Где ошиблись Ландау, Гинзбург, Ахиезер и Тамм

Разговоры на отвлеченные темы

Модераторы: morozov, mike@in-russia

Ответить
Fedor

Где ошиблись Ландау, Гинзбург, Ахиезер и Тамм

Номер сообщения:#1   Fedor » Сб дек 20, 2008 14:34

Прежде чем начать рассмотрение этого вопроса, мы должны дать официальную трактовку по поводу того, что в настоящее время называют уравнениями Максвелла.
Для этого обратимся к монографии известного специалиста в области электродинамики [1], и дадим выдержку из этой монографии без всяких купюр. На странице 204 читаем:
?Система четырёх уравнений

$$
div\vec D = 4\pi \rho ,^{} rot\vec H = \frac{{4\pi }}
{c}\vec j + \frac{1}
{c}\frac{{\partial \vec D}}
{{\partial t}}_{} _{} (1)
$$

$$
div\vec B = 0,_{} rot\vec E + \frac{1}
{c}\frac{{\partial \vec B}}
{{\partial t}} = 0_{} _{} (2)
$$

известных под названием уравнений Максвелла, составляют основу всей электродинамики. В сочетании с выражением для силы Лоренца и вторым уравнением движения Ньютона эти уравнения дают полное описание динамики заряженных частиц, взаимодействующих с электромагнитным полем (см. параграф 9 настоящей главы и гл. 10 и 12). Для макроскопического описания динамических характеристик среды, состоящей из большого количества атомов, используются кроме того, материальные уравнения, связывающие $$
\vec D,\vec j,\vec E,\vec H,\vec B
$$ например, $$
\vec D = \varepsilon \vec E,_{} _{} \vec j = \sigma \vec E,_{} _{} \vec B = \mu \vec H
$$ для изотропного магнитного диэлектрика с конечной проводимостью). При написании уравнений Максвелла использованы те же единицы, что и в предыдущих главах, а именно гауссова система единиц? (конец цитаты).

Таким образом, материальные уравнения Максвелла для рассмотренного случая приобретают вид:

$$
div\vec E = \frac{{4\pi \rho }}
{\varepsilon },^{} rot\vec H = \frac{{4\pi \sigma }}
{c}\vec E + \frac{\varepsilon }
{c}\frac{{\partial \vec E}}
{{\partial t}}(3)
$$

$$
div\vec H = 0,_{} rot\vec E + \frac{\mu }
{c}\frac{{\partial \vec H}}
{{\partial t}} = 0(4)
$$
Посмотрим на второе уравнение системы (3). Видно, что в его правой части имеются только две составляющие тока. Активная составляющая, обусловленная активной проводимостью

$$
\sigma = \frac{{ne^2 \tau }}
{m}(5)
$$

и реактивная проводимость, представляющая емкостной ток, или как его принято называть ток смещения.
На этой точке замерзания и просуществовали уравнения Максвелла со времени их написания автором.
Если считать, что в рассматриваемом пространстве отсутствуют не скомпенсированные заряды, то дивергенция в соотношении (3) тоже будет равна нулю.
Перепишем эти уравнения в системе СИ, опустив дивергенции.

$$
rot\vec E = - \mu \frac{{\partial \vec H}}
{{\partial t}}(6)
$$

$$
rot\vec H = \sigma \vec E + \varepsilon \frac{{\partial \vec E}}
{{\partial t}}(7)
$$

Соотношение (7) можно переписать и по-другому. Поскольку два члена, стоящие в правой части соотношения (7) представляют собой плотности токов проводимости и смещения, то мы можем записать суммарный ток:

$$
rot\vec H = \vec j_\sum = \vec j_\sigma + \vec j_\varepsilon (8)
$$

где

$$
\vec j_\sigma = \sigma \vec E(9)
$$

представляет активную плотность тока, ответственную за тепловые потери, а


$$
\vec j_\varepsilon = \varepsilon \frac{{\partial \vec E}}
{{\partial t}}(10)
$$

