Я решил дать развернутый ответ здесь, чтобы прояснить ситуацию, поскольку в комментариях под другим постом уже возникла оживленная дискуссия.
Аналогия с линзой
Для наглядности я провел простой эксперимент: положил выпуклую линзу на лист бумаги с нарисованными параллельными линиями.
Выпуклая линза на листе бумаги с параллельными линиями
Сферическая линза отклоняет свет симметрично относительно своей оси. На изображении мы видим два характерных искажения по краям — это не свидетельство каких-то аномалий или анизотропии светового поля. Это стандартное поведение оптики, и такие искажения закономерны.
Два участка, которые я обвел красным на следующем фото, по своей природе аналогичны искажениям от линзы.
Что происходит с электронами в магнитном поле?
Возникает вопрос: если поставить цилиндрический магнит вертикально, то электроны, движущиеся параллельно его краям, теоретически должны лететь вдоль силовых линий без отклонений. Интуиция подсказывает, что в такой конфигурации искажений быть не должно. Однако ключевой момент в том, что электроны проходят через области, где линии магнитного поля искривляются и пересекаются под углом. В результате частицы не просто смещаются от оси магнита, но и начинают вращаться вокруг него — по или против часовой стрелки, в зависимости от ориентации полюсов. Это классическое поведение заряженной частицы в неоднородном магнитном поле, которое и объясняет полученные необычные изображения траекторий.
Для точного воспроизведения и анализа такой картины необходима полноценная физическая симуляция. Нужно написать программу, которая моделирует систему, рассчитывает траектории множества электронов и на основе этого строит теоретические изображения.
Вращение системы
Далее логично предположить: если вращать магнит вместе с подложкой из линий, то и характерные искажения («крайности») будут вращаться вместе с системой. Если же вращать только подложку, оставляя магнит неподвижным, искажения также сдвинутся. Но если магнит вращать, а подложку оставить на месте, то эти особенности останутся на своих местах. Это легко представить, вернувшись к аналогии со стеклянной линзой на первом фото.
Важно подчеркнуть, что все эти наблюдения не имеют прямого отношения к решению знаменитого парадокса Фарадея, о котором идет речь в исходном посте.
Научный контекст и критика поспешных открытий
К слову, сегодня действительно можно опубликовать исследование, связанное с парадоксом Фарадея, даже в таком авторитетном журнале, как Nature. Пример — статья 2022 года, где экспериментальная установка была собрана, по сути, из «игрушечных» компонентов: станка для моделистов, магнитов и самодельной платы.
https://www.nature.com/articles/s41598-022-21155-x
Экспериментальная установка в статье Nature от 2022 года.
Однако, чтобы понять суть парадокса и таких работ, нужно быть специалистом. Я не эксперт в магнетизме, поэтому не берусь давать непрофессиональное объяснение самой сути парадокса Фарадея.
Обратите внимание: Экспериментальная вакцина против рака кожи была на 100% эффективна при тестировании на мышах.
Кажется, я улавливаю основную идею, но не уверен, что трактую ее абсолютно верно.Почему пост вызвал резонанс?
Пост пользователя @mikrofoto вызвал много споров потому, что его автор, не имея, судя по всему, глубокого образования в этой области, был убежден, что открыл неизвестный физический эффект, который не поддается объяснению существующими теориями о движении электронов в магнитном поле.
Я работаю на синхротроне. Вот фото, которое я сделал:
Электронный накопитель синхротрона четвертого поколения.
Синхротрон — это установка, где магнитные поля используются для управления траекториями летящих электронов. Поле создается сложной системой точно рассчитанных магнитов: крупных диполей (их обмотки видны на фото), а также множества корректирующих и фокусирующих квадруполей, гексаполей и ондуляторов. Все эти поля и то, как они отклоняют электроны (в рамках как классической, так и релятивистской физики), были многократно смоделированы на компьютерах и проверены экспериментально десятками экспертов — физиков и инженеров. Серьезно полагать, что мог остаться незамеченным какой-то фундаментальный эффект, — крайне маловероятно.
Это может задеть чье-то самолюбие, но вероятность того, что человек, не разбирающийся в классической теории, откроет нечто новое в магнетизме, исчезающе мала по сравнению с вероятностью простого непонимания.
Было бы корректно спросить на форуме: «Помогите разобраться, почему картинки выглядят так странно». Но заявление об открытии нового эффекта и решении давнего парадокса сразу ставит автора в один ряд с изобретателями вечного двигателя или опровергателями теории относительности. Для серьезных исследований требуются серьезные инструменты, например, настоящий электронный микроскоп.
Прошу прощения за резкость. Просто ваш вопрос «почему так происходит» засел у меня в голове и не давал покоя, пока я не разобрался в этом, в общем-то, рядовом явлении. Отчасти я зол на себя за то, что потратил на это время.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Ответ на пост «Эксперимент по решению 200 -летнего парадокса Фарадея о вращении магнитного поля постоянного магнита».