Вопросы по теории электромагнитного поля (ЭМП)

1. Тратит ли энергию электрон на создание электрического поля (ЭП)?
2. Тратит ли энергию магнит на создание магнитного поля (МП)?
3. Восполняет ли электрон энергию от электрического поля (своего или чужого)?
4. Восполняет ли магнит энергию от магнитного поля (своего или чужого)?
5. Тратит ли энергию переменное ЭП на создание МП?
6. Тратит ли энергию переменное МП на создание ЭП?
7. Имеют ли поля энергию и массу?
8. Каков механизм передачи энергии от поля к полю?
9. Полностью ли происходит перекачка энергии от поля к полю? Каков КПД?
10. Какова должна быть точность измерений перекачиваемой от поля к полю энергии, чтобы опровергнуть утверждение, что  красное смещение объясняется потерей энергии светом в вакууме?
11. Что такое энергия?
12. Что такое вакуум?
13. Может ли вакуум обладать энергией?
14. Частицы могут обладать диапазоном энергии в течение некоторого диапазона времени. Частицы, потерявшие со временем свою энергию и вышедшие за пределы допустимого диапазона, как-то прекращают свое существование в прежнем виде, но частицы, сумевшие восстановить по какой-то причине свою энергию(но не выше допустимого диапазона), могут продолжать свое существование и действие.
(Фотон при потере энергии остается фотоном)

 На некоторые вопросы я знаю ответ. Но хотелось бы обсудить все вопросы в совокупности.

Здравствуйте уважаемый Che Давно мы с Вами не дискутировали. Хотелось бы уточнить сущность Ваших вопросов. В каком смысле они поставлены. То ли рассматривается так сказать физическая сущность процессов то ли рассматривается механизм взаимодействий со всеми вытекающими в рамках принятой на сегодня модели. Согласитесь что на первый вопрос вряд ли кто сможет ответить а на второй....

П.11.    to Berlioz
Вот 2 разных определения энергии:

Энергия (от греч. enérgeia - действие, деятельность), общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. Э. в природе не возникает из ничего и не исчезает; она только может переходить из одной формы в другую (см. Энергии сохранения закон). Понятие Э. связывает воедино все явления природы.
В соответствии с различными формами движения материи рассматривают различные формы Э.: механическую, электромагнитную, ядерную и др. Это подразделение до известной степени условно. Так, химическая Э. складывается из кинетической энергии движения электронов и электрической энергии взаимодействия электронов друг с другом и с атомными ядрами. Внутренняя Э. равна сумме кинетической Э. хаотического движения молекул относительно центра масс тел и потенциальных Э. взаимодействия молекул друг с другом. Э. системы однозначно зависит от параметров, характеризующих состояние системы. В случае непрерывной среды или поля вводятся понятия плотности Э., т. е. Э. в единице объема, и плотности потока Э., равной произведению плотности Э. на скорость ее перемещения.
В относительности теории показывается, что Э. Е тела неразрывно связана с его массой т соотношением Е = тс2, где с - скорость света в вакууме. Любое тело обладает Э.; если то - масса покоящегося тела, то его Э. покоя Eo = тос2, эта энергия может переходить в другие виды Э. при превращениях частиц (распадах, ядерных реакциях и т. д.).
Согласно классической физике, Э. любой системы меняется непрерывно и может принимать любые значения. Согласно квантовой теории, Э. микрочастиц, движение которых происходит в ограниченной области пространства (например, электронов в атомах), принимает дискретный ряд значений. Атомы излучают электромагнитную Э. в виде дискретных порций - световых квантов, или фотонов (см. Квантовая механика).
 Э. измеряется в тех же единицах, что и работа: в системе СГС - в эргах, в Международной системе единиц (СИ) - в джоулях; в атомной и ядерной физике и в физике элементарных частиц обычно применяется внесистемная единица - электронвольт.
[Большая советская энциклопедия]
Энергия, греч., способность данной системы тел совершить при данных условиях определенное количество работы. Различают Э., проявляющуюся в движении (кинетическую) и скрытую в теле Э. в состоянии его покоя (потенциальную Э.). Гл. виды энергии: 1) механическая энергия есть произведение силы на путь, пройденный ее точкой приложения, в кинетической форме: L =1/2 mv2, то есть половине произведения из массы на квадрат скорости; затем энергия тепловая, световая, магнитная, электрическая и химическая. Один вид энергии может переходить в другой: энергия движения в тепловую, и наоборот; тепловая энергия в световую и электрическую, и наоборот; причем все формы энергии эквивалентны друг другу в работе. Все процессы в природе, где как бы происходит исчезновение энергии, представляют собою превращение одного вида энергии в другой, кинетическую в потенциальную и тому подобн., но общая сумма мировой энергии остается неизменной. Энергия не образуется вновь и не исчезает.
[ Малый энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона]
Шмутцер отмечает, что в ОТО для Вселенной закон сохранения энергии не имеет места.(длинную цитату из его книги могу привести)

