Векторный электромагнитный потенциал - это первичное истинное поле частиц микромира (стр. 2 из 5)

(а)

, (б) . (4)

Таким образом, с точки зрения физического смысла векторные электромагнитные потенциалы непосредственно связаны с электрической и магнитной поляризациями, а потому их можно называть поляризационными потенциалами.

Тогда подстановка соотношения для магнитного векторного потенциала (4a) в уравнение вихря электрической напряженности (1а) приводит к известной формуле связи поля вектора указанной напряженности с магнитным векторным потенциалом [1]:

, (5)

описывающей закон электромагнитной индукции Фарадея. Здесь электрический скалярный потенциал:

принципиально не рассматривается, как не имеющий отношения к обсуждаемым в работе вихревым полям.

При аналогичной подстановке соотношения для электрического векторного потенциала (4б) в уравнение вихря магнитной напряженности (1в) с учетом закона Ома

получаем в итоге связь этой напряженности с указанным векторным потенциалом:

. (6)

Здесь

- постоянная времени релаксации электрического заряда в среде за счет ее электропроводности.

Однозначность функций векторных потенциалов, то есть чисто вихревой характер таких полей обеспечивается условием кулоновской калибровки:

(а)

, (б) , (7)

где абсолютные электрическая

и магнитная проницаемости, согласно соотношениям (5) и (6), соответствуют в формулах (7) конкретным компонентам векторного потенциала.

Как видим, векторные потенциалы принципиально сопровождают явления электрической и магнитной поляризаций материальной среды, причем, согласно (4), пары векторов

и , и - взаимно ортогональны; соответственно, согласно (5) и (6), другие векторные пары и , и - взаимно коллиненарны. Покажем, что векторные потенциалы – это не математические фикции, а физически значимые фундаментальные поля, порождающие (см. соотношения (5) и (6)) традиционные вихревые электромагнитные поля.

Так как взаимодействие электрических зарядов реализуются посредством электрических

и магнитных полей, то физически логично предположить, что порождающие такие поля векторные потенциалы и как физические величины есть первичные полевые характеристики самого электрического заряда и как вторая сторона медали есть его прямой полевой эквивалент. Для обоснования правомерности такого предположения рассмотрим конкретные аргументы, позволяющие разрешить проблему физического смысла компонент вектор-потенциала и , обсуждаемую для магнитного векторного потенциала еще Максвеллом при анализе своих электродинамических построений ([9] п. 590). Согласно точке зрения Максвелла, вектор “может быть признан фундаментальной величиной в теории электромагнетизма” [10].

Как известно, физические представления об электрическом заряде имеют на микроуровне существенное дополнение: элементарная частица характеризуется не только значением заряда q, кратного заряду электрона

, но и спином s, трактуемым как собственный момент количества движения частицы. Величина этого момента квантована значением , где - модифицированная постоянная Планка. То есть микрочастица принципиально обладает в неразрывной связи электрическим зарядом и собственным магнитным моментом, кратным собственному (спиновому) магнитному моменту электрона - магнетону Бора [2]: в системе физических единиц СИ .

В соответствии с нашим предположением, сопоставим локальные характеристики микрочастицы и некое ее собственное первичное электромагнитное поле. Конкретно для электрона электрическая компонента этого поля соответствует заряду

- кванту электрического потока, а магнитная компонента - удельному (на единицу заряда) моменту , определяющему, как известно [2], квант магнитного потока. Наша задача показать, что введенное здесь гипотетически собственное поле микрочастицы (совокупно, и макрообъекта) является именно полем векторных потенциалов.

Итак, вначале рассмотрим электрический векторный потенциал

. Для этого соотношение (4б) связи электрических векторов индукции и векторного потенциала для большей наглядности и математической общности представим в интегральной форме:

. (8)

Эти интегральные соотношения устанавливают физически содержательное положение о том, что величина циркуляции вектора

по замкнутому контуру С определяется потоком вектора электрического смещения через поверхность SC , опирающуюся на этот контур, соответственно, поляризационным электрическим зарядом , индуцированным на этой поверхности. Отсюда следует определение поля вектора электрического смещения , численно равного плотности заряда на пробной площадке, ориентация которой в данной точке создает на ней максимальное значение этого заряда: , а нормаль к площадке с учетом правила правовинтового обхода контура С указывает направление вектора . Определение как потокового вектора показывает его принципиальное отличие от линейного (циркуляционного) вектора напряженности , являющегося силовой характеристикой электрического поля. Физически, поле потокового вектора электрического смещения (индукции) есть отклик среды на воздействие силового вектора электрической напряженности.

Продолжая анализ соотношений (8), видим, что, согласно этим соотношениям связи векторных полей

и , электрическому заряду отвечает его полевой эквивалент - поле электрического векторного потенциала , размерность которого - линейная плотность электрического заряда. В итоге, с целью реализации конечного результата наших рассуждений введем понятие первой фундаментальной корпускулярно-полевой пары с единицами измерения в системе физических единий СИ Кулон Кулон/метр.