|
В первой формулировке уравнений электродинамики (1855 г.) у Максвелла отсутствует ток смещения. Это не первая, но принципиальная трудность в его работе. Пусть, например, мы имеем замкнутую электрическую цепь. При разрыве цепи постоянного тока и включении в её разрыв конденсатора ток в разомкнутом контуре отсутствует. Но если мы будем питать эту цепь с конденсатором от источника переменного напряжения, то в цепи будет протекать переменный ток. Для описания «прохождения» переменного тока через конденсатор (разрыв по постоянному току!) Максвелл ввёл понятие тока смещения. Обратите внимание на хронологическую таблицу. Ток смещения был введен спустя 6 лет после первого варианта математической формулировки уравнений электродинамики. Максвелл долго обдумывал формулировку законов. Он искал модели для объяснения эффектов. Можно предположить, что он «тяготел» к привычной для него механике Ньютона, а при введении тока смещения получались волновые уравнения, противоречащие мгновенному действию на расстоянии. Именно здесь при введении тока смещения возникла ошибка, породившая последующий кризис в физике. Рассмотрим этот вопрос подробно. Много, много позже И. Тамм введет понятия «сторонних токов», «сторонних ЭДС, полей, сторонних сил» и т.д. Что означает? Чем отличаются «сторонние» электрические поля (например, фарадеевское индукционное поле Еф) от обычных «кулоновских» полей Ек? Они отличаются тем, что «сторонние» поля мы не можем, как уже говорилось выше, представить в виде полей статических электрических зарядов. Соответственно и «токи смещения», образованные полями Еф и Еф,, будут иметь разные свойства и разные источники. Приведем аналогию. Пусть по крутому склону зигзагами с горы спускается горнолыжник. На него действует сила тяжести (вес) и сила инерции. Вместе они образуют «центростремительную силу», которая «искривляет» траекторию движения. Если мы будем считать, что инерция и тяготение имеют независимую природу, то придем к механике Ньютона с линейным (евклидовым) пространством. Но если мы выдвинем гипотезу об эквивалентности инерции и тяготения, по наш путь к ОТО с криволинейным пространством. Вот как влияет кажущаяся «мелочь» на объяснения физических явлений. Но вернемся к полям и токам смещения. Максвелл, видимо, не увидел принципиального различия между кулоновскими электрическими полями и фарадеевскими индукционными полями. Понимание различия возникло уже в наше время. Мы сегодня знаем о различии, поэтому и ставим вопрос: нужно ли было включать в ток смещения фарадеевское индукционное поле? Какой из написанных ниже вариантов верный: — 3 —
|