Томсон и электромагнитная ударная волна

Аватар пользователя kvg1967

Джозеф Джон Томсон

Физическое тело, прямолинейно движущееся в некоторой среде, создает в данной среде ударную волну. Ударная волна – это распространяющийся по среде фронт резкого изменения параметров среды.
Движение физических тел всегда происходит в некоторой среде.
Абсолютная пустота – это абстракция, придуманная теоретиками в XIX веке. Она позволяет сильно упростить математические модели, но в реальности не существует: сквозь абсолютную пустоту не могли бы распространяться никакие физические взаимодействия.
Даже в глубоком космосе должна существовать некоторая среда, через которую передаются гравитация и электромагнитные волны. Следует также отметить, что единая теория поля – выдумка XX века; вовсе не обязательно такая среда должна иметь примитивную структуру и только один уровень: гравитация может передаваться на более глубоком уровне и гораздо быстрее, чем электромагнитные взаимодействия.
Проблема с ударной волной заключается в том, что признание ее существования автоматически означает признание двух фактов, очень неприятных для физиков-теоретиков: того, что среда существует, и того, что она оказывает сопротивление движению.
Если тело создает в процессе своего движения ударную волну, то оно расходует на ее создание свою кинетическую энергию. Уравнения, описывающие подобное движение, являются нелинейными: если без учета сопротивления для некоторых задач можно получить простое, красивое и неправильное решение с помощью карандаша и листа бумаги, то с учетом сопротивления объем вычислений резко увеличивается – настолько, что для рения задачи требуется использовать компьютер или суперкомпьютер.
Мало того, что теоретики сильно не любят ударные волны как явление, так еще и измерить параметры ударной волны гораздо труднее, чем периодических колебаний. Если же тело движется относительно среды медленно, то просто обнаружить ударную волну – большая проблема, и гораздо легче зарегистрировать факт потери энергии движущимся в среде телом. Например, влияние сопротивления воздуха на траекторию пушечного ядра Никколо Тарталья обнаружил еще в 1537 году, а получить и опубликовать качественную фотографию, на которой хорошо и убедительно видна головная ударная волна снаряда Эрнст Мах смог только в 1888 году.
Факт наличия сопротивления в вакууме прямолинейному движению электронов физики обнаружили в самом начале XX и были совсем этому не рады. Особенно не рад был Джозеф Джон Томсон, первым обнаруживший его в экспериментах с так называемыми катодными лучами: именно Томсон первым выдвинул и стал активно проталкивать в научной среде идею об увеличении массы движущегося электрона, хотя в качестве нулевой гипотезы для объяснения результатов его экспериментов должно было использоваться сопротивление среды. Идея о том, что электрон создает в вакууме электромагнитную ударную волну Томсону категорически не нравилась, а проводить контрольные эксперименты он даже и не думал.
Риторический вопрос к читателям данной заметки: а какими экспериментами доказано, что в опытах с элементарными частицами на ускорителях имеет место именно увеличение массы частиц, а не потеря частицами энергии на создание электромагнитных ударных волн?

Авторство: 
Авторская работа / переводика

Комментарии

Аватар пользователя pokos
pokos(11 лет 7 месяцев)

//а ускорителях имеет место именно увеличение массы частиц

Доказано тем, что радиус циркуляции частицы в магнитном поле увеличивается более, чем пропорционально скорости. Никакой ударной волной это не объяснить.

Комментарий администрации:  
*** отключен (кусок дерьма) ***
Аватар пользователя tiriet
tiriet(11 лет 8 месяцев)

ударная волна- это распространяющийся по среде разрыв поля массовой скорости или разрыв градиента этой самой массовой скорости. Вообще, УВ - это распространяющееся разрывное решение- разрыв может быть какого-либо параметра среды (плотность, массовая скорость, давление или что-нибудь еще) или производной этого параметра. поэтому есть два типа УВ- сильные ударные волны (в которых имеется разрыв давления и плотности) и слабые УВ- в которых разрыв градиента плотности и давления. И есть еще ударные волны разгрузки- там немножко специфическое решение. Это важно- фронт не резкого изменения параметров, а именно разрывное решение. Это принципиальная особенность и именно из-за этой особенности ударные волны вынесены в отдельный класс волн. Кстати, такие решения возможны только в нелинейных средах.

