Кризис физики: вчера, сегодня, завтра

В классической механике есть метод, позволяющий получить законы сохранения [4] для некоторых уравнений. Для этого записывается функция Лагранжа, из которой можно получить эти уравнения, опираясь на вариационные методы. Затем по функции Лагранжа вычисляется тензор энергии-импульса. Из дивергенции этого тензора должны следовать законы сохранения энергии-импульса. Можно предположить, что все крупные физики прошли по этому пути. Но их на этом пути ожидало разочарование. Оказалось, что:

1. Энергия поля скалярного потенциала оказывалась отрицательной. При такой энергии должен исказиться закон Кулона: одноименные заряды должны притягиваться, а разноименные – отталкиваться.

2. Кинетическая энергия для отрицательной массы получалась положительной.

Этот результат совершенно не укладывался в рамки известных представлений. Для ученых того времени стало «очевидным», что законы классической механики неприменимы (вообще говоря) к максвелловской электродинамике. Такова цена ошибки. Если бы уравнения квазистатики были сохранены Максвеллом, интерпретация этого результата оказалась бы иной.

Но это «если бы». Реально неприменимость классической механики стали объяснять тем, что в ней описания опираются на мгновенное действие на расстоянии. Этот ошибочный вывод, ставший предрассудком, явился прямым следствием ошибки Максвелла. Предрассудок по отношению к мгновенному действию на расстоянии сохраняется до сих пор.

Идея Томсона состояла в том, чтобы объяснить природу материального мира через электромагнитную модель природы вещества. Через 10 лет после установления Н.А. Умовым закона сохранения энергии Пойнтинг доказывает свой закон сохранения энергии для уравнений Максвелла. Казалось бы: вот теперь-то проблема электромагнитной массы будет быстро решена. Но не тут-то было.

Пойнтинг установил свой закон сохранения для поперечных электромагнитных волн, а не для мгновенно действующих на расстоянии полей зарядов. Попытка применить закон Пойнтинга к полям зарядов провалились. Вновь ошибка Максвелла «испортила» результаты. Покажем это.

Электромагнитную массу покоящегося заряда можно определить через энергию электрического поля. Точно также можно через поля Е и Н можно выразить электромагнитную массу заряда me электромагнитный импульс Pe и электромагнитную кинетическую энергию заряда Ke :

• Как мы видим из формул, электромагнитная масса me является скалярной величиной. Пусть заряд представляет собой эллипсоид с равномерной плотностью заряда. Пусть главные оси эллипсоида ориентированы вдоль осей координат x, y, z. Если мы будем перемещать заряд вдоль любой оси со скоростью v и подсчитаем импульс Ре отдельно для каждой из осей, то обнаружим «ненормальный» результат. Электромагнитная масса me приобрела «тензорный характер»:

- при движении вдоль оси х импульс равен Рех = mexv;