Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

4.2.2. Иррациональность физических величин

Международная система единиц измерения физических величин СИ стала результатом соглашения физиков (XI Генеральная конференция по мерам и весам, 1960 г). Она ввела семь основных и две дополнительные единицы, из которых образуются все остальные. Основные единицы: длина - L (метр), масса - M (килограмм), время - T (секунда), сила электрического тока - I (ампер), термодинамическая температура -К (кельвин), количество вещества- n (моль) и сила света - I (кандела). Система единиц позволила взаимно согласовать физические формулы, но допустила к использованию все «фамильные единицы» и единицы, не имеющие физического смысла. Особенно это проявилось в величинах, введённых для описания электромагнитных явлений. Техническое понятие сила тока стало основной единицей, что привело к сложным выражениям других физических величин. Большинство из них, так же как и сила тока ампер иррациональные и поэтому не имеют физического смысла. Имена учёных скрывают этот парадокс. Такова фетишизация явлений. Физики, не зная, что такое заряд, назвали его кулоном, а, поделив на некую идеальную сущность,- время (см. 2.1), назвали силой тока - ампером.

Заменим названия-фетиши выражениями через сочетание трёх основных единиц - длина (L, м), масса (M, кг), время (T, с). Исходя из закона Кулона для силы взаимодействия двух зарядов, легко определить физическую размерность ампера в системе СИ: I = [M1/2L3/2 T-2]. Это означает корень квадратный из массы, умноженной на корень квадратный из длины в кубе и поделённой на время в квадрате. Какой студент, уж не говоря об учёных, сможет представить, что такое сила тока?! Оказывается, именно физические единицы измерения величин, лишённые фамилий, позволяют приблизиться к пониманию электромагнитных явлений.

Заряд, а не его движение - ток, должен был рассматриваться как первичная единица. Многократно и разными методами измеренный заряд Q электрона в единицах системы СИ равен
1,602177·10-19 кулон, который тоже выражается через корни квадратные: кулон = [M1/2L3/2Т-1]. Природа вряд ли «мыслит» математическими формулами, и потому понятие заряд, в котором масса и объём выражены как корни квадратные, не имеет физического смысла. А если назвать зарядом квадрат этого выражения: Z = Q2, [ML3Т-2]? Тогда проявляется некий физический смысл: [масса·скорость в квадрате·расстояние] или [энергия·расстояние], или [энергия·(объём/
поверхность)].

Заряд Z = Q2 - физически соответствует доле энергии в объёме частицы, приходящейся на единицу поверхности.

В среде ДУХ такое представление заряда, объясняющее его физические свойства, было обосновано в гл. 3.2. Теперь рассмотрим основные физические единицы измерения электромагнитных величин в рамках теории электромагнетизма. Заменим единицу силы тока в системе СИ ампер на её эквивалент, выраженный в основных единицах: I = M1/2L3/ 2T-2 , и рассмотрим квадратичные варианты её и других единиц СИ (табл. 4.3).

Таблица 4.3. Единицы измерения электромагнитных физических величин [91]

Наименование единицы

Определение единицы измерения

 Размерность в  СИ и СИ-М (физический  смысл)

Квадратичный физический эквивалент, возможный физический смысл

Сила электрического тока

Производная по времени от электрического заряда, переносимого сквозь поверхность,- ампер

I= M1/2L3/2T -2 - (???)

I2=ML3/T4

Энергия·ускорение (?), сила·скорость2 (?)

Электрический заряд

Произведение силы тока на время, - кулон

Q= TI = M1/2L3/2T -1 - (???)

Z =Q2= ML3/T2

Энергия·(объём / поверхность) или сила·поверхность

Электрическое напряжение

Отношение мощности постоянного тока к силе тока, вольт

U=L2MT-3I-1 = L1/2M1/2T -1 - (???)

U2=LM/T2

Сила или энергия / расстояние = градиент энергии

Напряжённость электрического поля

Отношение силы, действующей на заряд к этому заряду, - вольт на метр

E=LMT-3I-1 =
L-1/2M1/2T -1 - (???)

E2= M/(L T2)

Энергия/объём = плотность энергии

Поток электрического смещения

Сумма зарядов внутри замкнутой поверхности, - кулон

Ψ =TI= M1/2L3/2T -1 - (???)

Ψ 2= ML3/T2

Энергия· (объём/ поверхность) или суммарный заряд

Электрическое смещение

Отношение потока электрического смещения к площади элемента поверхности - кулон на квадратный метр

D=d Ψ/dS =

 L-2TI =
L-1/2T-1M1/2
(???)

