ПРОДОЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

ПРОДОЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ - ОТ МИФА К РЕАЛЬНОСТИ
© Еньшин А. В.
© Илиодоров В. А.
Контакт с авторами: iva.tver@rambler.ru
В статье сделан краткий обзор публикаций о продольных электромагнитных волнах,
который свидетельствует, о том что, несмотря на многообразие теорий, пытающихся
обосновывать возможность их существование, в печати отсутствуют убедительные
научные данные, действительно обосновывающие такую возможность, в том числе
данные об их экспериментальном обнаружении.Впервые сообщается об
экспериментальном обнаружении в оптическом диапазоне длин волн излучения, которое
по его свойствам можно интерпретировать как продольные электромагнитные волны.
Отмечается, что исследованные свойства (закон дисперсии, направленность,
когерентность, поляризуемость, сечение поглощения) продольного электромагнитного
излучения радикально отличаются от свойств поперечного излучения. Показано, что
генерация продольных электромагнитных волн, являющаяся макроскопическим
квантовым эффектом, стала возможной благодаря переводу, с помощью лазерного
излучения, вещества, имеющего парамагнитные свойства, в квазикристаллическое
спинполяризованное состояние.Отмечено, что высокая техническая реализуемость
средств генерации продольного электромагнитного излучения и уникальность свойств
этого излучения, а также возможность дистанционного изменения макроскопических
свойств среды создают предпосылки для появления принципиально новых технологий в
различных областях науки и техники.
В последние годы в околонаучной печати заметно возросло число публикаций о
возможности существования и распространения в свободном пространстве продольных
электромагнитных волн. Появились не только различные теории, /например, 1 – 6/,
обосновывающие такую возможность, но и первые экспериментальные исследования
таких волн /7 – 14/. Почему же в физике не возникает дискуссия по этому поводу? Да
потому, что в физике этот вопрос закрыт достаточно давно и до сих пор не было никаких
серьёзных оснований для его пересмотра. Более того, в наше стране, имеющей богатый
опыт борьбы с “неправильной” наукой, это направление объявлено лженаучным.
Естественно у такой позиции, в отличие от прошлых лет, есть более чем серьёзные
основания. Триумфально пройдя 20 век, электродинамика превратилась в стержень
современной науки, поскольку с её помощью может быть объяснено подавляющее
большинство известных науке явлений. Авторитет электродинамики настолько высок, что
её постулаты превратились в догмы, посягательство на которые приравнивается к ереси,
со всеми вытекающими для авторов новых идей последствиями.
Классическая электродинамика с начала своего основания исходит из исключительности
поперечных электромагнитных волн. Впервые проблема продольных электромагнитных
волн была сформулирована в квантовой электродинамике. Математический аппарат этой
теории органически включал в себя продольные электромагнитные волны. Однако это
противоречило максвелловскому представлению об исключительности поперечных
электромагнитных волн. Выход из этого тупика был найден. Было принято считать в
рамках теории поперечных электромагнитных волн, продольные волны “нефизическими”,
хотя они и должны обязательно входить в математический аппарат квантовой
электродинамики. Специфика квантования в квантовой электродинамики связана с тем,
что электромагнитное поле описывается не векторами напряжённостей электрического и
магнитного полей, а потенциалом, содержащем избыточные (продольные и временные)
степени свободы. Для исключения “лишних” динамических переменных при
классическом рассмотрении, на потенциал накладывают соответствующие ограничения.
Другими словами, выбор в качестве переменных четырёх компонент потенциала приводит
к тому, что электромагнитное поле оказывается представленным в виде системы со
связями. Путём специальной процедуры из полной системы допустимых состояний
исключается те состояния, которые содержат продольные и временные фотоны. Однако
такой подход скорее похож на подгонку новой теории к наблюдаемым фактам, но, строго
говоря, не является доказательством невозможности существования других
разновидностей электромагнитных волн в свободном пространстве.
Однако теории допускающие возможность существования продольных электромагнитных
волн противоречат не только электродинамике, но и друг другу, поскольку исходят из
различных концептуальных основ. Например, газоподобный эфир в теории
эфиродинамики /3/, иерархически структурированный вакуум в /4/, виртуальная электронпозитронная плазма в квантовой электродинамике.
В такой ситуации противостояния взаимоисключающих позиций подтвердить правоту
сторонников существования продольных электромагнитных волн может только их
экспериментальное обнаружение. Однако до сих пор таких данных не было.
Опубликованные в печати сообщения об обнаружении продольных электромагнитных
волн /7,8,10-14/, нельзя признать достаточными и убедительными, поскольку они не
удовлетворяют основным критериям - воспроизводимости и наблюдаемости научными
приборами.
