Термодинамика реальных процессов
Шрифт:
dQм = Рм dЕм = dU (266)
Магнитное явление подчиняется всем законам ОТ. В наномире магнитное вещество образует так называемое магнитное поле (магнитное нанополе), обладающее хорошо известными силовыми свойствами. В микромире оно должно быть дискретным, но единичная порция (квант) магнитного вещества нам пока неизвестна. В макромире магнитному веществу присущи континуальные свойства.
Необходимо отметить, что исторически магнитному явлению в отличие от электрического крупно не повезло: о физическом механизме магнитного явления неоднократно высказывались весьма противоречивые суждения. Некоторое время считалось, что существуют магнитные заряды, или массы, подобные электрическим зарядам, ибо в природе наблюдаются два различных магнитных полюса, причем одноименные полюсы отталкиваются,
Затем датский физик Эрстед (1820 г.) обнаружил магнитное поле тока. В том же году французский физик Ампер предположил, что магнетизм есть явление, сопутствующее движению электрических зарядов, а Био и Савар открыли закон, определяющий величину магнитного поля тока. С тех пор магнитное явление чаще всего подменяется электрическим, а представление о существовании магнитных масс рассматривается как метафизическое измышление. Однако ОТ позволяет внести в этот вопрос необходимую ясность и создает реальные предпосылки для более глубокого изучения магнитного явления на совершенно другой основе, чем это было принято до сих пор [21, с.115].
Действительно, хорошо известно, что магнитное и электрическое поля реально существуют и обладают принципиально различными свойствами. Опыт также показывает, что магнитное поле не взаимодействует с электрическим зарядом, а электрическое поле – с магнитными полюсами; для такого взаимодействия необходимо появление дополнительной степени свободы – метрической (кинетической). Эти факты однозначно свидетельствуют о реальном существовании двух самостоятельных и независимых явлений – магнитного и электрического. Если бы магнитное явление было не самостоятельным, а порождалось электрическим, тогда не поддается объяснению факт отсутствия взаимодействия между электрическим зарядом и магнитным полем. Согласно изложенным выше правилам, в принципе не может существовать такого положения, чтобы какое-либо вещество в определенных условиях было бы не в состоянии взаимодействовать с порождаемым им нанополем.
Следовательно, все рассуждения и выводы об электрическом происхождении магнетизма являются необоснованными. Истинно простое магнитное явление реально существует. Как и всякое простое явление, оно специфично и неповторимо и поэтому не может быть сведено ни к какому другому явлению, в том числе к электрическому. Вместе с тем имеется органическая связь между магнитным, электрическим, метрическим и всеми остальными простыми явлениями природы, что обусловлено наличием универсального взаимодействия. Благодаря этой связи наблюдаются эффекты взаимного увлечения явлений, в частности эффекты возникновения магнитного поля под действием электрического тока и электрического тока под действием магнитного поля. Эти эффекты с качественной и количественной сторон определяются с помощью третьего, четвертого, пятого и шестого начал ОТ.
В настоящее время физический механизм магнитного явления, его специфические свойства изучены недостаточно. Например, в работе [22, с.93] мною высказано предположение, согласно которому в природе существует особое простое магнитное вещество, порции (кванты) этого вещества входят в состав тончайших ансамблей (частиц), названные сатлонами (от английского subtle – тонкий, нежный, неуловимый, едва различимый, трудно уловимый). Циркуляция сатлонов в различных телах, включая элементарные частицы, и окружающем их пространстве создает все наблюдаемые магнитные эффекты. Эта гипотеза объясняет все известные особенности магнитного явления и позволяет предсказать новые специфические эффекты, не доступные для прежней теории. Некоторые из этих экзотических магнитных прогнозов ОТ уже нашли экспериментальное подтверждение.
