Jest fizyka oficjalna, ta ze szkoły, z Wikipedii, z podręczników – tych szkolnych i tych uniwersyteckich, ale jest też fizyka żywa, pasjonująca, in statu nascendi., pełna sporów i kontrowersji. Od czasu do czasu do mediów przedostają się sensacyjne, przesadzone i zniekształcone doniesienia, bo takie już media są. Jednak nie trzeba wcale przesadzać by się ekscytować tym co w trawie piszczy. Wystarczy dobrze nadstawić ucho i otworzyć oczy.
Ja sam zmierzam krok po kroku starając się prowadzić Czytelnika w krainy dla mnie samego pasjonujące. Od pewnego czasu skupiłem się na magnetostatyce, bo na czymś trzeba się skupić a magnetyzm przyciąga i to mocno. Od czasu gdy zgromadziłem małą kolekcje magnesów neodymowych i po prostu brak mi siły w rękach by dwa małe przecież magnesy od siebie oderwać, od tego czasu poczułem prawdziwy respekt dla sił magnetycznych.
W poprzedniej notce prezentowałem pole magnetyczne pętli z prądem. Obrazek jest ładny ale nieco dziwny.
Prąd płynie w jednym kierunku a pole magnetyczne ustawia się w kierunku prostopadłym do niego. Wynika to ze wzoru Biota-Savarta
Towarzyszy temu wzorowi znany rysunek:
Przypomina to przekładnię ślimakową
Trudno sobie wyobrazić by prąd produkował pole magnetyczne w taki właśnie sposób. W dodatku prąd jest porządnym wektorem, zaś we wzorze Biota-Savarta mamy iloczyn wektorowy. Wynika stąd, że pole magnetyczne jest pseudo-wektorem lub, co na jedno wychodzi, dwu-wektorem. Ma zatem ono inną naturę, żyje jakby w innym świecie.
W poszukiwaniu poglądowych mechanizmów elektromagnetyzmu możemy jednak porzucić pole magnetyczne jako składnik pierwotny pola i uznać je składnik wtórny. Dużo ciekawszy od pola magnetycznego B jest tzw. potencjał wektorowy A. Sama kolejność liter w alfabecie wskazuje na to, że A jest bardziej pierwotne od B! Znając A można wyliczyć B:
Znając B można też, zazwyczaj, wyliczyć A, ale nie jednoznacznie. Wiele różnych A daje te same B. Jak gdyby w potencjale wektorowym A tkwiło nieskończenie wiele więcej informacji niż jest zawarte w samym B.
Podręczniki nam mówią, że ta „dodatkowa informacja” możliwa do zakodowania w A nie jest przez Przyrodę wykorzystywana. Całkiem podobnie jak to się nam mówi o „szczątkowym DNA” (ang. junk DNA). Jednak z biegiem lat ton się zmienia. Nawet podręczniki zaczynają wspominać o tym, że to nie całkiem tak jest, że A jest „nieobserwowalne a tylko B jest obserwowalne”. Wymienia się przy tym zwykle efekt Aharonowa-Bohma, gdzie funkcja falowa w jakiś sposób „czuje” także, co prawda nie samo A, ale „całkę okrężną z A”. Ciekawy zbieg okoliczności – dyskutujemy A i B i raptem zjawia się efekt Aharonowa-Bohma!
Slajd z prezentacji Tomasz Berlinga na UW:
Powróćmy do naszej pętli z prądem i miast malować pole B namalujmy pole A korzystając z podręcznikowego przepisu:
Przepis ten pozwala nam wyliczyć pewien „standardowy” potencjał wektorowy dla naszej pętli. Zauważmy, że we wzorze tym nie ma iloczynu wektorowego! Potencjał A jest więc porządnym polem wektorowym w naszej przestrzeni. Okazuje się, że linie tego pola są okręgami – takimi jak sama pętla!
Pętla z prądem, o promieniu 1, jest w płaszczyźnie (x,y) przy z=0. Na wysokości z=0.1 linie pola A wyglądają tak:
Czym dalej od centrum tym pole jest słabsze. Oto wykres natężenia pola w płaszczyźnie (x,z) przy y=0:
Trudno to narysować trójwymiarowo. Wybierając tylko półprzestrzeń y>0 prędkość wirowania reprezentowaną przez pole A można tak przedstawić:
Tym razem nie ma więc już przekładni ślimakowej. Jak gdyby prąd pociągał za sobą „coś” co jest w przestrzeni i kazał mu wirować razem z sobą. Czym dalej od pętli, tym wirowanie jest wolniejsze. Najszybciej ruch wirowy odbywa się przy samej pętli.
Czy zatem pole A nie może przedstawiać sobą prawdziwego ruchu „eteru”? Ten ruch my, ludzie, z naszymi dzisiejszymi przyrządami, odkodowujemy jedynie poprzez pole magnetyczne – napędzane przez ruch eteru jakąś przekładnią ślimakową. Natomiast Przyroda robi użytek z samego ruchu eteru, bez ślimakowych przekładni.
Czy jest to tylko takie sobie gdybanie? Czy może jest w tym coś głębszego? I tym tropem zamierzam pójść w kolejnych notkach.
Komentarze