Даже в глубоком космосе должна существовать некоторая среда

ничего и никому она не должна. это Вам хочется, чтобы была какая-то понятная лично Вам среда с какими-то понятными лично Вам свойствами, а остальным- не хочется. остальным хочется как-то более-менее обоснованно увязать наблюдения в какую-то систему. И это увязывание отлично получается без "некоторой среды", которая "должна". 

Про риторический вопрос- в учебниках пишут, что между 1901 и 1905 годами некие Кауфман, Бухерер и Нойман поставили какие-то глупые эксперименты по измерению отношения заряда электрона к его массе, и после этого стали одними из классиков экспериментальной физики. Контрольные эксперименты проводили несколько лет и разные. И теорий тогда по объяснению результатов этих экспериментов понагородили, и аппроксимационных формул понаписали целую кучу. В общем, довольно долгая и интересная была возня между теоретиками по поводу как бы получше объяснить наблюдаемые траектории движения электронов в каше из электростатического и магнитного полей. сошлись на том, что ОТО лучше всего. И, кстати, в этих экспериментах никакой потери энергии не наблюдается. Наблюдается падение соотношение e/me. - то есть, рост массы или падение заряда. Но так как в падение заряда поверить уж совсем сложно, сошлись на росте масссы, и именно релятивистском. А излучаемых ЭМ волн (ни ударных, ни других сколь нибудь адекватной энергетики) не обнаружили.  И есть еще один интересный такой момент- если существует ЭМ ударная волна, то значит, диэлектрическая и магнитная проницаемости должны зависеть от напряженности магнитного и электрического полей, а значит, для световых пучков разной интенсивности должна наблюдаться различная дисперсия! причем, для того, чтобы УВ могла существовать, надо, чтобы с ростом напряженности поля диэлектрическая и магнитная постоянная падали (ну, их произведение падало).

Вопрос встречный риторический к Вам- из каких экспериментов следуют намеки на возможность зависимости е и мю нулевых от напряженности магнитного и электрического полей?

Аватар пользователя tiriet
tiriet(11 лет 8 месяцев)

чет я тут подумал, и вдруг до меня дошло крайне простое: положим, что действительно существуют ударные волны ЭМ поля и их можно создать каким-то быстро движущимся телом. для формирования этих УВ надо, чтобы мю и епсилон нулевые зависили от напряженности ЭМ поля. Если они зависят, то скорость движения пиков гармонической ЭМ волны будет отличаться от скорости движения окраин этой же гармонической волны, а это приведет к изменению ее формы и как следствие- к изменению спектра- из монохроматического он будет расползаться в обе стороны, и это расползание должно быть прекрасно заметно, например, в любом мощном волоконно-оптическом лазере при увеличении длины волновода. А такого не наблюдается. Причем, если у Вас УВ формируется при движении электрона в экспериментальной какой-нибудь установке с размерами 1м*1м*1м, то значит, на пробеге в 1м это самое расползание формы волны (любой ЭМ волны) должно быть существенно заметным. А на 100м волоконно-оптическом кабеле оно должно быть определяющим явлением всей оптики, делающим иттербиевые лазеры с фиксированной частотой излучения технически нереализуемыми. А такого явления нет, а лазеры- есть. Риторический вопрос- меня кто-нибудь понял?

Аватар пользователя kvg1967
kvg1967(2 года 6 месяцев)

В случае с электронами сам собой напрашивался такой довольно простой эксперимент: можно разместить в вакууме источник электронов и устройство (датчик) для измерения их энергии, а затем менять расстояние между источником и датчиком. Будет ли уменьшаться энергия электронов по мере увеличения расстояния?