Сатлоны носятся в теле и вокруг него примерно по тем же траекториям, по которым выстраиваются железные опилки. Наличие двух различных полюсов у магнита объясняется не разными знаками магнитного вещества, а фактом входа или выхода сатлонов из тела. Магнитные свойства тела сильно зависят от характера движения сатлонов и, возможно, от их структуры. Например, интересно проявляет себя магнетизм при взаимодействии двух параллельных проводников
Существование самостоятельных вещественных носителей магнетизма и наличие у сатлонов массы (размеров) доказывается с помощью двух простейших опытов. Первый из них соответствует парадоксу Бьюли, суть этого парадокса сводится к следующему [62].
Предположим, что имеется широкий плоский магнит. Если один из его полюсов, например северный, перемещать возле проводника, замкнутого на гальванометр, то в последнем возникнет ток. Если далее по другую сторону проводника расположить другой точно такой же магнит с северным полюсом, обращенным к первому, и двигать одновременно оба магнита в ту или другую сторону, не изменяя расстояния между ними, то тока в проводнике не будет, ибо суммарная напряженность магнитного поля между двумя одноименными полюсами равна нулю: по существующим представлениям, силовые линии, идущие навстречу друг другу, взаимно погашаются.
Однако, если попытаться двигать один магнит в одну сторону, а другой - в другую, противоположную, то гальванометр зафиксирует двойной ток. Это значит, что за магнетизм ответственны не воображаемые силовые линии, а реальные носители магнетизма. В первом случае они создают одинаковые по величине, но противоположно направленные увлеченные токи, которые, вычитаясь, дают нуль; во втором - увлеченные токи совпадают по направлению и поэтому суммируются, хотя напряженность магнитного поля между полюсами по-прежнему остается равной нулю. Иными словами, в рассматриваемом опыте гасятся не потоки магнитных частиц-сатлонов, а увлеченные ими электрические токи. Становится понятной крайняя условность трактовки Фарадеем магнитного и электрического полейте помощью силовых линий (трубок).
Этот опыт был осуществлен в самых различных вариантах. Он хорошо удается как с постоянными магнитами, так и с электромагнитами. Измерения удобно проводить посредством баллистического гальванометра, позволяющего за краткое время перемещения магнитов точно фиксировать количество протекающего электричества (из совместной работы с аспирантом В.М. Леутиным).
Второй опыт заключается во вращении вокруг продольной оси постоянного магнита, имеющего форму цилиндрического кольца или таблетки, который намагничен вдоль своей оси. Вначале измеряется напряженность магнитного поля вблизи неподвижного магнита. Затем он приводится в быстрое вращение со скоростью 20-30 тысяч и более оборотов в минуту, например, с помощью одного из моторчиков, описанных в гл. XXII. При этом напряженность в данной и других точках изменяется вследствие деформации траекторий движения сатлонов. Траектории деформируются под действием центробежных сил, развиваемых массой сатлонов. При осуществлении этого эксперимента важно не забывать применить заземленный магнитный экран, чтобы включенный моторчик не повлиял на показания датчика, с помощью которого фиксируется напряженность магнитного поля (из совместной работы со студентом В.А. Вейником). Результаты похожего опыта приведены в работе [2, с.69].
Описанные два опыта хорошо подтверждают высказанную ранее мысль о самостоятельности магнитного явления и о существовании у специфических носителей магнетизма (сатлонов) массы (размеров).
Наблюдаемая тесная связь между магнитным и электрическим явлениями объясняется, как уже отмечалось, наличием эффектов взаимности и увлечения. Аналогичная связь существует между всеми истинно простыми явлениями. Именно поэтому в ходе исторического развития науки удалось разработать различные теории, в которых одни явления более или менее успешно подменяются другими. Примерами могут служить электрическая теория магнетизма (Эрстед, Ампер, Био и Савар), кинетическая (Бернулли, Больцман, Клаузиус, Максвелл), электрическая (Друде, Лоренц) и волновая (Дебай) теории теплоты и теплопроводности и т.д. Однако теперь должно быть ясно, что о каждом простом явлении целесообразно говорить на его собственном родном языке [21, с.34].