Стрельба по бегущему оленю

Итак, мы подошли к самому сложному моменту. Нам надо понять, что такое конечная скорость распространения взаимодействий. И к каким последствиям это приводит в создаваемых движущимся зарядом полях.  Но сначала посмотрим на поле, которое создает одиночный заряд (пусть это будет электрон), движущийся со скоростью «v». Вернемся к образу БТР, стреляющему залпами через равные промежутки времени. Каждый новый залп будет происходить из новой точки пространства. Пули точно также будут распространяться во все стороны с одинаковой скоростью, скоростью света. Здесь, увы, приходится расстаться со здравым смыслом основанном на нашем опыте. Потому что опыт подсказывает нам, что пули будут лететь вперед со скоростью больше скорости пуль на срезе ствола на величину скорости БТР. А назад со скоростью меньше скорости пуль относительно… Вот. Главный вопрос: Относительно чего? В нашей повседневной жизни ответ прост – относительно Земли. А где-нибудь в межгалактическом пространстве? Там нет такой «точки опоры», то есть системы отсчета, относительно которой можно все отсчитывать. В общем, с пулями как-то не очень хорошо выходит. Но не будем забывать, что мы изучаем электромагнитное поле, а это тот же самый свет. Поэтому согласимся с А. Эйнштейном и будем считать, что пули (электромагнитное поле) распространяется с постоянной скоростью во всех направлениях независимо от скорости источника. Но это означает, что как только поле (пули) оторвались от БТР дальше они разлетаются самостоятельно, забыв о своем родителе. Они помнят только о той точке, откуда были испущены. В нашей нормальной жизни такое происходит сплошь и рядом. Речь о звуковых волнах. Вот, например, фотография из книги «Великая физика» К.Пиковера.

На фото видно, что каждый кружок имеет свой центр. И по расположению кружков видно куда летит(плывет) источник волн.  Но звуковые волны распространяются в материальной среде. Это распространение возмущений среды. Сама среда, ее конкретные молекулы, остаются на том же месте, лишь слегка колыхнувшись. Такая модель для наших целей очень даже подходит. Силы воздействия волн на другие заряды будут точно такие же, как и в случае с пулями. Они  будут лежать точно на прямых, которые проходят через центры испускания волн. Опять же появляется «точка опоры» в межгалактическом пространстве в виде покоящейся среды, относительно чего можно отсчитывать скорость. Один недостаток – долго объяснятся с высоким судом ученых мужей за принцип суперпозиции. Высока вероятность, что для того чтобы доказать его выполнимость придется вводить еще какие-нибудь постулаты-предположения.

А вот модель Самбо-БТР очень неплоха в этом смысле. В этой модели получается, что все пространство во Вселенной заполнено синими и красными пулями, разлетающимися от всех имеющих место электронов (метателей синих пуль) и ионов (красных  пУлесосов). Красные пули толкают ионы и притягивают электроны, а синие пули толкают электроны и притягивают ионы. С минимумом энергозатрат решается проблема боезапаса. Более того, в такой модели можно даже предложить относительно мало затратный механизм, объясняющий, почему красные пули притягивают синие заряды(электроны), и наоборот, синие пули притягивают красные заряды (иона). Пусть красные пули пролетают насквозь синие заряды, но вахтер в синем заряде его записывает в журнал и запускает за этой красной пулей свою синюю. Точнее, подправляет траекторию пролетающей синей пули. Вуаля, получаем импульс в сторону красного заряда.

Перейдем к главному вопросу. Наша задача вычислить силу в точке «А» в тот момент, когда электрон поравняется с ионом (маленьким красным кружком). Сначала нарисуем аналогично рис.5  сдвинутые кольца с явным указанием их центров (Рис.6 левый). Теперь наложим на этот рисунок кольца от покоящегося иона. Эти кольца исходят из одного центра – маленький красный кружок. На рисунке нарисован момент 7-го залпа обоих БТРов. Первый залп уже разлетелся и достиг точки «А».  Электрон в этот момент уже находится в красном маленьком кружке. А где электрон находился в момент 1-го залпа? Правильно, в точке, на которую указывает синяя стрелка. Нужно просто посчитать количество шажков электрона, совпадающих с залпами.

Понимаю, это довольно непривычно и не сразу укладывается в сознании. Попробуем так. Давайте перевернем задачу. Представим, что мы на охоте с фотонным ружьем. Наша задача подстрелить электрон в тот момент, когда он будет пролетать в точке иона. Понятно, что стрелять надо с упреждением. Пуля-фотон со скоростью света пролетит расстояние из точки А до иона за время «τ», а мишень электрон пройдет за это время расстояние v*τ (v – скорость электрона). Именно на эту величину мы и должны сделать поправку на упреждение. Это и видно на правом рисунке. Выстрел надо делать в тот момент, когда электрон находится в точке, на которую указывает стрелка. Это можно посчитать по количеству красных колец, которое должно совпадать с количеством мест электрона, когда он делал залпы, т.е. центров синих колец.

