Аннотация.

Философское осмысление физического понятия «поле» на примере закона Кулона. Особое внимание акцентировано на эйдетическое гомологическое соответствие  законов. Отмечается  неправомерность использования термина «сила» в законе Кулона.

.

1.  Закон Кулона. С него начинает свой известный труд [1]  И.Е. Тамм:

«В основе теории электростатического поля лежит закон Кулона, являющийся обобщением данных опыта. Этот закон, как известно, гласит, что два заряженных тела бесконечно малых размеров (два точечных заряда) отталкиваются, если заряды их одноименны, и притягиваются, если они разноименны, причем сила их взаимодействия F пропорциональна e₁e₂/R²:

F ~ e₁e₂/R² ».  (1)

Вот что пишет Википедия за по поводу закона Кулона:

«Закон Кулона — это закон, описывающий силы  взаимодействия между неподвижными точечными электрическими зарядами».

Обращаю внимание читателя - «между неподвижными зарядами»! Сам Кулон при своих опытах пользовался крутильными весами, которые сам же и изобрел. Спрашивается, какая тогда сила (и сила ли вообще?) взаимодействует между неподвижными зарядами? Это явно не ньютоновская динамичная сила, феномен которой в том, что проявляется ускорение dv/dt для объекта! Это и не статичная сила, феномен которой в пропорциональности скорости – dx/dt. Это опять же, то самое «механическое напряжение», о котором так много написано было  в  [2,3].

Феномен закона Кулона чем-то напоминает 3-й закон Ньютона в его правильном статичном понимании [2,3]. То есть, казалось бы,можно было бы написать так: Ө₁ = - Ө₂, где Ө - «механическое напряжение» из  [2,3]. Но ситуация с полем не механическая! То есть мы не можем, подобно Ньютону сказать типа того, что:

«Если кто нажимает пальцем на камень, то и палец его также нажимается камнем»

Если мы возьмем два разноименных заряда в чистом виде и отпустим их, то они будут сближаться. Это их естественное поведение. Но так закономерность установить трудно. И тогда, заряды «привязали» к крутильным весам. Но это все равно, что изучать поведение дождевого червя надев на него ошейник с поводком! А формула (1) позволяла «уйти от ответственности», поскольку выражала именно зависимость, а не онтологический Язык мира.

Далее все происходило в рамках тех экзистенциальных парадигм физики, которые исторически царили в науке. Исходя из закона Кулона, было введено представление о напряженности электрического поля (по Тамм'у):

E = e/R² (2) ;

откуда сила связана с напряженностью электрического поля следующим образом:

F = eE (3) ;

Закон Кулона в формуле (1) тавтологичен:

F ~   e₁e₂/R² = (e₁/R)( e₂/R) (4)

Он повторяет как бы саму себя дважды, и на это «закрыли глаза».Это произошло потому, что собственно сама формула  отображает «коллективную» зависимость, а не Язык физического представления, с приоритетом сущности–как того же «механического напряжения» из [2,3]. Далее, для большей наглядности, был придуман потенциал - экзистенциальное порождение человеческого ума. Типа того, что если положить мячик на горку, он обязательно скатится.

Это позволило ввести потенциал поля для точечного заряда:

φ = e₁/R (5)

В Википедии электростатический потенциал показан так:

«Электростатический потенциал равен отношению потенциальной энергии взаимодействия  заряда с полем к величине этого заряда: φ = W/q »,
где W - потенциальная энергия поля, q - заряд.

Из потенциальности электрического поля вводят формулу  A₁₂= e(φ₁ - φ₂). Пользуясь тем, что F = eE  и φ = W/q, получают следующие формулы [4]:

E = - (∂φ/∂x)i - (∂φ/∂y)j - (∂φ/∂y)k ;

E = - grad φ ;

Интересно, что последнее соотношение, оно вообще - чисто математическое. Оно указывает на возможности построения функциональных зависимостей в 3-х мерном пространстве.

Таким образом, изначальное построение «архитектуры» сопровождающих математических инструментов для закона Кулона, было сделано без учета онтологии, а на основании экзистенциальных представлений трехмерного («материального») пространства.