И всё же ситуации не так безнадёжна. Уже более 20 лет как продольные
электромагнитные волны экспериментально обнаружены и по мере возможности
исследуются их свойства. Однако ввиду исключительной важности и значимости этого
открытия авторы не спешили с публичным заявлением. Обнаружены ведь не только
продольные электромагнитные волны, но и новое состояние вещества, в котором
собственно и происходит генерация таких волн /15/, а также целый ряд других не менее
удивительный явления, в том числе новых макроскопических квантовых эффектов /24/,
изучение которых требует времени. Ввиду не тривиальности обнаруженных явлений
большое внимание уделялось их всесторонней проверке и перепроверке с помощью
различных приборов и в разных экспериментах, а также теоретическому обоснованию.
Предельно коротко и упрощённо указанные явления могут быть изложены следующим
образом.
Установлено, что при воздействии на парамагнитную газовую среду лазерным
излучением со специальным спектральным составом происходит поляризация спинов
входящих в него молекул или атомов. Под резонансным воздействием пондеромоторных
сил лазерного излучения происходит формирование квазикристаллической
спинполяризованной структуры, имеющей ярко выраженные ферромагнитные свойства.
То есть в спинполяризованной среде становится возможным проявление
макроскопических квантовых эффектов. В частности понижается симметрии среды и
возникает обменное взаимодействие в виде спиновых волн, препятствующих разрушению
спинполяризованной структуры. Оптическая нелинейность среды понижается с третьего
до второго порядка (разница между этими нелинейными восприимчивостями составляет
около восеми порядков) и в ней становится возможным протекание процессов изначально
запрещённых для газовых сред. Основанием для таких выводов являются теоретические
результаты, полученные в работе /16/, из которых следует, что корреляция движений
спинов частиц среды является предпосылкой для проявления в ней макроскопических
квантовых эффектов, типа сверхпроводимости, сверхтекучести, спиновых волн,
транспортных эффектов и др. Кроме того, в этой же работе показано, что в
спинполяризованном состоянии у “квантовых” газов меняются и другие
макроскопические свойства, например, вязкость и теплопроводность.
В спинполяризованной структуре из парамагнитного газа (исследования проводились с
молекулярными газами, имеющими не скомпенсированный электронный или ядерный
спин и некоторыми другими веществами) происходит преобразование лазерного
излучения в продольные электромагнитные волны, то есть волны, у которых вектор
электрического поля совпадает с направлением волнового вектора. Такое преобразование
становится возможным вследствие того, что в излучении участвуют не отдельные
электроны, которые действительно могут излучать только поперечные электромагнитные
волны, а совокупность внешних электронов объединенных обменным взаимодействием и
ведущих себя как квантовая жидкость. Из нелинейной оптики известно /17/, что
взаимодействие поперечного электромагнитного излучения с неоднородной плазмой
электронов приводит к генерации продольного электромагнитного излучения, вследствие
того, что в такой среде взаимодействие обусловлено магнитодипольным и электрическим
квадрупольным вкладами и становится невозможным электродипольное взаимодействие,
характерное для поперечных электромагнитных волн.
Свойства продольных волн радикально отличается от свойств поперечных
электромагнитных волн. Вполне очевидное отсутствие понятие поляризации для
продольных волн подтверждается отсутствием их взаимодействия с поляризационными
фильтрами. Однако наиболее важным свойством обнаруженного излучения
подтверждающим его продольный характер является закон дисперсии. Как известно
дисперсия волн является следствием принципа причинности, одного из фундаментальных
законов природы. То есть сначала в среде под действием электромагнитного поля
наводится электрический дипольный момент, а затем при взаимодействии с этим
моментом изменяются параметры электромагнитного поля. В частности появляется
зависимость скорости распространения электромагнитной волны от её частоты. И
единственная среда, в которой поперечные электромагнитные волны не испытывают
дисперсию, т.е. их фазовая скорость равна групповой скорости, это вакуум. Такие волны
носят название не диспергирующих электромагнитных волн, и они имеют закон
дисперсии в виде ω(k) = const, где частота не зависит от волнового вектора /18/.
Продольные электромагнитные волны имеют именно такой закон дисперсии. А их
фазовая скорость равна групповой скорости не только в вакууме, но и в обычных
оптически прозрачных средах. Это было показано ещё в 1958 г. Борном М. и Кунем У.
/19/, при совместном решении уравнений смещения ионов двухатомной решётки
кубического кристалла и уравнений Максвелла. В указанной работе показано, что в таком
кристалле могут образовываться поляритоны, частоты которых удовлетворяют
дисперсионным соотношениям для продольных оптических колебаний. Естественно, что
комбинационное рассеяние света продольной пробной волны, на таких поляритонах,
будет сопровождаться генерацией продольных световых волн.
У продольных электромагнитных волн, генерируемых спинполяризованной структурой,
направленность и когерентность оказались значительно выше, чем у исходного лазерного
излучения. Причём речь идёт не о процентах или разах, а о порядках /20/. Сечение
поглощения продольного излучения также значительно меньше чем у поперечного.
Частотно угловой спектр продольного излучения на спектрографах различного типа
(призменных и дифракционных) регистрируется в виде нескольких, (их число зависит от
числа спиновых состояний парамагнитного вещества) сплошных линий вдоль оси частот.
В этом спектре каждой частоте соответствует множество волновых векторов. При этом
белый цвет этих линий остаётся одинаковым во всём диапазоне спектральной
чувствительности спектрального прибора (200 – 850 нм), хотя каждая комбинационная
частота имеет очень узкую (менее 0,003А0) спектральную ширину. Полученные
результаты хорошо укладываются в рамки теории комбинационного рассеяния света на
поляритонах в кристаллах для случая продольных оптических колебаний /21/, согласно
которой, его можно описать последовательно протекающими (каскадными)
трёхфотонными процессами с образованием поляритонов в поле лазерного излучения и
последующим рассеянием на них лазерного излучения с генерацией продольных световых
волн на комбинационных частотах.
Также оказалось, что вопреки прочно укоренившемуся мнению, существование
продольных электромагнитных волн не противоречит электродинамике. Если продольные
волны реально обнаружены и известна среда, в которой происходит их генерация, то в
этом случае задача обоснования таких волн в электродинамике, если подходить к ней без
предубеждений, сводится к поиску материальных уравнений, характеризующих отклик
среды на воздействие поля и совместное решение этих материальных уравнений и
уравнений Максвелла, с соответствующими граничными условиями. Полученное при
этом решение для продольных электромагнитных волн, естественно находится в рамках
электродинамики, расширяя её применение на новую область электромагнитных
взаимодействий.
Таким образом, обнаруженные продольные электромагнитные волны и другие
сопровождающие их генерацию явления не требуют для своего обоснования, изобретения
каких бы то ни было новых теорий, а в основном могут быть обоснованы в рамках
существующей физической парадигмы. Этого следовало ожидать, поскольку современные
научные теории не только взаимно согласованы, но и многократно апробированы
практикой. В такой ситуации, как правило, обнаружение новых неизвестных науке
экспериментальных данных приводит не к отрицанию существующей теории, а
уточнению области её применения.
Однако возникает вопрос - почему же в рамках существующей теории не были
предсказаны продольные электромагнитные волны? Это обусловлено тем, что само это
явление и другие сопровождающие его явления относятся к макроскопическим квантовым
эффектам, предсказать которые, как правило, невозможно в рамках существующей
физической парадигмы.
Единственная теория, в которой сравнительно недавно и достаточно точно были
предсказаны реально обнаруженные продольные электромагнитные волны, является
теория “Информодинамики” /22/, которая предлагает новый взгляд на физику, поскольку
занимается обоснованием фундаментальной роли информации в строении и
функционировании Вселенной. Так при рассмотрении одного из фундаментальных
законов, с позиций выдвигаемой теории, высказано предположение, что одним из
проявлений структурного резонанса является формирование такой средой продольных
электромагнитных волн. В действительности так и оказалось. Спинполяризованная
структура фактически является проявлением специфического магнитного резонанса,
разрушение которого сопровождается генерацией продольной электромагнитной волны. В
упомянутой теории предсказаны также квантовые свойства продольного излучения,
которыми не обладают поперечные электромагнитные волны.
Очевидно, что экспериментальное обнаружение новой разновидности электромагнитных
волн, обладающих уникальными свойствами, имеет большое научное значение и окажет
влияние на развитие не только физики, но и других научных дисциплин. На практическую
значимость такого рода открытий существенное влияние оказывают техническая
реализуемость и стоимость разработок на их основе. Если для научных исследований
техническая реализуемость и стоимость изделий хоть и важны, но не критичны, то для
практического использования эти факторы нередко являются определяющими. Не
случайно известный макроскопический квантовый эффект (сверхпроводимость) не нашёл
широкого практического применения, поскольку для его реализации необходимы
сверхнизкие или низкие температуры /16/.
Уникальная особенность эффекта динамической спинполяризации, как
макроскопического квантового эффекта, состоит в том, что он реализуется в нормальных
условиях (комнатной температуре и атмосферном давлении). Кроме того, поскольку
эффект носит ярко выраженный резонансный и нелинейный характер, для его реализации
не требуется больших энергозатрат. Достаточно сказать, что генерация продольных
электромагнитных волн происходит при уровне мощности лазерного излучения в
несколько милливатт.
