Элементарные полевые формы материи

Волны - это распространяющиеся возмущения, которые состоят из разноименных областей, например, уплотнений и разрежений или гребней и впадин.
 
«... состоит из чередующихся уплотнений и разрежений.»
Элементарный учебник физики. Г.С.Лансберг. 1995. Т.3. С.99.
«Волной называются распространяющиеся в пространстве возмущения состояния вещества или поля.»
Основы физики. Б.М.Яворский, А.А.Пинский. 2000. Т.2. С.62.
 
Волновые колебания - это преобразование в самой среде одного вида энергии в другой и обратно. Поэтому волн без среды не бывает, так же как не бывает колебаний маятника без маятника. Представление, что волны могут распространяться в пустоте, без материальной среды - это идеализм.
 
«Волны, изменения состояния среды (возмущения), распространяющиеся в этой среде и несущие с собой энергию. ... Волны могут различаться по тому, как возмущения ориентированы относительно направления их распространения.»
Физический энциклопедический словарь. ВОЛНЫ.
 
Волны состоят из возмущений. Ориентация областей возмущения бывает продольная или поперечная.

Продольно ориентированное возмущение:
    (-)(+)
Поперечно ориентированное возмущение:
    (+)
    (-)
Направление распространения:
    --->
Знаками (+) и (-) обозначены разноименные области возмущения.

Распространяющийся по проводу переменный электрический ток имеет продольную ориентацию электрических возмущений поля. Также переменный электрический ток смещения между концами проводников (обкладками конденсатора) представляет продольные электрические возмущения поля. В волноводах могут распространяться волны как с поперечной, так и с продольной ориентацией электрических возмущений поля (TE, TM-волны). TM-волны - продольные электромагнитные волны, имеющие осевую симметрию относительно направления распространения, у них нет поляризации, в отличие от поперечных волн.
 
«При этом типе волны (TM-волна) ... электрическое поле имеет продольную составляющую.»
Антенны. С.И.Надененко. 1959. С.456.
«... электрическое поле в поперечно-магнитной волне непоперечно.»
Фундаментальный курс физики. А.Д.Суханов. 1998. Т.2. С.646.
 
В TM-волнах (поперечно-магнитных волнах) всегда поперечны только линии магнитной индукции. Ориентация электрического смещения - продольная. Т.е. ориентация линий электрической и магнитной индукции такая же, как у переменного тока проводимости, представляющего продольные электромагнитные колебания - продольные электромагнитные волны.
 
«Распространение электромагнитных колебаний происходит в виде электромагнитных волн.»
Физическая энциклопедия. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ.
«Полный ток, равный сумме тока смещения и тока проводимости, всегда является замкнутым.»
Физический энциклопедический словарь. МАКСВЕЛЛА УРАВНЕНИЯ.
 
Любой электрический ток, согласно электродинамике, всегда замкнут. Поэтому продольные электромагнитные волны всегда замкнуты независимо от того, представляют они переменный электрический ток проводимости или смещения. Скорость электромагнитных волн связана со скоростью распространения электрических и магнитных потоков индукции, поэтому скорость распространения продольных электромагнитных волн (переменного электрического тока) равна скорости распространения поперечных электромагнитных волн (света). В диэлектриках (вакууме) продольные электромагнитные волны могут распространяться в волноводах или между концами проводников. В свободном же состоянии (без тока проводимости) они всегда являются замкнутыми, представляя замкнутые токи электрического смещения поля.
 
«... нельзя было понять причину отсутствия у света продольных составляющих. Электромагнитная теория света эту трудность устранила.»
Основы физики. Б.М.Яворский, А.А.Пинский. 2000. Т.2. С.108.
 
