Материя и взаимодействия (стр. 2 из 4)

Из курса физики для каждого отдельного фотона можно записать, что его энергия равна:

W_ф = h · v_ф

Но частота фотона согласно преобразованию Лоренца будет равна:

где β = v / c,

v – скорость движения тела относительно полости,

c – скорость распространения света.

Т.е. в каждой точке стенок полости мы будем воспринимать фотоны с различной частотой, в зависимости от направления движения и скорости тела В относительно полости.

При этом общая энергия, которая излучена телом будет равна:

а энергия воспринятая полностью:

где I = dn/dψ,

n – количество излучаемых фотонов,

ψ – телесный угол.

Считая, что тело В излучает во всех направлениях энергию I=const и с одинаковой частотой получаем, что энергия излучаемая телом будет равна:

W_u = 4πnvI,

а воспринятая полостью, т.е. перешедшая в неподвижное пространство:

Отсюда нетрудно получить зависимость передаваемой энергии от подвижного, относительно полости, тела к полости как функцию от относительной его скорости:

При β = 1 получается неопределенность ∞ × 0, которая разрешается при помощи правила Лопиталя и приводит к W_b/W_u=0, при β = 0, неопределенность 0/0.

W_b/W_u = 0 | β = 1; W_b/W_u = 1 | β = 0.

Подставляя значения для скорости, несложно получить следующую таблицу зависимости W_b/W_i = F(v):

β	0	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	0,95	1
Wb/Wi	1	0,96	0,95	0,65	0,45	0,3	0,18	0,1	0

Однако согласно Теории относительности при излучении фотонов источник должен потерять массу:

Δm = W_u / c² = 4πnvI / c² .

При этом в пространство, относительно которого источник движется должна передаться энергия:

и отношение энергии при этом будет соответственно равно:

W_b/W_u = 1 / √(1 – β²),

т.е. воспринимаемая полностью энергия будет в раз 1/√(1 – β²) раз больше чем излучаемая.

Таким образом получаем, что одна и та же задача решенная с помощью преобразований Лоренца и теории относительности, которая базируется на преобразованиях Лоренца, имеет диаметрально противоположные ответы. Что это, очередной парадокс теории относительности?

Но если теперь представить, что ограничение по скорости движения относительно друг друга не существует (Теория относительности доказывает обратное), а взаимодействия между движущимися системами определяется их относительной скоростью, то вполне очевидно, что в каждой точке пространства мы можем иметь какое угодно количество подпространств, отделенных друг от друга только скоростью их относительного движения. В данном случае степень взаимодействия между отдельными частицами в зависимости от скорости относительного движения будет описываться некоторой функцией F(v), определению которой будут посвящены дальнейшие рассуждения. F(v) описывает в первую очередь взаимодействия между пространствами и для электромагнитных взаимодействий привязывается к скорости света, для гравитационных к скорости распространения гравитационных возмущений, для ядерных соответственно – ядерных возмущений и т.д.

Таким образом, пускай мы имеем систему состоящую из n количества пространств, которые отличаются друг от друга относительной скоростью движения, при этом n→∞. Вполне очевидно, что если некоторая функция F(v) определяет взаимодействия между частицами одного пространства в зависимости от скорости движения, а F(v) взаимодействия в другом пространстве, то между этими пространствами будет происходить взаимодействие F(v), которое определяется количеством общих для обоих подпространств частиц, а также степенью их взаимодействия с каждым из подпространств. Отсюда, взаимодействие за счет одной частицы принадлежащей обоим подпространствам будет ΔF = F(v₁) · F(v₂).

Учитывая, что (v₁ – v₂) = v, где v – относительная скорость движения подпространств, можно записать:

ΔF = F(v₁) · F(v₁ + v).

В свою очередь, так как обе системы отсчета одинаковы, т.е. ни одна из систем не является преимущественной, а функция F(v₁); F(v₂) взаимодействий определяется одним и тем же законом. Предположим, что F(v) выглядит следующим образом для каждого из подпространств:

Рис. 1.

