2. Второй гносеологический аспект проблемы – микроскопическая основа макроскопического электромагнитного поля. Недостаточность современных физических представлений об электромагнитных явлениях можно усмотреть, прежде всего, в той проблеме расчета силового воздействия постоянного магнитного поля на вещества с магнитными свойствами, которая возникает в теоретической электротехнике ввиду существенных различий, имеющих место для тех расчетных выражений, которые предлагает нам физика [11]. Конечно, с точки зрения сути указанного силового воздействия, на качественном уровне имеется общепризнанная позиция, заключающаяся в том, что это силовое воздействие есть результат силового воздействия магнитного поля на структурные составляющие вещества. Различия проявляются, условно говоря, на количественном уровне. Например, согласно электронной теории строения вещества Лоренца, силовое действие магнитного поля на любое вещество, в том числе и магнитное, определяется как суммарный эффект действия электромагнитного поля на движущиеся заряженные составляющие вещества (микроскопические токи).
Собственно, так и рекомендуется поступать при определении силового воздействия постоянного магнитного поля на вещества с магнитными свойствами в [12]. Но при последовательном проведении способа Лоренца в рассмотрение надо принимать микроскопический характер структурных составляющих вещества и соответствующих их движениям токов, а также микроскопический характер действующего на эти токи электромагнитного поля. Но именно при таком последовательном использовании микроскопического подхода разными исследователями были получены существенно различающиеся результаты (неочевидная эквивалентность этих различных результатов показана автором в [11]).
Здесь, не касаясь причин указанных различий, отметим лишь тенденцию современной физики, ее преимущественную направленность на «микроскопическое», которая обусловлена:
- и тем, что уровень «микроскопичности» позволяет найти соответствующую основу для истолкования разных явлений (например, объяснение существования магнитных веществ с разными типами магнитного порядка с помощью решеток Нееля);
- и тем, что именно на этом уровне «микроскопичности» были экспериментально обнаружены многие микроскопические магнитные явления, которые потребовали своего, соответственно тоже микроскопического, истолкования.
Что же касается причин отмеченных различий в расчете силового воздействия постоянного магнитного поля на вещества с магнитными свойствами, то она кроется, прежде всего, в различии предлагаемых современной физикой способов аналитического описания микроскопического электромагнитного поля (сводку соответствующих уравнений см. в [13]). Но ведь именно усреднение микроскопического электромагнитного поля (усреднение величин, которыми оно характеризуется) дает макроскопическое электромагнитное поле, которое, собственно, и является объектом рассмотрения в теоретической электротехнике. При этом не является очевидным, что соответствующее усреднение даст одинаковый результат для макроскопического электромагнитного поля.
Поэтому, хотя микроскопический подход и не вызывает, вроде бы, сомнений как основа для описания электромагнитного поля на макроскопическом уровне, но разногласия и трудности по поводу аналитического описания микроскопического магнитного поля обуславливают то, что такое описание осуществляется лишь в статистической физике (см., например, [14]). Причем, как на это указано в [15], соответствующее описание не является однозначным по своим результатам. Тем не менее именно эти результаты после соответствующей адаптации их применительно к техническим задачам, могут составить физические основы современной электротехники, аналогично тому, как физика микроскопических явлений составляла физические основы электротехники в прошлом. Это, впрочем, требует привлечения к указанной адаптации специалистов-физиков (собственно, к этому, с позиции повышения общего уровня образованности электротехников, призывал и профессор Нетушил А.В. в [17]), которые владеют соответствующими результатами, что возможно, например, осуществить как разработку соответствующих прикладных разделов физики.
В подтверждение этого укажем, что в последнее время на страницах различных электротехнических журналов появились публикации, в которых их авторы ставят перед собой задачу выяснения сути тех или иных явлений электромагнетизма в различных электротехнических устройствах. Но, например, в дискуссии на страницах журнала «Электричество» по поводу сущности явлений электромагнетизма все свелось, по сути, к отказу от современных представлений, известных в физике, с возвратом к представлениям об электромагнитном поле, основанным на введении в рассмотрение силовых линий (см., например, [16]). Это и понятно, поскольку понятие силовых линий показало свою эффективность во многих случаях как полезная практическая модель. Но если идти не от феномена, а стремиться к сущностному пониманию электромагнитных явлений, что, собственно, и требуется при разработке новых электротехнических устройств, то такой модельный подход является недостаточным (потому и появляются в последнее время публикации по описанию сути электромагнитных явлений в электротехнических устройствах).
