А.В. Шапошников,
инженер-исследователь

        Многие учёные считают, что в настоящее время физика перешла на постнеклассический этап развития. Однако с этим трудно согласится. Начиная с середины XIX века философией науки начали заниматься представители естественных наук и очень быстро произошёл переход от материалистического (хоть и стихийного) мировоззрения к позитивистскому. Методологической основой естествознания в начале прошлого века стал второй позитивизм, в рамках которого такие важные материалистические методологические принципы как принцип объективности и принцип причинности были заменены на релятивизм Э. Маха и конвенционализм А. Пуанкаре.
        Воззрения этих учёных явились типичным проявлением агностицизма в естествознании. Физика буквально в течении нескольких десятков лет вдруг превратилась из науки объяснительной в науку чисто описательную. «За опытом» ничего нет, говорил Мах, а наблюдаемая реальность – это комплекс наших ощущений. Так, может быть с небольшими оговорками, до сих пор думает и большинство современного физического мейнстрима. И до тех пор, пока позитивистская методология будет главенствующей, физика будет топтаться на неклассическом этапе своего развития. Для перехода на качественно новый этап должна произойти очередная смена мировоззрения. Чтобы понять, что именно надо изменить, необходимо вернуться к точке бифуркации методологии, проанализировать историю науки и выявить главную причину установления позитивистского мировоззрения.
        Серьёзные проблемы в физике, усилившие вторую волну философского позитивизма, начались в конце XIX века, когда после экспериментов Г. Герца в электродинамике большую популярность получила теория Дж. Максвелла. С одной стороны, эта теория дала мощный толчок к развитию техники, но, с другой стороны, результаты некоторых экспериментов, в частности с измерением абсолютной скорости движения Земли относительно светоносного эфира, не соответствовали предсказаниям этой теории. Это было вызвано тем, что первоначально при описании взаимодействий зарядов в электродинамике ошибочно использовались классические преобразования координат, взятые из механики. Но в механике взаимодействия происходят в момент непосредственного контакта тел, то есть практически мгновенно, тогда как в электродинамике заряды взаимодействуют не непосредственно друг с другом, а через поле, изменение которого распространяется с конечной скоростью.
        Г. Лоренц, активный сторонник теории Максвелла, не учёл этого обстоятельства и попытался свести теорию и эксперимент, введя фантастическую ad hoc гипотезу о сокращении тел в направлении движения (как и ранее Дж. Фитцджеральд). А затем ввёл не менее фантастическую гипотезу о том, что инвариантность уравнений при переходе в другую систему координат якобы автоматически обеспечивает справедливость теории Максвелла для движущихся сред. Но уравнения в природе непосредственно не наблюдаются. Переменные в уравнениях имеют бо'льшую область допустимых значений, чем соответствующие характеристики физических явлений, поэтому некоторые решения уравнений могут вообще не иметь физического смысла. Значит и математическое требование инвариантности (ковариантности) внешней формы уравнений при переходе в другую систему отсчёта не имеет никакого физического содержания. Понятно, что Галилей имел ввиду не инвариантность уравнений, а инвариантность измерений, то есть независимость результатов измерений от скорости равномерного совместного движения всей системы тел. И причинами этой кажущейся независимости могут являться взаимно компенсирующие эффекты.
        В результате принятия двух этих ошибочных гипотез и началось быстрое сползание физики к фантастическим, нарушающим всякий здравый смысл идеям специальной теории относительности, подстёгиваемое позитивистским мировоззрением. Действительно, если  «за опытом» ничего нет, то можно фантазировать всё, что угодно, лишь бы получить соответствие расчётов и эксперимента. А способов получить в математике требуемый результат существует много: калибровки, перенормировки, введение дополнительных «скрытых» параметров и нужного количество размерностей у некого пространства-времени и т.п. Следовательно, для решения проблемы перехода к постнеклассическому этапу в физике надо прежде всего, используя материалистическую методологию, откинуть ложные гипотезы Г. Лоренца и признать, наконец, что на основании анализа проведённых экспериментов надо говорить о неполноте теории Максвелла.

Неполнота теории Дж. Максвелла
        В то время, в середине XIX века, было много попыток создания теории электромагнитных явлений, взаимосвязь которых открыл Г. Эрстед. Тогда сформировалось два основных направления в теоретической электродинамике, соответствующие гипотезе дальнодействия и близкодействия. Сторонниками теории близкодействия, вслед за М. Фарадеем, были В.Томсон, который ввёл математическое описание электромагнитных явлений по аналогии с распространением тепла, и Г. Гельмгольц, предложивший гидродинамическую аналогию. Очевидно, что и в той, и в другой аналогии речь шла о некой промежуточной среде распространения воздействий. Максвелл также отрицал действие на расстоянии, считал электрическое воздействие напряжениями и давлениям в некоторой промежуточной всепроникающей среде, использовал гидродинамическую аналогию. И кажется удивительным то, что, используя как раз гидродинамическую аналогию, Максвелл не стал учитывать возможность существования, наряду с поперечными, и продольных волн (ПВ), характерных для гидродинамики. Впоследствии сторонники теории Максвелла пытались обосновать это тем, что экспериментально ПВ не были обнаружены. Но теоретических оснований для такого ограничения не было, да и обнаружить продольные волны в чистом виде значительно сложнее, так как они генерируются не по бокам, а в торцах токов проводимости.
        Не приняв во внимание возможность существования продольных волн, а, с другой стороны, по сути необосновано, приняв чисто вихревой характер векторного потенциала divA = 0, Максвелл столкнулся в теории с тем, что в отличие от полей E и B, потенциалы распространялись мгновенно, без запаздывания. Известный исследователь истории физики, Э.Уиттекер, так пишет по этому поводу: «...пусть два противоположно заряженных проводника, расположенные недалеко друг от друга, создают во всём пространстве электростатическое поле. В таком поле векторный потенциал A везде равен нулю, а скалярный потенциал имеет в каждой точке определённое значение. Теперь пусть эти проводники разрядят друг на друга. Электростатическая сила в любой точке пространства будет оставаться неизменной, пока волна возмущения, которая распространяется наружу от проводников со скоростью света и, проходя через поле, аннигилирует его, не достигнет рассматриваемой точки. Однако этот порядок событий не отражён в поведении функций и A Максвелла, поскольку в момент разряда аннигилирует везде, а A внезапно приобретает конечное значение во всём пространстве. Поскольку потенциалы не имеют физического смысла, желательно исключить их из уравнений. Впоследствии это сделал сам Максвелл...» [1]. То есть Максвелл в своих поздних работах считал, что электрические потенциалы физического смысла не имеют.
        Современная форма записи уравнений теории Максвелла появилась около 1884 года после работ Г. Герца, О. Хевисайда и Дж. Гиббса, которые переписали систему Максвелла в векторном виде и симметризовали её, полностью избавившись от потенциалов. Однако, сразу после получения уравнений Максвелла в более наглядной векторной форме стало ясно, что систему четырёх потенциальных уравнений решать проще, чем систему шести – для E  и B, поэтому у математиков и появилось желание вернуться к потенциалам. Но поскольку они якобы не имели физического смысла, то этот переход был сделан чисто формально введением так называемой «калибровки Лоренца». Причём само это уравнение было взято из теории Людвига Лоренца, у которого как раз оно имело физический смысл и было получено в связи с запаздыванием потенциалов.