Аватар пользователя tiriet
tiriet(11 лет 8 месяцев)

ну и? можно. но можно и проще- можно просто разместить источник электронов где угодно. хоть в воде, и смотреть, будет ли от этих электронов излучение. Вот черенковское- вполне себе наблюдается. и даже известно, начиная с какой энергии электронов это Черенковское излучение возникает, и какой его спектр в зависимости от энергии пучка, и вполне себе понятно даже- почему при Е<Ekrit излучения нет, а при E>Ekrit излучение есть.

А Вы что предлагаете? ну постулировали Вы существование электромагнитной ударной волны. молодец!

первейший и тупейший вопрос- эта ваша ударная волна- она продольная или поперечная?

второй тупейший вопрос- где уравнения, решение которых давало бы эту ударную волну?

вот уравнения УВ в газе я знаю, решал. Уравнения УВ в твердом теле- тоже знаю, решал. И упругий предвестник, и основную волну понимаю, и волну разрежения, и отличие слабой от сильной- и аналитически понятно, и численно- понятно. А Ваши уравнения где? на каком расстоянии от электрона формируется УВ? вот в газе при движении тела УВ формируется на некотором расстоянии от этого тела (и можно посчитать, на каком). При распространении в газе сильной волны сжатия она через какое-то расстояние превращается в ударную, и можно посчитать- через какое расстояние это произойдет, если известна амплитуда и длина исходной волны и уравнение состояния газа. У Вас есть уравнения ЭМ-поля, которые приводили бы к решению в виде ударной волны? какая энергия этой волны? какое ускорение приобретает электрон за счет потерь энергии на формирование этой Вашей ЭМ УВ? где излучение околосветовых электронов, тормозящихся предлагаемым Вами механизмом? У меня вон - электронная пушка стоит под боком. 40кЭв энергия в пучке. при собственной массе электрона в 500 кЭв это примерно 10%. релятивистская оценка скорости такого электрона- 0,3с. и нету от такого пучка электронов видимого ЭМ излучения. А рентгеновское излучение наблюдается только из точки входа пучка в металл- тормозное излучение, все по классике. начиная с какой скорости я должен заметить эффекты, связанные с УВ? напомню, что изменение е/me наблюдается даже в диапазоне 0,1-0,3с. то есть, при моих скоростях я уже должен был бы наблюдать излучение от электронного пучка (потеря на торможении хотя бы 1 эв должна уже давать ближний инфракрасный поток, потеря 10-20 эВ должна давать яркий спектр голубого цвета и в дальний УФ. а ничего этого нет.

Аватар пользователя kvg1967
kvg1967(2 года 6 месяцев)

В случае с пучком суммарная энергия ударных волн от отдельных электронов может идти, например, на создание постоянного магнитного поля вокруг пучка.

Аватар пользователя tiriet
tiriet(11 лет 8 месяцев)

напоминаю, я задал первейший тупейший вопрос- УВ в ЭМ-поле- это продольная или поперечная волна? без ответа на этот вопрос все Ваши остальные рассуждения че там куда может идти вообще не интересны. на этот вопрос может быть ровно два ответа: или продольная, или поперечная. так какая?

Аватар пользователя kvg1967
kvg1967(2 года 6 месяцев)

Меня всегда удивляла и не перестает удивлять слепая веры физиков в авторитеты, например – в безупречность Максвелла и созданной им системы уравнений. Максвелл считал, что электрическое и магнитное поля должны быть абсолютно равноправными. Если же внимательно посмотреть на конструкции технических устройств, то с радиоволной они работают как с магнитной волной.

Аватар пользователя tiriet
tiriet(11 лет 8 месяцев)

милейший, Вы куда-то не туда! Че Вы юлите? Мне совершенно с прибором на Максвелла, его уравнения и равноправность или неравноправность электрического и магнитного полей.

 Я задаю Вам тупейший вопрос, ответ на который должен быть для Вас известен и абсолютно очевиден- Предлагаемая Вами ударная волна в электромагнитном поле является продольной волной, или поперечной? вот и все.