представляет реактивный ток, который Максвелл назвал током смещения, и который подобен току, протекающему в емкости в элементах с сосредоточенными параметрами.
В таком убогом виде и просуществовали материальные уравнения Максвелла (6-7) вплоть до появления работ [2-3] http://arxiv.org/abs/physics/0402084 .
На мысль о модификации уравнения (7) навело то обстоятельство, что в нём не был учтён тот факт, что, например, в сверхпроводниках заряды могут двигаться вообще без трения. Плотность тока для этого случая может быть найдена из уравнения движения свободно движущегося электрона.

$$
m\vec a = - e\vec E(11)
$$

то для плотности тока сразу получаем

$$
\vec j_L = \frac{1}
{{L_k }}\int {\vec Edt} (12)
$$

где

$$
L_k = \frac{m}
{{ne^2 }}(13)
$$

кинетическая индуктивность свободных электронов.
Видно, что плотность тока, определяемая соотношением (12), представляет индуктивный ток, подобный тому, как это имеет место в индуктивности в цепях с сосредоточенными параметрами.
Если представить все три плотности тока в виде векторной диаграммы, то подобно тому, как это имеет место в цепях с сосредоточенными параметрами, мы получим три вектора. При этом индуктивный ток будет отставать от активного на 90 градусов, а ёмкостной ток буде опережать активный на такую же величину.
Таким образом, второе уравнение Максвелла принимает следующий вид:

$$
rot\vec H = \vec j_\sum = \sigma \vec E + \varepsilon _0 \frac{{\partial \vec E}}
{{\partial t}} + \frac{1}
{{L_k }}\int {\vec Edt} (14)
$$

Обратим внимание на то, что в таком явном виде уравнение Максвелла для проводников до появления работы [1], а также http://arxiv.org/abs/physics/0402084 никто не записывал.
Если сделать замены $$
\sigma = \frac{1}
{R},\varepsilon _0 = C,L_k = L,E = U
$$ то мы получим ток, протекающий через параллельный резонансный контур, состоящий из параллельно включенных емкости, индуктивности и проводимости, к которому приложено заданное напряжение. Вот почему мы говорим, что процессы, протекающие в цепях с сосредоточенными параметрами полностью эквивалентны процессам в материальных среда. При этом, конечно, такое соответствие имеет место только тогда, когда можно пренебречь пространственными вариациями напряжённости электрического поля.
Из соотношения (14) видно, что так точно, как и в резонансном параллельном контуре в материальной среде, являющейся проводником, течет три вида токов: активный, емкостной и индуктивный. Соотношение (14) годиться для описания всех возможных временных спектров прикладываемых к среде электрических полей, включая и постоянный ток, а также переменные поля, начиная от гармонических, и кончая полями с любой их зависимостью от времени. Единственным условием является возможность их дифференцирования и интегрирования. Физики привыкли для решения физических задач пользоваться комплексным представлением. Но это лишь один частный случай, когда речь идёт о гармонических полях. Если же закономерность зависимости полей от времени другая то, чтобы использовать комплексный метод, необходимо раскладывать эти поля в ряд Фурье. В этом ограниченность указанного метода. В соотношении (14) этих ограничений нет.
Если к соотношению (14) добавить первое уравнение Максвелла, то мы поучим вещественные уравнения для проводников, описывающее все возможные процессы, протекающие в проводниках:
$$
rot\vec E = - \mu _0 \frac{{\partial \vec H}}
{{\partial t}}(15a)
$$
$$
rot\vec H = \sigma \vec E + \varepsilon _0 \frac{{\partial \vec E}}
{{\partial t}} + \frac{1}
{{L_k }}\int {\vec Edt} (15b)
$$

Укажем, что возможности этой системы уравнений гораздо шире, чем, если бы мы записали её в комплексном представлении. Например, из неё сразу следуют феноменологические уравнения сверхпроводящего состояния ? уравнения Лондонов. Из этих уравнений сразу, при определённых граничных условиях, следует такое новое физическое явление, как поперечный плазменный резонанс в незамагниченной плазме http://arxiv.org/abs/physics/0506081 .
Для гармонических полей система уравнений (15) описывает плоскую электромагнитную волну.
И вот на этом этапе рассмотрения и Ландау, и Гинзбург, и Ахиезер, и Тамм делают грубую терминологическую и физическую ошибку, которая способствовала внедрению в физику метафизического понятия диспергирующей (зависящей от частоты) диэлекпрической проницаемости проводников (плазмы) (ДДПП). В чём она заключается?
Будем считать, что электрическое поле меняется по гармоническому закону.