D2=M/(LT2) - Энергия/объём = плотность энергии

Электрическое сопротивление

Коэффициент пропорциональности между напряжением и силой тока, - ом

R=L2MT -3I-2 = L-1T (1/скорость)

 R2= T2/ L2 - (1/скорость2)

Электрическая проводимость

Обратная величина сопротивлению, - сименс

G =L-2M-1T3I2 = LT-1- (скорость)

G2 = L2/T2

Скорость2 или Энергия/массу

Электрическая ёмкость

Коэффициент пропорциональности между зарядом и напряжением конденсатора - фарад

С = L-2
M-1T4I2 = L (длина)

L2 - площадь

Напряжённость магнитного поля

Величина, характеризующая магнитное поле, измеряемая в центре длинного соленоида при токе по нему 1 ампер, - ампер на метр

H=L-1I = M1/2L1/2T -2- (???)

H2 = ML/T4 (???)

Магнитный поток

Величина, при убывании которой до нуля в сцеплённой электрической цепи с сопротивлением 1 ом проходит 1 кулон электричества, вебер

Q = L2MT -2I-1 = L1/2M1/2 - (??)

Q2= LM

Масса· расстояние

Магнитная индукция

Отношение магнитного потока к площади сечения, через которую он проходит, - тесла

В = MT -2I-1= M1/2L-3/2 - (??)

В2 = M/L3

Плотность массы

Магнитный момент (амперовский)

Произведение силы тока в контуре на площадь, ограниченную им, - ампер на квадратный метр

pm-А = L2I = M1/2L7/2T -2 - (???)

pm2 = ML7T -4

(???)

Магнитный момент (кулоновский)

Нет определения,- вебер на метр

pm-К = L3MT -2I-1 = M1/2L3/2

pm2 = ML3

Масса·объём

Индуктивность

Коэффициент пропорциональности между магнитным потоком, сцепленным с контуром, и силой тока в нём, - генри

L=L2MT -2I-2 = T2L-1- (1/ускорение)

L2 = T4/ L2

(???)

Магнитное сопротивление

Коэффициент пропорциональности между магнитным потоком и магнитодвижущей силой, - 1/генри

Fm =L-2M-1T2I2 =LT -2- (ускорение)

Fm2 = L2/T4

(???)

Физические понятия и единицы их измерения, которые вводились более века назад, на заре изучения явлений были основаны на зачаточном знании об изучаемых явлениях. Оставшись без изменения в настоящее время, эти атавизмы незнания вызывают сомнения в необходимости введения такого множества «непонятных понятий». Конкретные примеры:

  • Ø Отсутствовало и продолжает отсутствовать в теории и практике электромагнетизма физическое понимание заряда, тока, электрического и магнитного полей. Основная единица системы СИ, через которую выражаются все остальные единицы - сила электрического тока - иррациональна и не имеет физического смысла. Такими же оказываются и все её производные электрические и магнитные единицы (амперовский магнитный момент, индуктивность и др.).
  • Ø Определения физических величин вводились без понимания процессов, а просто как технические характеристики (напряжённость магнитного поля - величина, измеряемая в центре длинного соленоида; магнитный поток - величина при убывании которой до нуля в сцепленной электрической цепи проходит ток; поток электрического смещения равен сумме зарядов внутри поверхности, а электрическое смещение - отношение этой суммы зарядов к площади поверхности и т.д. ).
  • Ø Единица измерения и она же в знаменателе имеют разные названия (сименс = 1/ом).
  • Ø Производные единицы, введённые как коэффициенты пропорциональности между величинами, имеют не соответствующую названию размерность (электрическое сопротивление - скорость-1, электрическая ёмкость - длина, магнитное сопротивление - ускорение) или совсем не имеют физического содержания даже в квадратичном варианте заряда (магнитный момент, индуктивность).
  • Ø Взаимообратные величины оказываются коэффициентами пропорциональности между разными величинами, например, индуктивность (генри) - коэффициент пропорциональности магнитного потока силе тока, а магнитное сопротивление (генри-1) - коэффициент между магнитным потоком и магнитодвижущей силой.
  • Ø Одна и та же единица измерения оказывается у совершенно разных физических величин. Например, напряжённость электрического поля, измеряемая в вольтах на метр, оказывается аналогом электрического смещения, измеряемого в кулонах на квадратный метр, но они имеют одну непонятную физическую размерность: L-1/2T-1M1/2. Зато в квадратичном варианте это оказывается доступная пониманию единица - плотность энергии, что, вероятно, подтверждает и единство самих физических величин.
  • Ø Одно и тоже физическое содержание введено под разными названиями: заряд и поток электрического смещения; напряжённость электрического поля и электрическое смещение.
  • Ø Электрический заряд - кулон, иррациональное понятие в физических единицах, - не может соответствовать естествознанию. Если же понятие заряд отнести к кулону в квадрате, то появляется смысл его физического представления как воздействия: энергия в объёме, отнесённая к единице поверхности этого объёма, или интеграл от силы по поверхности сферы вокруг материальной частицы.