        Итак, неполнота теории Максвелла была обусловлена тем, что в ней отсутствовали запаздывающие потенциалы, которые впоследствии чисто формально были в неё введены с помощью калибровки Лоренца, то есть без этой калибровки волновые уравнения для потенциалов из системы Максвелла получить нельзя. В современной электродинамике пытаются показать, что электродинамические потенциалы не имеют физического смысла, потому что неоднозначно соотносятся с характеристиками поля E и B. Действительно, B = rot(A + grad m), где m – любая непрерывно дифференцируемая скалярная функция, потому что по определению ротор градиента равен нулю. Но ведь никто же не будет утверждать, что скорость не имеет физического смысла только потому, что неоднозначно соотносится с ускорением, поскольку a = d(v+m)/dt = dv/dt, если m - константа? 
        Неполнота теории Максвелла привела к тому, что классическая электродинамика не смогла объяснить ряд экспериментов без введения дополнительных экзотических гипотез. Среди экспериментов того времени широкую известность получил опыт Майкельсона-Морли, который был специально проведён для проверки теории Максвелла и дал отрицательный результат. Для его объяснения как А. Майкельсон так и Г. Лоренц упорно ошибочно использовали абсолютное время Ньютона, темп которого одинаков и в неподвижном эфире, и для движущегося наблюдателя. Но, получив расхождение теории и эксперимента, Лоренц не стал исправлять теорию (как это принято в физике), а попытался «исправить природу» введя в преобразования координат и времени сокращение масштабов (и физических тел) в направлении движения, а позже и так называемое «местное время».
        Известен также эксперимент с заряженным конденсатором Ф. Троутона и Г. Нобла. В соответствии с гипотезой Г. Лоренца предполагалось, что подвешенный заряженный конденсатор должен вращаться в случае его движения вместе с Землёй в эфире. В теории рассматривалась эквивалентная система из двух зарядов. На рис.1 показано, что, кроме электростатической силы, на заряды будет действовать нескомпенсированная сила Лоренца, которая и должна вызвать вращение, но этого вращения в эксперименте обнаружено не было.

Рис. 3. а) потенциал поля, создаваемый в эфире движущимся зарядом-источником
                                            б) потенциал поля, воспринимаемый движущимся в продольном направлении пробным зарядом
(наблюдателем)

        Если волна изменения потенциала надвигается на пробный заряд, то перед ним возникает искажение электростатического поля +T и сзади  –T. В теории отражения движения показано, что в соответствии с принципом относительности Галилея результат действия поля будет одинаков как при движении заряда-источника поля, так и при движении пробного заряда (наблюдателя). В итоге магнитная сила будет ослаблять действие электростатической силы qE_ст по бокам F  = F_ст – F_л = q (E_ст – B×v).
        Искажение поля в продольном направлении наглядно продемонстрировано в статье [6] для случая быстрого движения наблюдателя среди звёздных объектов, то есть по сути среди электромагнитных источников. Из-за этого эффекта кажущегося изменения масштабов и появляется дополнительная продольная сила Денисова F   = F_ст – F_д = q(E_ст – Тv). Эта сила компенсирует действие магнитной в эксперименте Троутона-Нобла, где Т  можно определить как дополнительное скалярное электрокинетическое поле, то есть в общем случае   F = F_ст – F_л – F_д = q(E_ст – B×v – Тv). В итоге конденсатор не вращается (см.рис.1).
        В работах А.А. Денисова показано, что учёт существования  скалярного поля Т позволяет описать массу полностью электродинамического происхождения, вернуться к классическому радиусу электрона (без бесконечных потенциалов как это есть в случае точечного заряда, радиус которого стремится к нулю) и к восстановлению в электродинамике закона взаимности для сил (III закон Ньютона).
        При инерциальном движении в поле заряда-источника пробный заряд приобретает дополнительный удельный импульс A = v/c². В случае неинерциального движения заряда в среде появляется нарушение стационарности и по закону сохранения импульса – возвращающая сила этому противодействующая E = –дA/дt. В поперечном к движению заряда направлении это возмущение среды описывается как распространение взаимосвязанных вихрей электрического и магнитного полей. В продольном направлении образование электродинамических ПВ объясняется тем, что наведённый в эфире за счёт тока смещения заряд ρ = ε divE и перепад электрокинетического потенциала Т последовательно сменяют друг друга в направлении распространения волны.