$$
E = E_0 \sin \omega t(16)
$$

Тогда второе уравнение системы (15) можно переписать следующим образом:

$$
j_\sum = \sigma E_0 \sin \omega t + \varepsilon _0 \omega E_0 \cos \omega t - \frac{1}
{{\omega L_k }}E_0 \cos \omega t(17)
$$

Обратите внимание, что последние два члена соотношения (17) описываются одной и той же временной функцией. Однако, в связи с тем, что перед последним членом правой части стоит знак минус, ясно, что фазы этих составляющих плотностей токов сдвинуты на 180 градусов. И это вполне естественно, т.к., так точно как и в элементах с сосредоточенными параметрами, ёмкостной и индуктивный ток всегда сдвинуты на 180 градусов. Если взять единичный объем рассматриваемой среды и провести аналогию с параллельным колебательным контуром, то можно заключить, что резонансная частота такого контура будет определяться соотношением

$$
\omega _0 ^2 = \frac{1}
{{\varepsilon _0 L_k }}(18)
$$

Делая с учётом соотношения (18) соответствующие преобразования в (17), получаем

$$
j_\sum = \sigma E_0 \sin \omega t + \varepsilon _0 \left( {1 - \frac{{\omega _0 ^2 }}
{{\omega ^2 }}} \right)\omega E_0 \cos \omega t(19)
$$

И вот, наконец, указанные учёные объявляют величину

$$
\varepsilon (\omega ) = \varepsilon _0 \left( {1 - \frac{{\omega _0 ^2 }}
{{\omega ^2 }}} \right)(20)
$$

диспергирующей диэлектрической проницаемостью плазмы [4-7]
Но в электродинамике диэлектрическая проницаемость вводиться только в диэлектриках на основании вполне детерминированных процедур при помощи введения вектора поляризации, который предполагает наличие градиентов плотности зарядов. Но, как показано в работе того же Ахиезера [6], при распространении плоской волны, описываемой соотношениями (15) в проводящей среде отсутствуют градиенты пространственного заряда.
Заметим, что таким точно образом мы могли бы ввести и другое метафизическое понятие, а именно, диспергирующую кинетическую индуктивность

$$
j_\sum = \sigma E_0 \sin \omega t - \frac{{\left( {\frac{{\omega ^2 }}
{{\omega _0 ^2 }} - 1} \right)}}
{{\omega L}}E_0 \cos \omega t(21)
$$

где

$$
L_k (\omega ) = \frac{{L_k }}
{{\left( {\frac{{\omega ^2 }}
{{\omega _0 ^2 }} - 1} \right)}}(22)
$$
Конечно соотношения (20) и (22) никакого отношения к физическим понятиям диэлектрической проницаемости или индуктивности не имеют. Это сборные параметры, которые представляют комбинацию физических величин, которые действительно представляют такие физические величины, как диэлектрическая проницаемость вакуума и удельная кинетическая индуктивность носителей зарядов, и эти величины от частоты не зависят.
В чем опасность такой терминологической ошибки, связанной с подменой понятий. Она заключается, прежде всего, в том, что в сознании нескольких поколений физиков укоренилось устойчивое метафизическое мировоззрение о том, что такой физический параметр как диэлектрическая проницаемость может зависеть от частоты. И главная беда в том, что эту ошибочную точку зрения они пытаются перенести и на диэлектрики, искренне веря в то, что и диэлектрическая проницаемость диэлектриков может зависеть от частоты. Если сейчас спросить любого физика, зависит ли диэлектрическая проницаемость диэлектрика от частоты, каждый ответит, что зависит. В этом и кроется основное заблуждение, которые внедрили в физику Ландау, Гинзбург, Ахиезер, Тамм и их последователи. На эти мои слова все физики также единодушно ответят, что я несу полнейшую чепуху, т.к. явный пример с преломляющими способностями призмы ни о чём другом свидетельствовать не может, как о зависимости диэлектрической проницаемости от частоты. Я долго воздерживался от этих слов, но всё-таки должен их сейчас произнести. Большего преступления перед физикой, как внедрение в умы целых поколений физиков таких понятий и, в частности, понятия дисперсии материальных параметров придумать трудно. Я думаю, что это одно из величайших заблуждений физики за последнее столетие http://www.sciteclibrary.ru/cgi-bin/yab ... 840601/0#0 http://www.dubinushka.ru/forums/index.p ... opic=14889