Причина, по которой не могут распространяться в пространстве продольные электромагнитные волны, в том, что, согласно электродинамике, токи всегда должны быть замкнутыми, а при распространении продольных электромагнитных волн токи смещения становятся незамкнутыми, что недопустимо. Т.е. распространение продольных электромагнитных волн противоречит законам электродинамики. Поэтому продольные волны могут существовать только в замкнутом виде, в этом случае ток становится замкнутым. Поперечные же электромагнитные волны могут распространяться в пространстве потому, что токи смещения, возникающие внутри них, уже замкнуты, в отличие от продольных волн. Продольные электромагнитные волны не могут распространяться в пространстве по той же причине, по которой не может течь ток проводимости в разомкнутой электрической цепи. Из-за того, что продольные электромагнитные волны могут быть только в замкнутом виде, их нельзя использовать в радиосвязи.
 
«Ток смещения входит в Максвелла уравнения на равных правах с током, обусловленным движением зарядов.»
Физический энциклопедический словарь. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК.
«... плотность тока смещения dD/dt складывается из "истинного" тока смещения ε₀dE/dt и тока поляризации dP/dt ...»
Электромагнетизм. И.Е.Иродов. 2000. С.286.
 
Правильнее называть не "истинный" ток смещения, а "вакуумный" ток смещения, так как он течет в физическом вакууме, даже при полном отсутствии какого-либо вещества. В диэлектрике смещаются заряженные частицы, а в вакууме, представляющем материальную полевую среду, - кванты поля. Если бы пространство было пустое, то там не было бы смещения. Считать, что смещается пустота - это идеализм.
 
«j_см = ε₀dE/dt называется плотностью тока смещения в вакууме.»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. 1996. С.289.
«Наличие токов смещения подтверждено экспериментально А.А.Эйхенвальдом, изучавшим магнитное поле тока поляризации, который, как следует из (138.3), является частью тока смещения.»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.251.
 
Электрический ток смещения, так же как и ток проводимости, может быть постоянным (по направлению) или переменным. Например, если в диэлектрике связанные заряды смещаются сначала в одну, а потом в другую сторону - это переменный ток смещения. Если же связанные заряды одного знака, смещаясь, совершают круговое движение - это постоянный круговой электрический ток смещения. Например, движение электронов по атомным орбитам представляет замкнутый ток смещения. Ток проводимости же создается свободными электронами, которые не связаны с атомами. Электрические токи всегда замкнуты, например, если обрывается ток проводимости, то он замыкается током смещения. Ток проводимости всегда сопровождается определенным током смещения, поэтому полный ток равен сумме тока проводимости и тока смещения. Ток смещения же может существовать без тока проводимости, представляя замкнутый ток смещения, например, в виде вихревого электрического поля. Токи смещения - это распространение электрических возмущений поля, т.е. токи смещения всегда связаны с изменениями (колебаниями) поля. Свободные токи смещения (без токов проводимости) всегда текут по замкнутым орбитам, на которых укладывается целое число длин волн колебаний поля. Например, в поперечных электромагнитных волнах эффективный радиус, по которому течет ток смещения: r = λ/2π, где λ - длина электромагнитной волны.
 
«Сумма же тока проводимости и тока смещения называется полным током. Его плотность j_полн = j + dD/dt. ... Токи проводимости, если они не замкнуты, замыкаются токами смещения.»
Электромагнетизм. И.Е.Иродов. 2000. С.284.
 
Электрические возмущения (потоки смещения) поля всегда дискретны и кратны элементарному электрическому заряду (кванту заряда). Например, элементарная частица фотон - это поперечное возмущение, состоящее из двух разноименных областей возмущения в один квант заряда, где поток электрического смещения поля имеет поперечную ориентацию. Продольные электромагнитные волны существуют только в виде замкнутых токов смещения, которые также дискретны, но, в отличие от поперечных волн - фотонов, могут покоиться (так как замкнуты); они, как различные комбинации, образуют спектр остальных элементарных частиц. Например, электрон - это отрицательное электрическое возмущение поля в один квант заряда, образующее замкнутый электрический ток смещения. На то, что микрочастицы представляют дискретные замкнутые токи (волны), указывают экспериментальные факты.
 
«... замкнутые токи и связанные с ними магнитные моменты.»
Физическая энциклопедия. МАГНЕТИЗМ МИКРОЧАСТИЦ.
«... в экспериментах по рассеянию нейтронов в неоднородном магнитном поле было показано, что их магнитный дипольный момент имеет токовую, а не монопольную природу: нейтроны движутся под действием силы, характерной для рамки с электрическим током ...»
Физическая энциклопедия. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА.
 
Внутри элементарных частиц существуют замкнутые электрические токи, т.е. распространяются электрические возмущения поля. Зная магнитный момент, можно вычислить эффективный радиус замкнутого тока смещения, например, в электроне:

I_e = ec/2πR_e = 19.8 А.

«Максвелл приписал току смещения лишь одно - способность создавать в окружающем пространстве магнитное поле.»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.250.
«... нуклоны обладают сложной внутренней структурой, т.е. внутри них существуют электрические токи, ...»
Физический энциклопедический словарь. НЕЙТРОН.
«... элементарные частицы материи по своей природе представляют собой не что иное, как сгущения электромагнитного поля, ...»
А.Эйнштейн. Собрание научных трудов. М.: Наука. 1965. Т.1. С.689.
 
То, что элементарные частицы имеют электромагнитную природу, было теоретически предсказано еще в начале прошлого века. Это вытекает из соотношения m = ε₀μ₀W, где ε₀ - электрическая постоянная, μ₀ - магнитная постоянная, т.е. из формулы видно, что масса представляет электромагнитную энергию поля.
 
«... ε₀, μ₀ - проницаемости вакуума, ...»
Физическая энциклопедия. ИМПЕДАНС.
«Связь массы и энергии. Первый вклад в этот вопрос внес Ф.Хазенерль, открывший соотношение между массой и энергией электромагнитного излучения. На основании формул релятивистской механики А.Эйнштейн логическим путем вывел аналогичное соотношение между механической массой и механической энергией, ...»
Математическая физика. Энциклопедия. РЕЛЯТИВИСТСКИЙ ЭФФЕКТ.
«Понятие электромагнитного импульса было введено Максом Абрагамом еще до возникновения теории относительности.»
Общий курс физики. Электричество. Д.В.Сивухин. 1996. Т.3. Ч.2. С.24.
«Существование импульса электромагнитного поля впервые было экспериментально обнаружено в опытах П.Н.Лебедева по измерению давления света (1899 - 1901).»
Физический энциклопедический словарь. МАКСВЕЛЛА УРАВНЕНИЯ.
«Импульс электромагнитного поля p = W/c, ... получим p = mc = W/c, откуда W = mc². Это соотношение между массой и энергией электромагнитного поля является универсальным законом природы.»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.301.
 
Т.е. вывод электродинамического соотношения W = mc² между массой и энергией в электромагнитной волне не связан с теорией относительности, так как вытекает из электродинамики и был выведен, а также экспериментально проверен еще до ее возникновения. Взаимопревращения элементарных частиц ("сгустков электромагнитной энергии") - это переход одной формы электромагнитной энергии в другую, т.е. различные формы материи - это различные формы электромагнитной энергии, поэтому соотношение W = mc² (m = ε₀μ₀W) между электромагнитной энергией и массой является универсальным законом природы.
 
«... электромагнитный процесс превращения электрона и его античастицы - позитрона при их столкновении в электромагнитное излучение. ... материя в этом процессе не уничтожается, а лишь превращается из одной формы в другую.»
Физический энциклопедический словарь. АННИГИЛЯЦИЯ ПАРЫ.
 
В данном электромагнитном процессе наблюдается превращение продольных электромагнитных волн в поперечные. Потоки электрического смещения поля изменяют свою ориентацию с продольной на поперечную, т.е. одни электромагнитные частицы превращаются в другие. Электрон имеет электрическое и магнитное поля, его спин рассчитывается через электромагнитные постоянные как круговое движение замкнутой продольной электромагнитной волны L = eФ₀/2π, где e - квант электрического заряда, Ф₀ - квант магнитного потока. Т.е. все свойства указывают на электромагнитную природу электрона.
 
«В таком подходе частицы выступают как возбужденные состояния системы (поля).»
Физическая энциклопедия. КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ.

Продолжение ...