        При составлении математического описания этих волновых процессов можно воспользоваться теоремой разложения Гельмгольца. Тогда электродинамическое поле векторного потенциала можно представить как сумму двух полей A =A'+ A'' = gradT + rotB при условии потенциальности поля A' и соленоидальности A''. Но rot A' = rot gradT = 0 и divA'' = div rot B = 0, то есть эти условия выполняются. Причём понятно, что скалярное поле Т не является произвольным, поскольку, чтобы его действие компенсировало действие поля B = v×E/c² в опыте Троутона-Нобла должно выполняться Т = vE/c² (см.рис.1) и тем самым неоднозначность векторного потенциала  A, которую необосновано a priori предполагают представители так сказать «официальной» физики, устраняется.
        Из всего этого следует, что теоретически в пространстве в отсутствии свободных зарядов и токов одновременно могут существовать как электромагнитные волны, описываемые системой уравнений rot B  = дE/c²дt, rot E = –дB/дt, так и ПВ, описываемые системой gradT = –дE/c²дt, div E = дT/дt.
        Эти системы можно привести к одному выражению для векторного потенциал Δ А = –д²A/c²дt. Очевидно, что такие ПВ существуют в свободном пространстве и не имеют никакого отношения к так называемым «продольным» волнам в ограниченном пространстве волноводов. В конденсаторе, следовательно, при отсутствии магнитной компоненты поля в полном соответствии со здравым смыслом и вектором Умова ПВ движется от одной пластины к другой в направлении, указываемом волновым вектором k  и вектором плотности потока энергии J, а изменение продольного поля T и вызывает возникновение тока смещения (см.рис.2), чего не было замечено Максвеллом. В общем случае дополненная А.А. Денисовым система уравнений Максвелла в теории отражения движения имеет вид
  
                                                                               
        Здесь видно, что в отличие от системы Максвелла источниками силового поля E являются не только свободные заряды, но и изменяющийся во времени электродинамический потенциал Т, а полный ток является причиной возникновения не только поперечного поля B, но и скалярного поля Т. Аналогичные результаты независимо от А.А. Денисова получили в своей теории учёные Томского политехнического университета Н.Г. Николаев и А.К.Томилин [7,8], что ещё больше убеждает в адекватности данной модели.     
        Итак, теоретически продольные электродинамические волны должны сущестовать. Почему же тогда они непосредственно не наблюдаются в эксперименте как поперечные электромагнитные? Современные теоретики совершенно по-разному отвечают на этот вопрос. Например, В.А. Кулигин [9] делает вывод, что несмотря на существование ПВ в уравнениях, в природе их не существует и поэтому надо исправлять сами уравнения так, чтобы в них этих волн не было. А.Л. Шаляпин, В.И. Стукалов [10] по-видимому считают, что вокруг движущегося в эфире электрона возникают именно первичные ПВ, но затем происходит их конверсия в поперечные. З.И.Докторович [11] судя по всему путает потенциал поля заряда и наведённый электрокинетический потенциал в свободном пространстве и приходит к выводу, что А имеет строго вихревой, а E градиентный характер. Но в то же время он делает правильный на наш взгляд вывод о том, что в поперечной электромагнитной волне вектора В и Е смещены на четверть периода. Некоторые авторы слишком оптимистично предполагают, что наличие продольных волн уже продемонстрировано в ряде экспериментов, на которые дано большое количество ссылок [12-14]. Однако это всего лишь косвенные эксперименты. Несмотря на возражения некоторых авторов [15] неполнота теории Максвелла доказана А.А. Денисовым вполне убедительно, но с другой стороны эксперименты по обнаружению волн пока не дали надёжных результатов [16].