Литература.

1.Дж. Джексон. Классическая электродинамика М.: Мир,1965 ? 702 с
2. Менде Ф. Ф. Существуют ли ошибки в современной физике. Харьков, Константа, 2003.- 72 с. ISBN 966-7983-55-2
3. Менде Ф. Ф. Непротиворечивая электродинамика. Харьков, НТМТ, 2008, ? 153 с. ISBN 978-966-8603-23-5
4.Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Электродинамика сплошных сред. М: Физматгиз, 1973.- 454 с.
5.Гинзбург В.Л. Распространение электромагнитных волн в плазме. ? М.: Наука. 1967 г. - 684 с.
6. Ахиезер А. И. Физика плазмы М: Наука, 1974 ? 719 с.
7. Тамм И. Е. Основы теории электричества М.: Наука, 1989 ? 504 с.

Fedor

Re: Где ошиблись Ландау, Гинзбург, Ахиезер и Тамм

Номер сообщения:#2   Fedor » Пн фев 09, 2009 23:59

Ошибочную концепцию частотной дисперсии диэлектрической проницаемости плазмы следует считать одним из величайших заблуждений электродинамики материальных сред. Распространение этой концепции на диэлектрики привело к ошибочной точке зрения о том, что и у диэлектриков диэлектрическая проницаемость зависит от частоты http://fmnauka.narod.ru/19/19.html

Fedor

Re: Где ошиблись Ландау, Гинзбург, Ахиезер и Тамм

Номер сообщения:#3   Fedor » Вт фев 10, 2009 0:07

Fedor писал(а):Ошибочную концепцию частотной дисперсии диэлектрической проницаемости плазмы следует считать одним из величайших заблуждений электродинамики материальных сред. Распространение этой концепции на диэлектрики привело к ошибочной точке зрения о том, что и у диэлектриков диэлектрическая проницаемость зависит от частоты http://fmnauka.narod.ru/19/19.html
Остаётся абсолютно непонятным, почему такую важную тему Морозов загнал в оффтопик. Наверное только потому, что в ней сказано, что у названных авторов имеются ошибки.

Аватара пользователя
Миныч
Сообщения: 404
Зарегистрирован: Сб фев 07, 2009 21:50
Откуда: Ногинск
Контактная информация:

Re: Где ошиблись Ландау, Гинзбург, Ахиезер и Тамм

Номер сообщения:#4   Миныч » Чт фев 19, 2009 19:03

Fedor писал(а):Остаётся абсолютно непонятным, почему такую важную тему Морозов загнал в оффтопик. Наверное только потому, что в ней сказано, что у названных авторов имеются ошибки.
Надо сказать спасибо, что вообще не удалил :)
Никто и не спорит, что у Ландау ошибок тьма, как, впрочем и у многих других.
Большего преступления перед физикой, как внедрение в умы целых поколений физиков таких понятий и, в частности, понятия дисперсии материальных параметров придумать трудно.
Ага, на колени и к стенке.

Дать Вам волю и в живых останутся одни иконы. :(((
А потом и они не ко двору окажутся.

Вообще-то эти споры об определениях ( а как их иначе назвать?) вызывают ассоциации о споре как надо чистить яйца, с тупого конца или с острого (надеюсь помните путешествия Гулливера?).
Если сейчас спросить любого физика, зависит ли диэлектрическая проницаемость диэлектрика от частоты, каждый ответит, что зависит.
Не любой, я, например, попрошу дать определение вначале. Можно дать такое определение, что будет зависеть, а можно дать такое, что зависеть не будет. Один выберет рога, другой копыта, по определению это будет научный спор о рогах и копытах.
1. Физики большие мастаки в подгонке теорий к фактам и фактов к теориям (Миныч).
2. Убеждения - более опасные враги истины, чем ложь (Ф. Ницше).
3. ВТСП: "здесь должен быть подземный ход" (Абдулла).
### Миныч: мой журнал ###

Fedor

Re: Где ошиблись Ландау, Гинзбург, Ахиезер и Тамм

Номер сообщения:#5   Fedor » Чт фев 19, 2009 23:25

Миныч писал(а):
Fedor писал(а):Остаётся абсолютно непонятным, почему такую важную тему Морозов загнал в оффтопик. Наверное только потому, что в ней сказано, что у названных авторов имеются ошибки.
Надо сказать спасибо, что вообще не удалил :)
Никто и не спорит, что у Ландау ошибок тьма, как, впрочем и у многих других.
Большего преступления перед физикой, как внедрение в умы целых поколений физиков таких понятий и, в частности, понятия дисперсии материальных параметров придумать трудно.
Ага, на колени и к стенке.

Дать Вам волю и в живых останутся одни иконы. :(((
А потом и они не ко двору окажутся.

Вообще-то эти споры об определениях ( а как их иначе назвать?) вызывают ассоциации о споре как надо чистить яйца, с тупого конца или с острого (надеюсь помните путешествия Гулливера?).
Если сейчас спросить любого физика, зависит ли диэлектрическая проницаемость диэлектрика от частоты, каждый ответит, что зависит.
Не любой, я, например, попрошу дать определение вначале. Можно дать такое определение, что будет зависеть, а можно дать такое, что зависеть не будет. Один выберет рога, другой копыта, по определению это будет научный спор о рогах и копытах.
Миныч, с интересом прочёл твои начальные телодвижения в науке. Но всё-таки так и не понял, чем же ты всю оставшуюся жизнь занимался. Или твоё трудоустройство затянулось на всю жизнь.
Если хочешь возражать против того, что написано в коментируемой тобой работе - возражай и убеждай, но только не морозовским способом.
С удовлетворением отметил, что ты просмотрел все мои работы. Ну и как?

С уважением, Менде.

Аватара пользователя
Миныч
Сообщения: 404
Зарегистрирован: Сб фев 07, 2009 21:50
Откуда: Ногинск
Контактная информация:

Номер сообщения:#6   Миныч » Пт фев 20, 2009 3:18

1. Чем я занимался не интересует никого, кроме спецслужб.
2. Возражать или поддакивать требует энергии и вдохновения, но на тему "диэлектрическая проницаемость" у меня нет ни первого, ни второго :(((
3. Люди предпочитают говорить на своем языке и не любят учиться языку новому, поэтому если Вы не перейдете на их язык, у Вас найдется мало собеседников.
4. Мы привыкли к ассоциациям, так нам удобнее жить. Например я, встретив слово "конденсатор", связываю тему не с наукой, а техникой. У науки есть научный язык, у техники технический. Если в тексте люди встречают и технический язык и научный, то обычно у научных читателей возникает подозрение, что инженер лезет не в свое дело, а у технических читателей возникает подозрение, что "учёный" лезет не в свое дело.

Отдельные исключения типа set (single electron transistor), Coulomb blockade transistor, погоду не меняют.

Инженеры, опровергая ученых, часто делают элементарные ошибки. Мой хороший знакомый радиоинженер, как-то стал катить баллон на теорему Котельникова и то, что она неверна, так как на опыте известно, что через телефонный кабель (модем) с полосой пропускания один килогерц можно передавать информацию со скоростью 100 кб/сек.

Он очень долго не хотел принимать мою мысль о том, что для канала связи важна еще вторая штука, такая как шумы, и что информация измеряется не в килогерцах, а в килобайтах.