2. Как надо было сделать. Обнаружив кулоновскую зависимость, надо было  сделать следующее:

Величина (e₁/R), в законе Кулона,  несет в себе физический смысл изоморфный закону Гука [2,3]. Единственное  что, это величину 1/R = ξ - «кси» обозначить как «близость», поскольку она обратно пропорциональна расстоянию. (Это следует из взаимности сигнатур пассивной и активной половин мира согласно Роберта Бартини и Побиска Кузнецова, см [2,3]).   Получим эйдос полевых электрических взаимодействий (е - произвольный заряд):

de/dt -  eξ -  e(dξ/dt)  -  eξ²/2  - eξ(dξ/dt) (6)

Здесь:

de/dt – принципиальная возможность движения заряда («электро-перенос»);

eξ – величина, эквивалентная общепринятого потенциалу электрического поля заряда (5), которое лучше бы назвать «электро-статичным напряжением» поля заряда;

e(dξ/dt) – сила электрического поля заряда;

eξ²/2 – энергия электрического поля заряда;

eξ(dξ/dt)– мощность электрического поля заряда.

Данный эйдос гомологичен, к примеру, тому же потенциальному эйдосу пружинки:

dk/dt  - kx  -  k(dx/dt)  -  kx²/2  -  кх(dx/dt) (7)

Такая гомология между «открытым» полем и «замкнутой» пружинкой, с одновременным инвертированием расстояния, не случайна. Она отражает вселенский закон субстанциональной конструктивности в ее двух ведущих сигнатурах,пассивной[L³T^-2]иактивной [L²T^-3] :

[L³T^-2] <---> [L²T^-3]

или лучше в  «технологической» форме приращения размерности:

[L – 1/T – L – 1/T – L] <---> [1/T – L – 1/T – L –  1/T ]

Определение кулоновского (электрического!!!) взаимодействия, через представление о механической  силе –не совсем удачно.  Изоморфный перенос одних представлений на другие можно делать исключительно гомологическим образом!  Заряды проявляют между собой взаимодействие - но это их электрическое взаимодействие,а не механическое! Даже если и используются механические (статичные) крутильные весы. 

Выводы.

1. Наука физики, не принимая онтологических основ устройства мира, допускает методические ошибки. Если мы имеем два взаимодействующих объектав состоянии статики (ничего не движется), то никакого становления – нет! А, следовательно, нет и силы, которая всегда отражает процесс становления!

2. Третий закон Ньютона для электро-статичного взаимодействия (вторых статусов эйдоса) применим только для равных по абсолютной величине зарядов:

|e₁|=|e₂|

тогда естественно выполняется тривиальное равенство:

|e₁/R|=|e₂/R|

Онтологически это надо понимать, как инвертированное требование наличие равнозначных границ взаимодействующих объектов механики, в наличие равнозначных объектов при отсутствии реальных границ взаимодействия. То есть «граница» как бы переносится к самим зарядам, что автоматически приводит к их условному равенству.

С другой стороны, для «активной половины» мира, где действуют законы механики, естественное условие – это «перетекание» активной субстанции [2,3]. Но полевые взаимодействия, это другая, «пассивная половина» мира. Те экзистенциальные математические инструменты, типа «ротора» и «дивергенции», которые были сконструированы из ясных экзистенциальных представлений «активной половины» мира не работают там. И дело не только в квантах, и эффектах, связанных с ними...

Литература.

1. Тамм И. Е. Основы теории электричества: Учеб. пособие для вузов. — 11-е изд., испр. и доп. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. — 616 с.

2. Сахно В.А., Эйдетический язык физики. Сила, 02.01.2015,  

3. Сахно В.А.  Эйдетический язык физики. Системы отсчета, 17.01.2015,

4. Сивухин Д.В. Общий курс физики. В 5 т. Том III. Электричество. 4-е изд., стереот. — М.: ФИЗМАТЛИТ; Изд-во МФТИ, 2004. - 656 с.