вот звук в газе- волна строго продольная, колебания среды в звуковой волне идут вдоль направления распространения звука. И в жидкости звук тоже исключительно продольная волна. В твердом теле существуют два типа волн- продольные и поперечные, как следствие- есть два типа звуковых волн, и две скорости звука- продольная скорость звука и поперечная скорость звука, которые выражаются через плотность и упругие модули (разными формулами, естественно). Свет- волна поперечная (вне зависимости от того, че там у Максвелла написано), и поперечная волна потому, что он (свет) имеет поляризацию. А поляризация продольной волны невозможна. Возможна поляризация только поперечных волн.

Ударная волна в твердом теле является продольной волной (перемещение частиц среды в ударной волне идет вдоль направления распространения этой волны).

Возвращаясь к Вам и Вашей теории- у Вас-то ударная волна в электромагнитном поле какая? продольная или поперечная?

Аватар пользователя kvg1967
kvg1967(2 года 6 месяцев)

Я пока понятия не имею, какая это может быть волна, и предлагаю для начала экспериментально проверить наличие или отсутствие потерь энергии электронами при прямолинейном движении электронов в вакууме.

Аватар пользователя tiriet
tiriet(11 лет 8 месяцев)

поржал. То есть, Вы придумали очевидный бред, который даже сами не понимаете, но при этом предлагаете уже каким-то другим людям тратить время, силы и деньги на то, чтобы проверить, не является ли предлагаемое Вам бредом экспериментально? Если бы наблюдались потери энергии электронами при прямолинейном движении в вакууме, то мы бы не могли наблюдать высокоэнергетические космические лучи. потому что все источники высокоэнергетических космических лучей находятся от нас на огроменных расстояниях, и даже потеря 1% энергии на световой год пройденного расстояния привела бы к тому, что мы бы этих лучей вообще не получили. А они есть, значит, заряженные частицы в вакууме движутся без потерь энергии. Но Вы предлагаете поизучать ударные волны в электромагнитном поле экспериментально сразу вот так. да Вы, батенька, большой оригинал. конец связи.

Аватар пользователя iwm
iwm(11 лет 11 месяцев)

Тот случай, когда коммент на статью информативней самой статьи в разы.

Аватар пользователя Cosmo
Cosmo(7 лет 11 месяцев)

"так как в падение заряда поверить уж совсем сложно, сошлись на росте масссы, и именно релятивистском."

 

Не удивительно...)) Всегда проще приписать некие свойства самой непонятной субстанции - массе...))

Аватар пользователя kvg1967
kvg1967(2 года 6 месяцев)

Кстати, уже в начале XX века было установлено, что электрон не является по настоящему элементарной частицей и состоит из двух частей: заряженной и незаряженной. Связь между этими частями упругая, и при попадании электрона в магнитное поле вся конструкция может начать вибрировать: тогда электрон испускает фотоны вперед по ходу движения и теряет при этом часть своей энергии.
Но если при создании ударной волны вибрация не возникает, то и излучения фотонов не будет.

Аватар пользователя tiriet
tiriet(11 лет 8 месяцев)

ну и каким образом вибрация двух частей друг относительно друга может породить фотон, который уносит часть кинетической энергии? ладно бы этот фотон унес часть энергии колебаний Вашего осциллятора- нормальный понятный механизм, но у Вас камертон гудит, а меняется скорость телеги, на которой он едет. логика-то должна же какая-то быть....

Аватар пользователя kvg1967
kvg1967(2 года 6 месяцев)

Пока в процессе обсуждения я убедился только в том, что для предложенной мной схемы эксперимента пучки электронов непригодны, и нужно использовать либо отдельные частицы, либо сгустки частиц.

Аватар пользователя Alex Arx
Alex Arx(8 лет 10 месяцев)

 

Вы совершенно правильно уловили, что электромагнитные волны распространяются не в пустоте. Да и вообще, в природе нет пустоты. Отнюдь!