Этот инженер в течение 20 лет считал, что теорема Котельникова неверна, а он сделал открытие, опровергнув академика экспериментально! Как Вы думаете, легко ли схватить удар, если на Ваше "опровержение" через двадцать лет кто-то походя укажет на антиопровержение?

Вы сами то уверены в том, что пишите?

Вот Фок в одной книге Ландау нашел несколько десятков ошибок, в том числе очень грубых. А Вы разве застрахованы от ошибок?

Напором заставить читать свои работы никого не заставишь :(((
Каждый автор нового решает эту проблему сам, но силой ее решить невозможно.

С уважением.
1. Физики большие мастаки в подгонке теорий к фактам и фактов к теориям (Миныч).
2. Убеждения - более опасные враги истины, чем ложь (Ф. Ницше).
3. ВТСП: "здесь должен быть подземный ход" (Абдулла).
### Миныч: мой журнал ###

Fedor

Номер сообщения:#7   Fedor » Ср фев 25, 2009 15:06

Уважаемый, Миныч.
С болшим вниманием прочёл Ваш пост. Естественно, от ошибок никто не застрахован, но, к счастью, теорему Котельникова я ошибкой не считаю. Моя судьба сложилась так, что, работая в академической организации, мне всю жизнь пришлось заниматься решением оборонных задач. Украинская Академия наук тем сильно и отличалась от Союзной, что здесь необходимо было внедрять науку в практику. А это ох как непросто.
Думаю, Ваша ошибка заключается в том, что Вы по старой советской традиции, когда АН СССР была неким политбюро от науки и высокомерно делила специалистов на учёных и технарей, а саму науку на фундаментальную и прикладную, придерживаетесь той же точки зрения. Скажите, пожалуйста, может ли специалист, который занимается созданием оборонной системы с ипользованием сверхпроводимости, не знать физику низких температур, квантовую механику, статфизику, термодинамику, электродинамику, радиофизику, электронику, радиотехнику, криогенную технику, электротехнику, наконец. Нет, не может. Но если вы создаёте систему, тем более военного назначения, то необходимо знать ещё большое количество технических дисциплин, начиная от сопромата и кончая технологией производства и громадным количеством нормалей, касающихся военной приёмки.
Те же люди, которые делят науку на прикладную и фундаментальную оказываются в подобных ситуациях в роли специалистов, одни из которых знают, что такое клизма, а другие знают, как её использовать.
У меня большое количество публикаций, опубликованных ещё в советское время (только монографий 5) и примерно четвёртая часть из них относятся к тем, которые в Вашем понимании относятся к фундаментальным вопросам физики сверхпроводников. Именно такое сочетание моих знаний позволило нам создавать военные системы, которых не было даже американцев. Это касается систем связи и навигационных систем. Монография же Менде Ф. Ф., Спицын А. И. Поверхностный импеданс сверхпроводников. Киев, Наукова думка, 1985.- 240 с., посвящённая вопросам электродинамики сверхпроводников до сих пор включена в программы учебных заведений, где читают соответствующие курсы.
Наряду с основной работой я много лет читал лекции на радиофизическом факультете ХГУ, поэтому стараюсь писать свои научные работы, чтобы их понимали и студенты.
Ещё раз акцентирую внимание на том, что я не приемлю то, что называю великодержавным научным шовинизмом, когда учёных делят на касты, это узковедомственный подход, который обычно преследует корыстные политические цели. Именно эти цели всегда преследовала АН СССР и преследует её преемница РАН http://fedorf.inauka.ru/
Часть научных работы, выложенных на моём сайте http://fmnauka.narod.ru/ можно рассматривать как альтернативные, но эта альтернативность плод не одного года раздумий и сомнений. К сожалению, часть из них, в частности последние две монографии, хакеры на моём сайте стерли, но в скором будущем они будут восстановлены.
Выскажу ещё одну точку зрения, которая Вам может не понравиться. Физика это ведь не самоцель, а лишь та наука, которая должна способствовать развитию прикладных наук, которые и являются основой материального производства.

С уважением.

Ответить

Вернуться в «Оффтопик»