Но так как общее количество частиц принадлежащих каждому из подпространств стремится к бесконечности, то общее взаимодействие между обоими подпространствами будет определяться суммой всех взаимодействующих частиц и будет стремиться к

или учитывая, что (v₂ – v₁) = v

Полученное интегральное уравнение может иметь бесконечное количество решений, каждое из которых может быть привязано к определенным условиям.

В данном случае нами рассматривалось, что в какой бы системе мы ни находились и с какой бы скоростью не двигались относительно чего-либо, скорость распространения возмущения (света) везде будет определяться только условиями той системы в которой мы находимся, или производятся измерения, в частности плотностью материи ее температурой и т.д.

На этом, несколько незаконченном, общем подходе к материи как к бесконечной системе из которого возможно немного стало ясно независимость системы отсчета при определении конкретных величин, физического характера, мне кажется, следует закончить.

Что касается опытов Физо и Майкельсона, то оба эксперимента прежде всего доказывают независимость систем отсчета и в одинаковой степени могут служить, как для построения Теории относительности, так и любой другой, где будет соблюдаться принцип независимости систем отсчета.

Снова материя

В этой главе прежде всего пойдет речь об одном из возможных вариантов организации более мелких частиц материи в более крупные, при этом нам придется пользоваться теми немногими выводами произведенными ранее.

Таким образом, для построения возможной модели частицы материи, в нашем распоряжении имеется бесконечное пространство, заполненное бесконечным количеством частиц и существующее бесконечное количество времени, при этом в полученной таким образом среде может существовать сколько угодно больших или малых энергетических возмущений. Вполне очевидно, что в такой среде могут встречаться любые возможные объединения более мелких частиц в более крупные. Однако нас будут интересовать только устойчивые объединения, т.е. такие которые для одной из областей пространства будут удовлетворять третьему свойству материи. Поскольку проводить перебор всевозможных объединений практически невозможно, мы воспользуемся одной из известных моделей в Астрофизике под названием гравитационный коллапс. Однако, рассматривать явление коллапса мы будем несколько в другом плане.

Пускай в рассматриваемой среде в результате энергетических возмущений в некоторых точках пространства давление ниже, чем в остальных точках, тогда частицы материи из остальных точек пространства устремятся к образовавшейся таким образом области разряжения, при этом скорость которую приобретут частицы относительно друг друга будет определяться перепадом давлений и к центру разряжения. В тоже время необходимо учитывать, что в центре разряжения скорость распространения возмущений будет меньше, чем в открытом пространстве. Таким образом, встречные потоки частиц материи могут встречаться со скоростью большей скорости распространения возмущений (скорость света), однако как видно из предыдущих рассуждений о том, что взаимодействия между частицами уменьшаются по мере увеличения их относительной скорости и будет равно 0, при скорости равной или несколько большей скорости света. (Это вытекает также из Теории относительности – массы тел относительно друг друга будут мнимыми при их относительной скорости большей скорости света). Но в таком случае частицы материи двигающиеся к центру разряжения будут беспрепятственно покидать область разряжения не взаимодействуя с встречным потоком. Такая область, следовательно, может существовать устойчиво в пространстве достаточно большое время.

Подобное явление можно рассматривать как коллапс давления. Если не учитывать возможные завихрения возникающие при таком коллапсе, то скорость движения частиц можно определить исходя из уравнения движения используемого в гидроаэродинамике.

2W×v + grad (v ²/2) + ∂V/∂t = F – (1/ρ) grad p

для безвихревого движения: F = 0, 2W×v = 0, ∂v/∂t = 0

grad (v ²/2) = – (1/ρ) grad p.

Частный случай решения этого уравнения при ρ = const будет v=K/r²

В данном случае нами предполагается, что изменение давления может происходить за счет изменения таких характеристик среды, как температура без изменения ее плотности. Подобное динамическое объединение частиц материи можно рассматривать, как более крупную частицу материи. В дальнейшем если произвести рассмотрение подобной модели с учетом вихревых движений, то несложно будет получить модель галактик со всеми вытекающими физическими законами и явлениями действующими в последних, одновременно, это может быть и моделью атома. Однако для рассмотрения полных моделей необходимы более значительные затраты времени и поэтому в данном случае они рассматриваться не будут.