приемником. И разность частот посланной и вернувшейся свидетельствовала о том, с какой путевой скоростью самолет летит относительно Земли. К тому же с высокой точностью. И тут дверь оказывалась вполне прилагательной.

Но некоторые физики, уверовав во всемогущество доплеровского эффекта, стали применять его по принципу того, что он может все. Вроде того деревянного маслица, которое как полагали некоторые дамы в далеком дореволюционном прошлом, лечит все болезни на том основании, что оно безумно дорого. Эти физики стали искать доплеровское изменение частоты у взаимно неподвижных источника и приемника колебаний на том основания, что, как они полагали, дующий вдоль тракта ветер изменит частоту колебаний у приемника. Про фазу они не вспоминали.

Среди таких физиков были, например, лауреат Нобелевской премии Ч.Таунс, изобретатель мазера, со своим помощником Дж.Седархольмом, который, по всей видимости, и соблазнил его на сей измерительный подвиг, в котором приняли участие и другие интеллектуалы. Они разместили источники (мазеры) и приемник (экран с частотомером) на общий круг, вращали его и ловили таким способом эфирный ветер. Не найдя ничего, они объявили об отсутствии эфира в природе. Все это происходило в Колумбийском университете, США, в 1958 году. Тут ничего не выдумано, желающие могут посмотреть 15 том БСЭ 3-е издание, стр.218, статью «Майкельсона опыт». Автор этих строк направил запрос по этому поводу в редакцию БСЭ и получил ответ, в котором было разъяснение в смысле того, что все считают так, а вы один. Тоже нам, умник нашелся.

Поскольку некоторым ученым точность опыта Ч.Таунса показалась недостаточной, то они использовали для измерения эфирного ветра резонансный (по частоте) эффект Мессбауера и подняли точность измерения отсутствующих изменений частоты до недосягаемых пределов. Свою элементарную неграмотность они тоже приписали отсутствию эфирного ветра.

Какова же мораль из всего изложенного? Мораль простая: каждая дверь должна быть приложена к своему месту, а не к чужому. Если она приложена к чужому, то она уже не прилагательная, а за уши притягательная. Но с этим надо обращаться только к Митрофанушке, а не к науке.