<<
>>

7.2. Обсуждение модели излучения Уилера-Фейнмана

В данном параграфе я позволю себе обнародовать критическую оценку модели излучения Уилера и Фейнмана. Прежде всего, авторы этой концепции утверждают, что из исходной симметричной суммы опережающих и запаздывающих потенциалов удается вывести в итоге правильное результирующее соотношение, в котором (в согласии с опытом) остаются лишь запаздывающие слагаемые. Должен к стыду своему честно признаться, что формальное доказательство этого факта (как в оригинальной статье, так и в изложении других авторов) не показалось мне ни ясным, ни бесспорным.

Между тем опережающие потенциалы привлекаются не столько с целью добиться формальной симметрии решения во времени как таковой, сколько для того, чтобы объяснить так называемое радиационное трение обратным действием вторичных зарядов (поглотителей)

7. Время, пространство и излучение

97

на первичный (излучающий), а не "самодействием электрона" по Лоренцу. Именно в успехе такого объяснения и кроется привлекательность гипотезы Уилера-Фейнмана. А нельзя ли соединить такой механизм обратной связи с традиционным использованием одних только запаздывающих потенциалов?

Анализ рассуждений Уилера и Фейнмана показывает, что они оперируют с сугубо стационарным процессом электромагнитных колебаний, используя разложение поля в ряд Фурье по отдельным гармоникам. Этот прием, во всяком случае, характерен для первых двух из четырех альтернативных способов, с помощью которых указанные авторы приходят к окончательному результату. При таком подходе исходное электромагнитное воздействие не имеет во времени ни начала, ни конца, и каждый конкретно рассматриваемый период колебаний при соответствующем выборе фазы не отличим от любого другого, предшествующего ему или следующего за ним. Замечу, что аналогичный подход подразумевается и при традиционном рассмотрении, поскольку подсчет силы радиационного трения основан на оценке мощности стационарного излучения, т.е. на зависимости от частоты для равновесного (установившегося) процесса.

Таким образом, для обоснования механизма обратной связи достаточно, чтобы обратное гармоническое воздействие приходило к излучающему заряду в нужной фазе. Но такое обратное воздействие может создаваться не за счет реально опережающего воздействия, а за счет запаздывающего влияния поглотителя, удаленного на определенное расстояние от излучателя, причем очевидно, что это (выделенное) расстояние должно быть кратно длине волны.

А как быть с обратным воздействием от всех остальных поглотителей, которые расположены не в этих узловых точах? Я полагаю, что их суммарный вклад равен нулю. Действительно, рассмотрим любую пару таких точек, расположенных симетрично по обе стороны от узла. В силу строгой нечетности синусоиды фазы приходящей от них к излучателю реакции противоположны и поэтому взаимно компенсируют друг друга.

Если принять такую интерпретацию, то конкретный механизм возникновения радиационного трения, предложенный Фейнманом, утрачивает всякие элементы мистики и становится адекватным природе вещей.

Следует отметить, что сам факт существования реакции, т.е. обратной связи, совершенно не обязательно должен связываться с наличием опережающего воздействия. Скорее, напротив. Так, сила Fmp обычного механического трения возникает, как физическое следствие внешней движущей силы F, и никоим образом не является опережающей. Учет трения производится заменой закона движения Ньютона а = F/m на а = (F - Fmp)/m, где а - ускорение, т - масса тела.

Скорректированное выражение показывает, что реальное ускорение оказывается меньше потенциально возможного из-за потери энергии вследствие реакции.

Что касается электромагнитных явлений, то процесс излучения в пространстве имеет глубокое и неслучайное внутреннее сходство с распространением сигнала в электрической цепочечной схеме или в длинной линии. Поэтому учет радиационного трения аналогичным образом может быть осуществлен в эквивалентной электрической схеме замещения путем перехода в законе Ома от величины тока / = E/z к величине i = (Е — lJpad)/z. Здесь Е - внешняя электродвижущая сила (в реальности обусловленная механическими колебаниями первичного излучающего заряда), z - импеданс вакуума (477 Ом). Слагаемое Upad , ответственное за радиационное трение, может быть интерпретировано как падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника, который, таким образом, является не идеальным. Реальный ток оказывается меньше потенциально возможного из-за потери энергии вследствие реакции.

Возможность существования колебаний в пространстве часто воспринимается как само собой разумеющийся факт. В действительности это требует наличия специфической среды, заполняющей пространство. Такая среда обладает способностью (выраженной строго количественно) запасать, возвращать и передавать с конечной скоростью далее энергию электромагнитного поля, и притом с определенными типом и степенью инерционности, что и приводит к появлению колебаний, стоячих, прямых и отраженных бегущих волн.

98

7. Время, пространство и излучение

Трактовка радиационного трения как обычной (не опережающей в истинном смысле этого слова) реакции имеет глубокий физический смысл еще по одной причине. Эта реакция, как известно, описывается уравнением третьего порядка по координате колеблющегося заряда. В случае стационарного гармонического колебания это, как и для членов первого порядка, приводит, в полном соответствии с действительностью, к необратимой потере активной энергии.

Хотел бы дополнительно обратить внимание читателя на следующую непоследовательность, присущую, как мне кажется, модели Уилера-Фейнмана. Авторы этой модели, с одной стороны, говорят о прямом межчастичном взаимодействии, а с другой стороны (при описании этого взаимодействия) учитывают наличие промежуточной среды и соотвествующего показателя преломления. Хотя зависимость от величины этого показателя при бесконечном радиусе поглощающей среды, как мы видели, исчезает, но он играет важную роль, если этот радиус конечен.

Добавлю, что учитывая потери энергии на радиационное трение для первичного излучателя, авторы модели совершенно не затрагивают вопрос о подобных потерях энергии для вторичных зарядов (поглотителей). Если этот фактор учитывать, получается, что среды без поглощения не бывает (что, видимо, сущая правда). Более того, фактор рассеяния энергии вследствие обратного воздействия введен Уилером и Фейнманом "руками", вне рамок волнового уравнения, поскольку это уравнение выводится из уравнений Максвелла для области, свободной от зарядов. Учет зарядов и их взаимодействия должен привести - в принципиальном плане - к замене обычного волнового уравнение на более сложное, а его решение должно будет содержать, в том числе, полное описание обратного влияния зарядов на излучатель и эффекта радиационного трения.

<< | >>
Источник: М. X. Шульман. ПАРАДОКСЫ, ЛОГИКА И ФИЗИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ВРЕМЕНИ Москва 2006-2011. 2011

Скачать готовые ответы к экзамену, шпаргалки и другие учебные материалы в формате Word Вы можете в основной библиотеке Sci.House

Воспользуйтесь формой поиска

7.2. Обсуждение модели излучения Уилера-Фейнмана

релевантные научные источники: