При установлении электромагнитной природы света, Максвелл противопоставил дальнодействию Вебера свою динамическую модель вакуума со скрытой материей в движении. Его идеи были объяснены Пойнтингом с помощью теоремы о потоке энергии, но позднее подверглись противодействию со стороны теории относительности. Однако в настоящее время есть сомнения относительно Максвелловской среды. В соответствии с релятивистской теорией Минковский установил, как чистое следствие уравнений Максвелла, что плотность сил Лоренца может быть точно выражена как дивергенция Максвеловского тензора в вакууме, T_vac, за вычетом скорости изменения вектора Пойнтинга:

                                                                           (1)

,

        "Мы дополнили наше знание первым прямым наблюдением составляющей Минковского для неволновых полей E и B, заключённых в малом объёме, так что локальная природа слагаемого, описывающего реакцию вакуума, также была продемонстрирована." Эксперимент состоит в измерении аксиального (осевого) момента 

72

силы, действующей на цилиндрический конденсатор, вместе с проводами для подачи переменного напряжения на его пластины, помещённого в соосно-направленное магнитное поле. Таким образом, ExH имеет азимутальное направление внутри вакуумного объёма конденсатора. Детали конденсатора, смонтированного на торсионно-осцилляторной подвеске, изображены на рисунке.

        Конденсатор, вместе с проводами, образует жесткую электрически замкнутую цепь. Добротность механической системы Q превышала 10⁵. Момент силы определяли по отклонению светового зайчика, отражённого от укреплённого на оси конденсатора зеркальца.

суммарной силой Лоренца, приложенных к радиальным проводам, по которым течёт ток I, переносящий заряды на обкладки подвешенного конденсатора.

        Таким образом, момент силы равен , где a и b - наружный и внутренний радиус цилиндрического конденсатора (5,5 и 4,5 mm). Ток I должен быть скорректирован с учётом паразитной ёмкости по отношению к земле и тока поляризации в диэлектрических деталях устройства, не дающего вклада в момент силы. Таким образом, I соответствует только току перезарядки чистого (вакуумного) конденсатора С₀. С₀ определяли по геометрическим размерам (4,7 pF) и путём измерений (4,9 pF). Ошибка при расчётах момента силы (около 10%) определяется главным образом неопределённостью паразитной ёмкости. Вклад в ошибку отношения T_calc и T_obs обусловлен нелинейными эффектами при движении в магнитном поле, в результате общая ошибка составляет, примерно, 20%.

        Несмотря на то, что результат объясняется классическим электромагнетизмом, он неуклонно ведёт к признанию физической реальности вектора Пойнтинга, даже если E и H возникают из независимых источников. Это можно видеть при рассматривании системы, в которой действует реакция по отношению к моменту силы (где тот фактор, который создаёт противодействие наблюдаемому моменту силы?). Это не может быть ни внешняя электрическая цепь, так как токовая петля, с очевидностью, замкнута в пределах подвески, ни магнит, который, как круговая катушка, не может получить аксиальный момент силы (сила параллельна его собственному току). 

74

По отношению к закону сохранения момента количества движения, петля (включающая в себя конденсатор, вместе с подводящими напряжение проводами) есть замкнутая система и реакцию момента силы можно мыслить себе как изменение электромагнитного количества движения, которое несут в себе сами поля в области их сосуществования, внутри вакуумного пространства конденсатора. Так как I = C₀dV/dt, то расчётный момент силы, в точности, равен объёмному интегралу от rxд(ExH)/дtc², так что полная реакция момента силы определяется при значении реальной плотности момента количества движения rx(ExH)/c².

Размещено на сайте 12.02.2016.

Статьи других авторов
На главную