Опережающие потенциалы
Опережа́ющие потенциа́лы, потенциалы переменного электромагнитного поля, изменения которых в данной точке опережают изменения электрических зарядов и токов, находящихся в других точках пространства и создающих поле. Для описания электромагнитного поля используют векторный потенциал и скалярный потенциал , где , , – пространственные координаты, – время. Так, например, изменение скалярного потенциала в вакууме описывается уравнением:
где – набла-оператор, – объёмная плотность электрического заряда, – электрическая постоянная, – скорость света. Данное уравнение имеет два решения: одно – в виде запаздывающего потенциала, другое – опережающего потенциала. Запаздывающий скалярный потенциал в момент времени в точке, находящейся на расстоянии от источника поля, определяется плотностью заряда в предшествующие моменты времени . Опережающий потенциал в момент времени в той же точке пространства определяется плотностью заряда в более поздний момент времени . То же самое справедливо для запаздывающего и опережающего векторных потенциалов, которые определяются токами проводимости, находящимися на расстоянии от данной точки пространства.
Если считать заряды и токи причиной, а скалярный и векторный потенциалы следствием, то опережающие потенциалы не удовлетворяют принципу причинности и в большинстве случаев должны быть исключены из рассмотрения. Однако в некоторых случаях опережающие потенциалы не противоречат принципу причинности и входят в решения уравнений наряду с запаздывающими потенциалами. Это имеет место, например, в средах с аномальной дисперсией, в которых возможно существование волн, фазовая и групповая скорости которых направлены противоположно. В неоднородных средах с пространственной и временнóй дисперсиями также возможны случаи, которые описываются решениями в виде запаздывающих и опережающих потенциалов.