Пусть расстояние от иона до точки А равно R. Тогда время упреждения будет равно τ= R/c. А это значит, что время упреждения ни отчего не зависит, кроме расстояния точки А до центра иона. А таких точек вокруг иона — целая сфера. Это и точки Б, В и Г. Это очень важный момент. Мы нашли способ связать каждую точку в окружающем пространстве, с траекторией электрона. Мы нашли инвариант этой физической задачи – Сферу диполя. В каждой точке любой сферы с центром в покоящемся ионе картина векторов, таких как на Рис.3 будет одинакова. Разными будут только длины этих векторов, чем больше радиус выбранной Сферы, т.е. чем дальше от иона, тем короче длины векторов.. Построим картину векторов на удаленной сфере, снизив скорость электрона до значений много меньше скорости света. Ведь даже медленные электроны создают магнитное поле.

Картинка конечно красивая, показывает, как будут сложены вектора давлений  синих и красных пуль в результирующую силу давлений на Сфере Диполя, но мало говорящая о присутствии магнитного поля. Чтобы подобраться к этому таинственному явлению приходится ввести такое понятие, как поток поля. Слово «поток» уже вызывает некоторую ассоциацию с движением жидкости или газа. Почему бы не рассматривать  такую величину и в нашей задаче. В гидро-газодинамике оперируют такой величиной, как плотность потока, то есть концентрации (плотности) среды в некотором очень малом объеме вокруг изучаемой точки,  умноженной на среднюю скорость всех частиц в этом объеме.  В нашем случае частицы – это синие и красные пули. Только никогда друг с другом не сталкиваются. Такие потоки называют сверхтекучими из-за того что вязкость, т.е. трение между потоками равно нулю. Плотность потока есть величина векторная, и представляет собой сумму импульсов всех частиц этого малого объема. Но, допустим в воздухе, частицы-молекулы летают беспорядочно и в целом рассматриваемый малый объем в какой-то точке может вообще не менять величины своего потока. Моряки называют такое явление штилем. Но чаще все-таки в жизни встречаются те или иные потоки воздуха, и называем мы их ветром. В нашей задаче абсолютно то же самое. Например, если электрон покоится возле покоящегося иона, то, как показано на рис.4, каждая  синяя стрелка потока будет компенсирована красной стрелкой и во всем пространстве Вселенной от такой парочки будет штиль. Но стоит электрону чуть сдвинуться, но оставаться неподвижным, и на каждой сфере с центром в точке иона появится вот такая картинка (Рис.8).

Первое, что бросается в глаза на графике потока, это одинаковая длина всех стрелок. И второе — поток на оси движения (у = 0) направлен против потока в точках х = 0, т.е. в плоскости, проходящей через ион. И еще. Перед этим я сказал, что мы сдвинем электрон относительно иона,  но электрон будет покоиться.  Т.е. мы видим потоки вокруг иона, образованные диполем. Удивительно, но для движущегося электрона потоки на сфере с центром в точке иона будут точно такими же, только длина векторов потока будет меняться по-разному для диполя и для движущегося электрона. Для диполя величина  потока будет иметь зависимость от расстояния обратно квадрату расстояния ~ d/R^2, где d это расстояние между электроном и ионом,  а для движущегося электрона эта зависимость принимает вид ~ (v/с)/R. Последняя зависимость очень похожа на векторный потенциал магнитного поля «А», но имеет в современной электродинамике совершенно другой вид векторов на Сфере диполя (Рис.9).

При этом поток «Р» имеет ясный физический смысл потока поля (потока пуль), а для векторного потенциала «А» до сих пор ищут подходящий физический смысл. И даже, говорят, нашли на уровне квантовой механики доказательства его реального существования. Правда, не надо забывать, что наш поток – это тоже иллюзия. Ведь мы знаем, что он состоит из двух потоков пуль – потока красных и потока синих. И каждая пуля летит с упрямством оглобли точно по прямой из центра своего бронетранспортера. Здесь уместно привести случайно получившийся рисунок построенный компьютером –аналог рис.6(левый). На этом рисунке (Рис.10) нарисовано множество красных и синих сфер, почти непрерывно следующих друг за другом

Если прищуриться или отойти подальше, то видны радиальные широкие лучи в вертикальном , горизонтальном и под углом 45 градусов направлениях.   Лучей физически нет, а иллюзия есть. Это как в кинотеатре. По экрану бегают герои, но героев там нет. Там только полотно экрана, подсвеченное кинопроектором. Это не означает, что изучение эфемерных потоков бесполезно. В реальности существует огромное количество ситуаций, в которых упорядоченное движение большого количества заряженных частиц создают обширные области упорядоченных иллюзорных потоков. И через эти иллюзорные потоки можно легко, с помощью калькулятора рассчитать силы, расчет которых методом суммирования давления пуль от каждого заряда не под силу самым мощным компьютерам.

Далее