В отличие от принятых единиц измерения электрических величин, как правило, иррациональных, введение их квадратичных аналогов позволяет представить их физический смысл. Большая часть этих единиц каким-то образом связана с энергией и расстоянием. При этом, размерность расстояния представляет отношение объёма к поверхности, что является важнейшей характеристикой элементарной частицы в системе ДУХ. Представленное в гл. 3.2 понятие «заряда» как двуединой сущности приводит к коренному изменению его практического восприятия и физического описания.

Заряд по свойствам квадратичен, потому что скорости вращения вокруг двух осей в пространстве складываются векторно, то есть выражаются как сумма квадратов скоростей. Поэтому для того, чтобы приблизиться к пониманию физического смысла, следует ввести «квадратичный заряд» - Z = ML3T -2. Этот заряд, не как физический объект, а как действие, должен стать коренным понятием в электродинамике.

Единицы измерения магнитных величин, также иррациональны. Часть из них имеют неопределённый физический смысл также и в квадратичном варианте (напряжённость магнитного поля, амперовский магнитный момент, индуктивность, магнитное сопротивление). Например, выражения для энергии электромагнитного поля: Uэл-маг = Н· pm-К = B· pm-А . Выражение Uэл-маг = Н· pm-К , где Н - напряжённость магнитного поля (размерность M1/2L1/2T -2), а pm-К -кулоновский магнитный момент (размерность - M1/2L3/2), представляет произведение не понятных величин, которое даёт в результате энергию. Аналогично, не имеют физического смысла и значения B и pm-А во втором выражении. Хотя магнитная индукция в квадрате В2 по размерности представляет плотность массы, а амперовский магнитный момент pm-А2 в квадрате имеет не понятную размерность (произведение массы на длину в седьмой степени и делённую на время в четвёртой степени), их произведение даёт размерность энергии в квадрате.

Расчёт энергии поля оказывается подгонкой из физически не определённых понятий. Вероятно, введение в физику подобных величин может служить как некая характеристика взаимодействия с электричеством, но не является реальной характеристикой явления. В Природе такие явления отсутствуют. Тот факт, что в квадратичном варианте некоторые магнитные единицы (магнитный поток, магнитная индукция, кулоновский магнитный момент) оказываются связанными с массой, служит свидетельством наличия такой связи, и эти магнитные величины реально отражают природу взаимодействия ДУХ-масса. Магнитные силы не зависят от массы магнита, но отражают количество массовых частиц, ориентированных вдоль определённой оси. Чем больше таких ориентированных частиц, тем больший поток однонаправленных вихрей создаётся в среде ДУХ. Плотность этих вихрей мы интерпретируем как магнитную индукцию.

Магнитная индукция в квадрате - В2 имеет размерность M/L3, что соответствует плотности (масса в единице объёма). Это можно интерпретировать, как плотность однонаправленных вихрей среды, что вполне соответствует представлениям Фарадея о плотности силовых линий. В среде ДУХ плотность вихрей должна характеризоваться их размером. Рассмотрим, например, атом. Первые электронные орбиты, находящиеся в сильном поле ядра должны быть разделены вихревым движением среды большей плотности, то есть с малым диаметром вихрей. В дальних от ядра атома орбитах электронов напряжённость поля и плотность вихрей меньше, сами вихри большего размера и расстояния между орбитами тоже должны возрастать. Так представление о вихревой среде ДУХ позволяет объяснить упорядоченность орбит в атоме и пояснить физический смысл некоторых величин в теории электромагнетизма.

Для того, чтобы вписать физику в естествопонимание следует отказаться от догматов измерения чего-то, не имеющего физического смысла, которые возникли на самом первом этапе развития науки об электромагнетизме. Реформа физических единиц - сложный процесс, но, вероятно, пора начинать учить студентов на уровне понимания, а не запоминания формул. Когда на это решатся Академии наук? Кто попытается создать учебное пособие по естествопониманию, в котором и электричество, и магнетизм, и электромагнитные волны всех диапазонов смогут объединиться в простой интерпретации движения среды - Действие, Упорядочивающее Хаос?


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252