Введение тока смещения позволило Максвеллу полностью представить полевую структуру электромагнитных возмущений, вывести уравнения и тем самым предсказать существование электромагнитных волн. Аналогичная ситуация и с электромагнитными квантами. К сожалению, в физической литературе, рассматривая кванты электромагнитного потока излучения, даже не упоминают о токах смещения, т.е. как бы забывают об их электромагнитной природе и о том, что без таких понятий, как электрический поток, магнитный поток и ток смещения просто нельзя обойтись при рассмотрении любых электромагнитных возмущений.
«Иначе говоря, возникает ток смещения, который также будет возбуждать магнитное поле, параллельное оси Y. ... Это и есть электромагнитные волны, или электромагнитные возмущения.»
Общий курс физики. Электричество. Д.В.Сивухин. 1996. Т.3. Ч.2. С.15.
Т.е. в электромагнитной волне вихревое электрическое поле (вихревой поток электрического смещения) представляет ток смещения, образующий магнитное поле.
«Электромагнитную индукцию Максвелл интерпретировал как процесс порождения переменным магнитным полем вихревого электрического поля. Вслед за этим он предсказал обратный эффект - порождение магнитного поля переменным электрическим полем ("током смещения").»
Физическая энциклопедия. ФИЗИКА.
«... осями "вихрей" магнитного поля в вакууме служат линии плотности "электрического тока смещения".»
Фундаментальный курс физики. А.Д.Суханов. 1998. Т.2. С.274.
Так как количество электричества (Кл) дискретно, то, соответственно, все электрические токи (Кл/с) дискретны - токи проводимости, токи поляризации и токи смещения. При этом полный ток всегда является замкнутым. Электрические токи могут взаимопревращаться, например, в антенне токи проводимости могут перейти в замкнутые электрические токи смещения, которые, распространяясь в пространстве, могут снова в антенне перейти в токи проводимости.
Примеры расчетов токов смещения приведены в учебниках.
«Пример. В вакууме распространяется плоская гармоническая линейно поляризованная электромагнитная волна ... Найти амплитудное значение плотности тока смещения в этой волне.»
Волновые процессы. И.Е.Иродов. 1999. С.45.
Ток смещения Iсм = dФe/dt, где Фe - переменный (вихревой) электрический поток. Дискретность электрических токов смещения в поперечных электромагнитных волнах (в вихревых потоках электрического смещения поля) Iсм = 2ev, где e - квант электрического потока (заряда), v - частота. Эффективный радиус, по которому течет замкнутый ток смещения: r = l/2p, где l - длина волны. Электродинамика позволяет рассчитывать дискретные электромагнитные волны - фотоны без использования коэффициента пропорциональности постоянной Планка, используя только электромагнитные постоянные, при этом расчет получается более полным. Т.е. электродинамика позволяет провести полный электродинамический расчет фотона, а не только примитивный расчет его энергии с помощью постоянной Планка.
«... постоянной Планка называется коэффициент пропорциональности ...»
Квантовая физика. И.Е.Иродов. 2001. С.11.
«Электромагнитные постоянные. Элементарный заряд e ... Квант магнитного потока Ф0 ...»
Физические величины (справочник). 1991. С.1234
В теоретической физике желательно не пользоваться коэффициентами пропорциональности, так как теряется физическая суть выражений и формулы приобретают неестественный вид. Зачем вводить лишние сущности, если можно обойтись без них, т.е. без кванта электрического заряда (потока) и кванта магнитного потока обойтись нельзя, так как это электромагнитные постоянные, а их произведение 2eФ0 = 6.626·10-34 Кл·Вб, представляя коэффициент пропорциональности (постоянная Планка), является лишней сущностью. Например, если идти таким путем, то, умножив величину кванта заряда на скорость света, можно получить еще один коэффициент пропорциональности (еще одну лишнюю сущность) и т.д. Таким образом, существование постоянной Планка противоречит принципу Оккама, отсюда и возникают искусственные трудности.
«Не следует без необходимости умножать сущности.»
У.Оккам.
«Фундаментальные физические постоянные. Заряд электрона. Квант магнитного потока.»
Физический энциклопедический словарь.
Т.е. нет никакой необходимости в искусственной замене фундаментальных электромагнитных постоянных различными фундаментальными коэффициентами пропорциональности. От этого физика становится только более запутанной и возникает необходимость в различных странных теориях и интерпретациях. В итоге это проявляется как уход от объективной реальности, например, в учебной литературе почти не упоминается, что постоянная Планка - это всего лишь произведение электромагнитных постоянных h = 2eФ0, а его физическая размерность Кл·Вб. Электромагнитная волна состоит из электрического потока, измеряемого в кулонах, и магнитного потока, измеряемого в веберах, и если вместо лишней сущности - постоянной Планка использовать обычные электромагнитные постоянные, то формулы приобретают нормальный электродинамический вид, что еще раз подтверждает правильность принципа Оккама.
