Электромагнитное поле (ЭМП)

... Электромагнитное поле существует вне зависимости, возможно ли его обнаружение (у Эрстеда магнитное поле обнаруживается стрелкой компаса, у Фарадея - проводником), то есть теоретический закон должен описывать любые точки электромагнитных полей, а не только те, где электромагнитное поле может быть обнаружено. Собственно, только через указанный второй шаг идеализации мы и приходим во всей полноте к феномену, описываемому уравнениями Максвелла, - электромагнитному полю (ЭМП), хотя само это понятие нам встречалось и раньше, например, у Фарадея. 

Любые изменения этого поля будут описываться волновыми функциями, то есть ЭМП имеет волновую природу. Это, впрочем, следует уже из того, что магнитное поле и электрическое поле выступают как переменные в отношении друг друга. Всякое изменение электрического поля создает магнитное, а магнитное поле создает электрическое, распространяясь в пространстве от точки к точке. Последнее утверждение позволяет вновь вернуться к вопросу: что именно обеспечивает взаимодействие магнита и металла, электрически заряженных частиц, что именно обуславливает притяжение и отталкивание? Ответ: таким своеобразным посредником выступает ЭМП, а сам характер процессов прекрасно описывается анализом силовых линий. Но это означает, что взаимодействие передается не через пустоту, а через материальный объект - ЭМП, которое, в свою очередь, может распространяться в пустоте. Это разом поставило под вопрос ряд популярных среди ученых той эпохи гипотез магнитного и электрического взаимодействия, в том числе Ампера, предполагающих такое взаимодействие через пустое пространство, подобное взаимодействию планет в механике Ньютона. Но этот же момент нанес косвенный, но серьезный удар по всей классической механистической картине мира, ибо ясно и однозначно отбросил принцип дальнодействия, предполагающий передачу взаимодействия мгновенно на бесконечные расстояния. В мире, где действуют максвелловские законы, никакое взаимодействие не может совершаться мгновенно и в бесконечность. Поле может передавать взаимодействие только от одной точки до ближайшей к ней точки. Любое расстояние ЭМП может пройти только одним способом - пройти все точки, его составляющие.

Собственно подобный парадоксальный конечно-бесконечный характер пространства отмечали еще древние греки. Так философ Зенон из города Элеи, ученик Парменида, отмечал, что если мы хотим пройти четыре метра (например, от двери до окна), то нам нужно прежде всего пройти половину этого расстояния (2 метра), а чтобы пройти эту половину, нам нужно пройти половину половины (1 метр), а раньше -половину этой половины (0,5 метра), а до того половину вышеуказанной половины (0,25 метра), и так до бесконечности, поскольку таких точек бесконечно много. Если же число этих точек конечно (определенно, как сказали бы современные ученые), то мы сможем пройти расстояние от двери до окна, но не мгновенно, поскольку нам нужно время, чтобы пройти все точки, разделяющие дверь и окно. 

Поле не перемещается в пространстве механически, подобно нам с вами, - оно лишь передается как взаимодействие от точки к точке примерно так же, как мы передаем водителю деньги за проезд в общественном транспорте и получаем билет - от ближайшего к нам пассажира к следующему. Этот принцип будет назван впоследствии принципом близкодействия, или просто близкодействием.

Ко времени открытия Максвелла принцип дальнодействия во многих вопросах, особенно связанных с классической механикой, принимался беспрекословно как нечто само собой разумеющееся. Поэтому теория Максвелла поначалу была встречена очень аккуратно, очень вежливо, но очень скептически. Дело осложнялось и тем, что Максвелл не очень заботился о редактуре своих трудов или их специальной литературной обработке. Многим ученым, привыкшим к строгим логичным построениям того же А.-М. Ампера, многое в трудах Максвелла казалось мистическим, искусственным и несерьезным. Понадобятся эксперименты Герца, еще раз подтвердившие правоту максвелловских выводов, чтобы электромагнитная теория заняла в пантеоне естественнонаучных теорий подобающее ей место. Итак, утверждает Максвелл, ЭМП может распространяться в пространстве с очень большими скоростями, но не с бесконечною скоростью. Совершенные им расчеты показали, что максимально возможная скорость распространения ЭМП в вакууме должна составлять (округленно) 300 000 км/с. Это значение совпало с уже известным тогда значением скорости света, что и послужило поводом к утверждению, что свет имеет электромагнитную природу (то, что он имеет волновую природу, было очевидно уже после описных выше опытов Т. Юнга и О. Френеля). 

Таким образом, казалось бы, была решена еще одна фундаментальная задача естествознания. Однако эти решения при всей своей простоте и ясности несли в себе некую парадоксальность, скрытую или явную (дальнодействие или близкодействие? поля или тела в пустоте?), парадоксальность, которая, как потом окажется, была предвестником новой научной революции. Тем не менее, сам Максвелл вовсе к революции не стремился. Его цель была более скромной - разрешить теоретически вопрос о природе электричества и магнетизма. Вышло же так, что именно с проблем, вызванных к жизни появлением электромагнитной концепции, начнется революция в физике XX в.

Источник: bstudy.net