Передача електронної інформації
Ми не замислюємося про те, як наш мобільний телефон передає і приймає електронну інформацію. Під електронною інформацією ми розуміємо наш голос, письмовий текст або фотографію. Яким же чином кодується така інформація, і яким чином передається в простір? Ми не будемо описувати процес кодування інформації, але відзначимо, що носієм цієї інформації вздовж проводів є електрони (мал. 1). Провід, представлений в центрі схем (рис. 1, а, b), виконує функції передавальної антени. p> Відомо, що в кожному кубічному сантиметрі мідного дроту міститься вільних електронів. Під дією електричного потенціалу, прикладеного до проводу, його вільні електрони приймають упорядковану орієнтацію і сумарне магнітне поле, сформоване ними, виходить за межі дроти (рис. 1, a, b). p> Напрямок сумарного магнітного поля всіх вільних електронів в проводі формує навколо нього магнітне поле (рис. 1, а, b), напрямок якого змінюється зі зміною напрями векторів магнітних моментів і спинив електронів. Це твердо встановлені експериментальні факти.
Коли вільні електрони в проводі зорієнтовані уздовж його осі і їхні спини спрямовані вгору (рис. 1, а), то навколо дроти формується магнітне поле, напрямок силових ліній якого закручено проти ходу годинникової стрілки. Коли ж електрони повертаються на і їхні спини виявляються поверненими перпендикулярно осі проводу, то магнітне поле навколо нього зникає. Воно знову з'являється, коли електрони, повернувшись на від вихідного положення, знову орієнтують свої спини і вектори магнітних моментів уздовж дроту (Рис. 1, b). Напрямок магнітних силових ліній магнітного поля навколо дроти теж змінюється на. Таким чином, електрони змінюють свій напрямок вздовж проводу на з частотою зміни електричного струму. У звичайної електричної мережі ця частота дорівнює 50Гц, а у мобільного телефону вона змінюється в гігагерцовий діапазоні (більше 1000 МГц). br/>В
Рис. 1. а) і b) - Cхема зміни орієнтації вільних електронів в проводі під дією електричного імпульсу; с) - Електромагнітна хвиля Максвелла
Виникає питання: чи буде магнітне поле, сформоване електронами навколо дроти, випромінюватися в простір при зміні знака орієнтації електронів в ньому? Дивним є те, що фізики ХХ століття досі не мають відповіді на це питання. Спробуємо знайти його. p> Можна, звичайно, допустити, що при зміні напрямку магнітного поля навколо дроти (Рис. 1, а, b) воно випромінюється в простір і поширюється в ньому з швидкістю світла. Перевіримо працездатність такої гіпотези. Якщо провід передавальної антени має радіус 0,01 м і на його поверхні генерується магнітне поле напруженістю 0,001 Тл, то лінійна питома напруженість магнітного поля на поверхні проводу складе
. (1)
При видаленні магнітного кільця (магнітного кільцевого імпульсу) від поверхні антени зі швидкістю світла його радіус буде збільшуватися. Уявімо, що таке расширяющееся кільцеве магнітне поле віддалилося від передавальної антени на мільйон кілометрів і зустрілося з антеною приймача. Лінійна щільність магнітного кільця, яке перетне антену приймача, складе. Навряд Чи таке слабке поле може порушити електрони антени приймача, щоб передати їм закодовану інформацію. p> Але ж астрофізики приймають сигнали від зірок, які, як вони вважають, розташовані від нас на відстані світлових років. Якщо цю інформацію несуть магнітні кільця з збільшуються радіусами, то напруженість їх магнітних полів, що приходять до нас, буде близька до нульових значень. Це дає нам підставу стверджувати, що магнітне поле, сформоване електронами навколо передавальної антени, нікуди не випромінюється. p> У XIX і ХХ століттях вважалося, що електромагнітне випромінювання є хвильовим. Воно формується електричними і магнітними полями, які змінюються синусоидально у взаємно перпендикулярних площинах. Таке уявлення базується на дослідах Майкла Фарадея, проведених ним в 1831 році. Він встановив, що магнітні та електричні поля змінюються синхронно і завжди знаходяться в зв'язаному стані. Якщо ці зміни синусоидальности, то зміна напруженостей електричних і магнітних полів найчастіше представляють як дві взаємно перпендикулярні синусоїди, змінюються в часі і описувані рівняннями Максвелла:
(1)
, (2)
, (3)
. (4)
Тут:
- напруженість електричного поля;
- напруженість магнітного поля;
- струм зміщення;
- струм провідності.
Як видно (1-4), це - рівняння в приватних похідних, тому вони автоматично суперечать аксіомі Єдності. Це протиріччя посилюється незалежністю і . У результаті вони не можуть описувати коректно рух у просторі яких об'єктів. Тому у нас є підстава поставити під сумнів, відповідність реальності електромагнітної хвилі Максвелла.
Це сумнів базується на масі протиріч між експериме...