В этой ситуации важными являются как раз знания, накопленные физикой, которая должна обратить внимание на остающуюся насущной необходимость обоснования макроскопических явлений электромагнитного поля на основе микроскопического подхода. Иначе умаление роли физических основ электротехники объективно мотивированное, как указано выше, на предыдущем этапе ее развития, станет тормозом для дальнейшего развития и теоретической электротехники (технической науки) и самой электротехники.
В заключение следует отметить, что указанная выше недостаточность существующих физических представлений об электромагнитных явлениях предполагается a priori относительно легко преодолимой именно со стороны физиков-специалистов, к которым и обращена данная работа (эта априорность неявно предполагается и в [17]).
Выводы
1. Объективные условия развития теоретической электротехники как технической науки, направленность этого развития на создание практически полезных моделей, обеспечивающих инженерные расчеты электротехнических устройств с достаточной точностью, способствовали уменьшению роли физических основ в теоретической электротехнике, что привело в итоге к преимущественному развитию теории цепей.
2. Одной из причин, способствовавших уменьшению роли физических основ в теоретической электротехнике, является недостаточность того обоснования и описания проявлений электромагнетизма в конкретных электротехнических устройствах, которые дает физика.
3. В настоящее время в связи с актуальностью вопросов преобразования энергии в электротехнических устройствах и силовых взаимодействий элементов этих устройств, возникла необходимость сущностного рассмотрения соответствующих проявлений электромагнитного поля, что требует развития физических основ электротехники на новом современном уровне, который может быть обеспечен при использовании имеющихся в физике результатов по описанию электромагнитных явлений на микроскопическом уровне.
Литература
1. Парселл Э. Электричество и магнетизм: Берклеевский курс физики, Т.2.– М.: Наука, 1975.– 440 с.
2. Теоретические основы электротехники: В 3-х т. Т. 1 / К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин.– Спб.: Питер, 2003.– 463 с.
3. Круг К.А. Основы электротехники: В 2-х т. Т.1. Физические основы электротехники.– М.-Л.: Госэнергоиздат, 1946.– 472 с.
4. Поливанов К.М. Теория электромагнитного поля.– М.: Энергия, 1975.– 208 с.– (Теоретические основы электротехники. В 3-х т./ Под общ. ред. К.М. Поливанова.– Т.3).
5. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле.– М.: Высш. шк., 1978.– 231 с.
6. Нетушил А.В. Фарадей и проблемы современной теоретической электротехники // Электричество.– 1992.– №4.– С. 1-4.
7. Горохов В.Г., Розин В.М. Введение в философию техники.– М.: Инфра-М, 1998.– 224 с.
8. Канке В.А. Основные философские направления и концепции науки.– М.: Логос, 2004.– 328 с.
9. Степин В.С. Теоретическое знание.– М.: Прогресс-Традиция, 2003.– 744 с.
10. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике: Вып. 6. Электродинамика.– М.: Мир, 1977.– 347 с.
11. Бранспиз Ю.А. Электромагнитные (пондеромоторные) силы постоянного магнитного поля (основы теории и практики расчета): Дис. … д.т.н.– Луганск, 2003.– 416 с.
12. Физический энциклопедический словарь.– М.: Советская энциклопедия, 1983.– 928 с.
13. Бранспиз Ю.А. О моделировании взаимодействия магнитного поля и вещества на микроскопическом уровне // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля.– 2005.– №7(89).– С. 19-26.
14. Ахиезер А.И., Пелетминский С.В. Методы статистической физики.– М.: Наука, 1977.– 368 с.
15 Макаров В.П., Рухадзе А.А., Самохин А.А. Волны с отрицательной групповой скоростью. Условия существования в изотропной среде// Український фізичний журнал .– 2005.– Т. 50.– №8а.– С. 159-169.
16. Гандилян С.В., Иванян М.И., Гандилян У.В. Эволюция физических основ электротехники и электродинамики// Электричество.– 1992.– №9.– С. 52-56.
17. Нетушил А.В. О двух позициях в изложении физических основ электротехники // Электричество.– 1993.– №5.– С.40-44.