Несмотря на то, что для всех перечисленных  видов энергии имеются формулы расчета, тем не менее, определения не функциональны  в том смысле, что из них не следует описание ее физической сути, а только математическая. Хотя, если подумать, то и сила, масса, электрический заряд, магнитный диполь,  вообще  материя, поле  - есть  свойства без функциональных (в этом смысле) определений. Поэтому будем рассуждать в рамках этих определений.
Особенно интересна кинетическая энергия. С одной стороны, она наиболее очевидна, но, с другой стороны, она зависит от системы отсчета. В частности, в собственной системе отсчета кинетическая энергия тела равна 0.    
Но даже при любых определениях энергии п.п.3,4, 8,9,10 потребуют собственных разъяснений.
=============
 То KIS
Меня интересует и физическая сущность энергетических обменов, и механизм взаимодействий - все, что известно на данный момент. Все заданные вопросы имеют огромное самостоятельное значение. Выводы из ответов на них можно сделать глобальные. Но, как Вы понимаете, среди этих вопросов для меня в настоящий момент наиболее интересен п.10.  
П.10.
Почему невозможен вечный двигатель -  идеальный циклический преобразователь энергии? Потери энергии - вот причина отсутствия его 'вечности'. Вывод - всякий реальный циклический процесс преобразования энергии не бесконечен.
Теперь рассмотрим волну ЭМП как циклический процесс перекачки энергии: Е в Н, Н в Е:
У меня получилось, что на каждом цикле волны ЭМП должна теряться энергия
е=hH, где h - постоянная Планка. H - постоянная Хаббла.
Тогда величина красного смещения для малых расстояний будет удовлетворять закону Хаббла.
При этом красное смещение для разных частот от одного источника будет одинаковым!
Более подробно  - скоро оформлю в приемлемом виде.
Лишь превысив в  эксперименте точность hH, можно доказать отсутствие или наличие 'старения' света.
===========
To  CRIO
П.1. Постоянное электрическое поле не содержит энергии? Чем оно отличается от вакуума? Проведем эксперимент - поместим заряд внутрь заземленной проводящей полой сферы. Внутри сферы поле есть, снаружи - нет. Уберем сферу. Поле вне ее появится. Откуда оно взялось? Как быть с законом сохранения энергии?
':Постоянное электрическое поле создается неподвижным зарядом:'
Ну, а в системе отсчета тела, пролетевшего в миллионе километров от первого электрона, этот электрон создает переменное поле и теряет энергию?
П2. Да, я имею ввиду постоянный магнит.
П.3и4. Я имею в виду тот вид энергии, который они теряют на создание поля.
П.5и6. Пожалуй, внутри ЭМП.
П.7. Согласен. Поля энергией обладают.
П.13. С определением вакуума, как состоянием с минимальной ненулевой энергией, я не согласен по следующим причинам:
Не понимаю, почему энергия не может быть меньше. Так же как для фотонов нет минимальной энергии, так нет минимальной частоты.
Какое состояние следующее за ним?
Вакуум с постоянным электрическим полем = вакууму?


====

Таким образом, я веду к тому, что:
П.14. Частицы могут обладать диапазоном энергии в течение некоторого диапазона времени. Частицы, потерявшие со временем свою энергию и вышедшие за пределы допустимого диапазона, как-то прекращают свое существование в прежнем виде (что с ними происходит?),  но частицы, сумевшие восстановить по какой-то причине свою энергию(но не выше допустимого диапазона), могут продолжать свое существование и действие.
Но фотон при потере энергии остается фотоном.

Э. в природе не возникает из ничего и не исчезает; она только может переходить из одной формы в другую (см. Энергии сохранения закон). Понятие Э. связывает воедино все явления природы.

Уже из этого абзаца следуют замечательные выводы...
"Тратит ли энергию электрон на создание электрического поля (ЭП)?" Как может электрон, либо кто-то еще тратить энергию на что-либо, если энергия не возникает и не появляется?

Несмотря на то, что для всех перечисленных  видов энергии имеются формулы расчета, тем не менее, определения не функциональны  в том смысле, что из них не следует описание ее физической сути, а только математическая.

Так ведь у энергии и нет никакой другой сути, кроме как математической. Энергия даже и определена-то с точностью до константы, да еще и зависит от выбора системы координат. Энергия, это - "общая количественная мера движения", а движение, как известно, по-разному выглядит в разных системах координат. Вы это и сами знаете. Потому, говорить об энергии за пределами мат. формул - только даром вату катать. У Вас я ни одной формулы не увидел.

Полагаете ли Вы,  что На создание ЭМП уходит масса заряженной частицы, а не его заряд? Но тогда ЭМП протона и электрона вроде не должны были бы отличаться.

Да, на создание поля "уходит" именно масса, и это не я придумала. Потому что именно масса эквивалентна энергии, связана с ней формулой E=mc^2.

.. Относительно движущегося с ускорением наблюдателя такой электрон должен излучать ЭМ поле:.
Я бы сказал, что и движущегося без ускорения тоже, ведь в собственной системе наблюдателя электрическое поле от пролетающего мимо заряда меняется, хоть и не периодически.

Это уже будет магнитное поле.

П.1.
:Полагаете ли Вы,  что На создание ЭМП уходит масса заряженной частицы, а не его заряд? Но тогда ЭМП протона и электрона вроде не должны были бы отличаться:
:Да, на создание поля "уходит" именно масса, и это не я придумала. Потому что именно масса эквивалентна энергии, связана с ней формулой E=mc^2:

А как же потенциальная энергия в конкретной точке поля электрического заряда, зависящая от величины заряда и расстояния, но совершенно не зависящая от массы заряженного тела.
Да и совпадение полей протона и электрона в предлагаемом объяснении оставляет вопрос не закрытым.

:формулой E=mc^2:
 
Это формула полной энергии тела  с релятивистской массой m. Изменится скорость - изменится и энергия и масса.  В полную энергию в чистом виде входят ядерные силы. Но как входит электромагнитная энергия - по правде говоря, пока не знаю.  Сформулирую вопрос так:
П.15. Совпадает ли энергия группы неподвижных нейтронов и группы неподвижных электронов (или протонов), если массы обеих групп равны?
П.16. Зависит ли величина заряда от скорости? Можно ли говорить о релятивистском заряде?


:в собственной системе наблюдателя электрическое поле от пролетающего мимо заряда меняется, хоть и не периодически:
: Это уже будет магнитное поле...

Но и изменяющееся электрическое поле тоже там будет.
Знаменитый опыт Роуланда говорит о том, что напряженность магнитного поля зависит от скорости пролетающего заряда. Но у него заряд вращался по окружности, а в центре окружности, на постоянном расстоянии, измерялось постоянное магнитное поле, перпендикулярное  скорости вращения. Здесь же имеется изменяющееся электрическое поле, индуцирующее изменяющееся магнитное поле, которое индуцирует встречное электрическое поле, которое индуцирует магнитное поле, и т.д. Интересно был бы уточнить законы изменения всех полей, и направления сил.  

П.5 и 6.
Итак, . переменное ЭП тратит энергию на создание МП.
     ,  . переменное МП тратит энергию на создание ЭП.
:Что Вы имеете ввиду под словами "тратить энергию" ? Энергия переходит из одного вида в другой, а не тратится:

Очень точный вопрос.
Выражение 'тратить энергию' я употребляю в смысле изменения локализации ЭМ энергии: есть ли в данном малом объеме поле (энергия) от конкретного заряда, и изменяется ли оно.  Энергия локализована в месте нахождения заряда, энергия есть и в окружающем пространстве, поскольку там есть электрическое поле. Из примера с наперстком видим, что в некоторых местах поля может не быть. Вот в этом смысле тело 'тратит' энергию. Энергия, локализованная в месте расположения заряда, уменьшилась, чтобы в других местах поле (энергия) появилось. Сумма, естественно, постоянна.