Из изложенного со всей очевидностью следует, что перспективы практического
использования продольных электромагнитных волн необычайно широки. А высокая
техническая реализуемость средств генерации таких волн и возможность дистанционного
изменения макроскопических свойств среды, создают предпосылки для создания целого
ряда принципиально новых и прорывных технологий в различных областях науки и
техники /23,24/.
Литература:
Кузнецов Ю.Н. Теория продольных электромагнитных полей (безвихревая
электродинамика) // Журнал русской физической мысли. - 1995. - N 1-6. - С.99-113.
Хворостенко Н.П. Продольные электромагнитные волны. // Изв. вузов. Физика. - 1992. Т.35, N 3. - С.24-29.
Ацюковский В.А. Общая эфиродинамика: Моделирование структур вещества и полей на
основе представлений о газоподобном эфире. – М.: Энергоатомиздат, 1990.
Протопопов А.А. Физико-математические основы теории продольных электромагнитных
волн. Тула: ТулГУ, 1999 г.
Домрачев B.E. Интерпретация и некоторые обобщения теории относительности, механики
и электродинамики М., 2002 г.
Верин О.Г. Природа элементарных частиц, квантовая теория и Великое Объединение. –
М: Контур-М, 2005 г.
Богданов В.П. О возможности возбуждения продольных волн в физическом вакууме и их
роль в биоэнергоинформационных взаимодействиях // Вестник новых мед. технологий. 1995. - Т.2, N 1-2. - С.8-14.
Богданов В.П., Нефедов Е.И., Протопопов А.А. Анализ мутагенного и стимулирующего
действия продольных электромагнитных излучений // Электродинамика и техника СВЧ и
КВЧ. - 2000. - Т.8, N 1-2(27). - С.37-41
Исследование методом соматической рекомбинации дрозофил, подвергшихся
воздействию продольных электромагнитных волн / В.П.Богданов, В.В.Воронов,
Р.А.Сидоров, А.А.Яшин // Вестник новых мед. технологий. - 1995. - Т.2, N 3-4. - С.6-9.
Николаев Г.В., Протасевич Е.Т. Формирование продольных электромагнитных волн как
результат сложения поперечных // Протасевич Е.Т. Электромагнитные волны. - Томск,
1998. - С.79-85.
Опытные исследования энергоинформационных взаимодействий излучений генератора
продольных электромагнитных волн с водой / Абдулкеримов С.А., Богданов В.П., Годин
С.М. и др. // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ. - 2000. - Т.8, N 3-4(28). - С.124-126.
Сопоставительный метод регистрации продольных электромагнитных волн по
воздействию на биообъект / В.И. Афромеев, В.П. Богданов, Е.А. Колондар и др. //
Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ. - 1998. - Т.6, N 1-2(21). - С.6-15.
Уникальные измерения и перспективы применения продольных электрических волн /
Абдулкеримов С.А., Богданов В.П., Ермолаев Ю.М. и др. // Строит. материалы, оборуд.,
технологии XXI века. - 2002. - 5. - С.36-37.
Экспериментальные исследования дистанционного воздействия излучений генератора
продольных электромагнитных волн на воду / Богданов В.П., Родионов Б.Н., Родионов
Р.Б. и др. // Лесной вестник. - 2000. - N 2.
Еньшин А.В., Илиодоров В.А. Способ изменения свойств парамагнитных газов. Патент
№2094775 от 27.10.97 по заявке №93050149/25 от 03.11.93.
Башкин Е.П. Спиновые волны и квантовые коллективные явления в больцмановских газах
- УФН, 1986, т.148, вып. 3, с. 433-471.
Шён Н.Р. Принципы нелинейной оптики: Пер. с англ. /Под ред. С.А.Ахметова. – М.:
Наука, 1989 г.
Крауфорд Ф. Волны – М.: Наука, 1974 г.
Борн М., Кунь У. Динамическая теория кристаллических решеток. /Под ред.
Лифшица Е.М. - М.: ИЛ, 1958 г.
Еньшин А.В., Илиодоров В.А. Генерация продольных световых волн при рассеянии
бигармонического лазерного излучения на магнонных и вращательных поляритонах в
атмосфере. В сб. "Горизонты науки 21 века", 2002 г.
Поливанов Ю.Н. Комбинационное рассеяние света на поляритонах. - УФН, 1978, т. 126,
вып. 2, с. 185-232.
Лачинов В.М., Поляков А.О. Информодинамика или путь к миру открытых систем.
СПбГТУ, 1999 г.
Еньшин А.В., Илиодоров В.А. "Высокие технологии на основе эффекта динамической
спинполяризации". Доклад на международной конференции "Перспективы сохранения и
развития единой цивилизации планеты", Москва, май 2002 г.
Еньшин А.В., Илиодоров В.А. “Новые квантовые эффекты в физике макромира”. Доклад
на международной конференции “Наука и будущее – идеи, которые изменят мир”,
Москва, май 2005 г.