Дорошев В.П.

Среды и волны

     Волна - изменение некоторой совокупности физических величин (характеристик физического поля или материальной среды), которое способно перемещаться, удаляясь от места своего возникновения,... Многообразие волновых процессов приводит к тому, что никаких абсолютных общих свойств волн выделить не удаётся./ Физическая энциклопедия (в 5 томах) / Под редакцией акад. А. М. Прохорова. - М.: 1988.
       Среда распространения (далее, среда)  - материя, постоянно взаимодействующая с  изучаемым объектом или процессом, в том числе, волновым. Среда обладает свойством частотной дисперсии - затуханием волны с уменьшением её длины.
   Как известно,  механические волны   представляет собой связанные движения элементов упругой среды, поэтому модель таких волн обычно состоят из твёрдых шариков, соединённые пружинками.   Ускорение элементов (шариков) механической среды неизменно приводит к появлению в ней движения в направлении распространения. Таким образом возбуждаются в основном продольные волны (иногда поперечные или смешанные).  
   При ускорении же электрических зарядов в вакууме или ином диэлектрике возбуждаются  лишь поперечные электромагнитные волны (ЭМВ) напряжённости поля. Связано это с тем, что продольные волны в вакууме не реализуются, поскольку в вакууме материя существует только в виде поля, вариация скорости которого невозможна в большую сторону - она уже предельная. Возможны лишь изменение собственных параметров поля, например, напряжённости.
     Утверждение о том, что волна распространяется в электромагнитном поле справедливо только на малых расстояниях от источника: в ближней зоне излучения, составляющей около 10 длин волн.
         В области распространения волны, то есть за пределами ближней зоны волне не нужно никакой "подкладки - среды " для своего движения.
     Постоянное электрическое поле начинающей движение заряженной частицы затухает пропорционально квадрату расстояния от её центра, а изменение  поля (оно и есть причина появления волны) это приращение его, которое описывается  производной. 
      А производная поля (волна) затухает  в первой степени этого расстояния. Через 10 периодов колебания  постоянного поля практически нет (невозможно измерить), а волна по сравнению с исходным полем ещё огромная.
     'Родившаяся из поля'   волна отрывается от источника и со скоростью света в вакууме уходит от него.
    Физический вакуум, рассматриваемый, как среда распространения,   практически не связан с фотонами полей (сечение взаимодействия фотона с  ним ничтожно - 10^-62 см²). Кроме того, вакуум не обладает частотной дисперсией, что принципиально отличает его от других материальных сред.
     Всё отмеченное выше показывает, что для существования ЭМВ среда не требуется.
      Для полноты картины приведу и другие примеры волнового распространения без участия среды: струя воды из колеблющегося конца шланга, шарики и пружинки моделей волны, гофры  шифера, выходящие из гибочного станка, волна движения звеньев цепочки, которую резко встряхнули, и др.
      Если учесть, что упругость механических сред определяется электромагнитным взаимодействием её элементов, то и механические волны фактически и тоже не нуждаются в среде, поскольку они на микроуровне содержат электромагнетизм в вакууме.
      Учитывая отмеченную  универсальность, электромагнитные волны можно назвать истинными волнами.
    Истинные волны присущи  характерны и другим  носителям фундаментальных взаимодействий: гравитационному и ядерному (гравитационные и глюонные).
   
   Выводы. 1. Среда, как необходимое условие существования волн - заблуждение.
   2. В вакууме и веществе истинны лишь электромагнитные волны.
   3. Получен критерий соответствия волны и среды:
    а) в среде всегда возможны продольные волны,
    б) в отсутствии среды - только поперечные.
   Июнь2020г.