П.7.
: Что значит, ЭМ поле имеет массу? Кванты этого поля, фотоны, массы покоя не имеют. Надо осторожнее делать такие утверждения, пояснять, что именно Вы хотите сказать:

Естественно, в смысле формулы E=mc^2.
Вот слова Эйнштейна.( Эйнштейн и Инфельд 'Эволюция физики', НАУКА, Москва, 1965,  стр.164,165):
Энергия имеет массу, а масса представляет собой энергию. : Кусок нагретого железа весит больше, чем (тот же) кусок холодного. Количество теплоты, способной превратить 30 тысяч тонн воды в пар, весило бы около 1 грамма. : Мы должны рассматривать магнитное поле, как запас энергии. Только встав на этот путь, мы будем в состоянии описать магнитные и электрические явления в  согласии с законом сохранения энергии.

: Снова рассмотрим опыт с заземленным металлическим наперстком и зарядом внутри него. Вне наперстка эл. поля нет. Откроем шорки в наперстке - поле вне его появится, закроем шторки, поле исчезнет. Повторим все это несколько раз.  Каждый раз на создание поля вне наперстка уходит какая-то энергия. Возвращается эта энергия при закрытии шторок обратно заряду? Кажется невероятной такая возможность.
Из какой же формы энергии рождается эл. поле?
Куда исчезает эл.поле при закрытии шторок???:

:Вы шутите?:

Серъезен, как никогда.
В основе вопроса - локализация энергии и конечная скорость ее распространения и изменения. При этом никаких токов нет (в том числе индукционных), так как рассматриваемый заряд есть лишь 1 электрон. Плюс к тому же:
В известном в литературе примере с исчезновением электрического тока в проводнике существовавшее ранее КОНЦЕНТРИЧЕСКОЕ цилиндрическое магнитное поле (перпендикулярное проводнику) начинает изменяться, вследствие чего возникает электрическое поле ВДОЛЬ проводника, заставляющее электроны двигаться и создавать встречный Индукционный ток. (И нигде не доказано, что ВСЯ энергия поля собирается обратно в этот ток.)
В нашем же примере имеется КОНЦЕНТРИЧЕСКОЕ сферическое электрическое поле, которое изменяется также сферически. Поэтому в центре этой сферы все силы компенсируются и индукционных эффектов нет.

Почему вы считаете, что я сказал что-то невообразимое (глупость)? Проясните, пожалуйста (не стесняясь в выражениях).

Я также удивлен высоким... уровнем.

... ЭМП определяет единый векторный потенциал, и он нигде не равен нулю, даже в точках, где электрическая и магнитная компонента нулевые. Посему электрическая компонента магнитную не порождает и наоборот, и поле на все эти иллюзорные экзерсисы энергии действительно не тратит.

Элементарно. Вращающийся вектор не равен 0, а лишь его проекции. отсяда следует вывод: постоянного магнитного поля не существует. И электрического поля тоже.
Определение ЭМ волны в БСЭ -бред.

Конечно, очень удобно считать, что энергия действительно не тратится и фотон вечен. Перед нами вечное движение.
Но где доказательство этому?
Где доказательство, что в преобразованиях Лоренца стоит именно скорость света? Там стоит некая константа, размерность которой - скорость, и из своиств которой получается,  что это максимальная скорость, возможная в материальном мире.

Где доказательство, что эта константа не отличается от скорости фотона на 10^(-33) м/сек?

И поэтому, приближенно полагая скорость света той константой, имеем такую СТО и ОТО, а не другую.  

Я бы так сразу не стал выбрасывать понятие "энергии" на свалку. Энергетический подход дает возможность получить усредненную оценку по всем конкретным механизмам, участвующим в процессе.
А какое врямя жизни фотона получается у Вас?

Без причины ничего не происходит.
Даже возбужденный электрон не спрыгнет со своей орбиты на другую, если в определенный момент не найдется подходящих условий для этого. Но если в атоме после возбуждения электрона ничего не происходит, то прыжка электрона не произойдет. Следовательно, в атоме идут процессы,  протяженные во времени.
Или такое событие. Прилетел фотон, стукнул электрон, а тот ему отвечает: " Нет, господин электрон, вот вам обратно ваша энергия ( и направление вашего полета), я не могу ее принять целиком, так как до той орбиты я не дотяну, а эту перескочу, а частично принять вашу энергию мне не позволяет мой принцип".  Абсурд!!!

А атомные процессы, крайне затянутые по времени, мы уже 60 лет наблюдаем в газовых туманностях. Их основной механизм свечения - излучение запрещенных линий в виде характерного небулярного спектра - следствие "передержанных" без взаимодействия электронных орбиталей.