«Зная постоянную Планка, можно найти кванты энергии для колебаний с различными частотами.»
Физика. В.Ф.Дмитриева. 2001. С.338.
В результате у изучающих складывается ошибочное представление, что кванты электромагнитного потока излучения являются дискретными не по причине дискретности электрических и магнитных потоков, из которых они на самом деле и состоят, а из-за какого-то непонятного коэффициента пропорциональности. В физике желательно называть вещи своими именами, т.е., если фотон представляет квант электромагнитного потока излучения, то и в формуле, естественно, должны стоять квант электрического потока и квант магнитного потока W = 2eФ0v, а не их произведение в виде коэффициента пропорциональности - постоянной Планка W = hv. Получается два варианта - либо в расчетах использовать коэффициент пропорциональности, не понимая его физической сути, либо просто рассчитывать дискретные электромагнитные волны - фотоны на основе электродинамики, исходя из материальности и дискретности электрических и магнитных потоков. Энергия любой электромагнитной волны - это сумма энергий электрического и магнитного потоков, при этом электрическая энергия всегда равна магнитной. Также и в любой дискретной электромагнитной волне энергия электрического потока равна энергии магнитного потока Wэ = Wм = eФ0v, т.е. электромагнитная энергия W = Wэ + Wм = 2eФ0v (в электронвольтах W = 2Ф0v). К сожалению, в учебной литературе всегда приводится только один вариант расчета энергии фотонов с использованием коэффициента пропорциональности - постоянной Планка, а о расчете на основе электродинамики даже не упоминается, как будто фотоны - это не электромагнитные волны. Например, существуют электромагнитные кванты с длиной волны 21 см, свойства которых можно исследовать с помощью обычных радиоантенн, т.е. наблюдать у них электрические и магнитные потоки индукции. Таким образом, экспериментально подтверждено, что кванты электромагнитного потока излучения, как и все электромагнитные волны, имеют полевую структуру, т.е. состоят из электрических и магнитных потоков, а метафизическое утверждение, будто бы электромагнитные кванты не имеют структуры - это просто идеалистический вымысел. Все кванты электромагнитного потока излучения имеют полевую структуру и отличаются только количественно - длиной волны, т.е. отличаются величиной тока смещения и энергией электрических и магнитных потоков. Сами же электрические и магнитные потоки у всех электромагнитных квантов одинаковы и равны кванту электрического и магнитного потоков.
Согласно Максвеллу, токи смещения могут течь в электродинамическом вакууме самостоятельно (без токов проводимости), при этом они всегда являются замкнутыми, например, представляя вихревые электрические поля. Введение электрического тока смещения в уравнение позволило Максвеллу предсказать существование электромагнитных волн, но в то время трудно было предвидеть квантовую природу полей и дискретность токов, приводящих к одному из следствий - дискретности электромагнитных волн.
«... в уравнениях не учитывается ни дискретная структура электрических зарядов и токов, ни квантовый характер самих полей.»
Физическая энциклопедия. МАКСВЕЛЛА УРАВНЕНИЯ.
Нельзя упрекать Максвелла в том, что, рассматривая электродинамические процессы, он не учитывал квантовый характер зарядов и полей, и тем самым не предвидел дискретность электрических токов и электромагнитных волн (жил в XIX веке). Исходя из современных представлений, при расчетах в электродинамике необходимо учитывать дискретность электрических зарядов, токов и квантовый характер самих полей (потоков, возмущений). Векторные поля, согласно электродинамике, - это потоки индукции, т.е. квантовый характер полей - это квантовый (дискретный) характер электрических и магнитных потоков индукции.
Электродинамика Максвелла, учитывающая квантовую природу полей и дискретность токов, является квантовой, и она стала квантовой (независимо от ее названия) с того момента, когда было установлено, что заряды имеют квантовую природу (1897). В такой квантовой электродинамике Максвелла (КЭДМ) квантами поля являются элементарные электрические заряды (кванты заряда), а не фотоны (кванты света), как в КЭД, что позволяет рассчитывать дискретные электромагнитные волны. При этом фотоны представлены естественным образом как дискретные вихревые потоки электрического смещения поля, которые, согласно B = m0[vD], также обладают магнитной индукцией, т.е. представляют дискретные электромагнитные потоки. Таким образом, согласно КЭДМ, фотон представляет элементарный электромагнитный поток, состоящий из кванта электрического потока и кванта магнитного потока.