Что же тогда там остаётся, если удалить всё вещество? Вакуум... Кароч, берём листок в клеточку и рисуем в каждой клетке по колечку. Это струны. Причём, замкнутые. Похожи? Ну, а то ж!

Разомкнём одну струну. И закрепим её концы на чистом листе бумаги, который мы положили сверху. У нас получились 2 точки, которые могут свободно перемещаться по верхнему листу. Впрочем, не будем отвлекаться!

Это адрон. Ну, частица такая... А теперь возьмём карандаш и нажмём тупым концом на адрон. Да, сразу на 2 точки. Во все стороны от адрона пошла круговая волна... по нижнему листу с клеточками.

Между прочим, поперечная. Ну, совсем как круговая волна на поверхности воды. Именно этого от вас добивался коллега Тириет. Но вы отчего-то растерялись...

Продолжение следует... )

Аватар пользователя kvg1967
kvg1967(2 года 6 месяцев)

В XIX веке были придуманы десятки гипотез о светоносном эфире, а в XX кроме эфирных стали появляться модели и других типов. Меня же интересует вопрос, проверял ли кто-нибудь экспериментально наличие сопротивления прямолинейному движению электрона в вакууме.

Аватар пользователя Alex Arx
Alex Arx(8 лет 10 месяцев)

 

Может быть, вы имеете в виду волну-пилот, которую гонит перед собой электрон, подобно моторной лодке на Ангаре? Ну, это река такая...

Эта волна проходит через обе щели в двух-щелевом эксперименте и создаёт интерференционную... нет, не картинку, а дорожку! По которой и следует электрон до люминесцентного экрана, пройдя через одну из щелей. Таким образом, на экране возникает интерференционная картинка.

При околосветовых скоростях у электрона увеличивается... нет, не масса покоя, - масса покоя остаётся прежняя... увеличивается его кинетическая энергия и, как следствие... релятивистская масса. Что и воспринимается вами как сопротивление движению... )

Аватар пользователя kvg1967
kvg1967(2 года 6 месяцев)

Я имею в виду электромагнитную ударную волну, похожую по форме на головную волну снаряда.

Аватар пользователя Alex Arx
Alex Arx(8 лет 10 месяцев)

 

Нет, такого там нет. Такие мысли, обычно, приходят в голову тем, кто слишком буквально воспринимает вербальное описание...

Но, в том-то и дело, что нельзя представлять себе микромир буквально и визуально. Всё это нужно делать с изрядной долей условности и... иронии, перемежающейся с сарказмом... )

Аватар пользователя kvg1967
kvg1967(2 года 6 месяцев)

Хорошо, рассмотрим не один электрон, а сгусток, состоящий из множества электронов.
Если сгустки движутся в вакууме прямолинейно и интервал между сгустками постоянный, то будет ли такая система сгустков создавать в пространстве электромагнитные колебания? Если будет, то почему тогда принято считать, что один прямолинейно движущийся сгусток не создает ударной волны?
 

Аватар пользователя Alex Arx
Alex Arx(8 лет 10 месяцев)

 

Ну, начнём с того, что при прямолинейном движении с постоянной скоростью никаких электромагнитных волн не возникает...

Ну и потом, что из себя представляет э-м волна?)

Аватар пользователя spinor
spinor(5 лет 1 неделя)

При движении по геодезическим в общем случае.

Аватар пользователя kvg1967
kvg1967(2 года 6 месяцев)

Этим забавным софизмом преподаватели дурят головы ученикам уже много лет, из поколения в поколение, а потом удивляются, почему дети так и не научились правильно рассуждать.
Высказывание представляет собой типичную ловушку-заморочку типа «Бабушка надвое сказала»: то ли имеет место равномерное движение без излучения, то ли энергия тратится на излучение и движение замедленное.

Аватар пользователя Cosmo
Cosmo(7 лет 11 месяцев)

Alex Arx, фотон, сволочь, всё портит..))

Аватар пользователя spinor
spinor(5 лет 1 неделя)

Я имею в виду электромагнитную ударную волну

Такие "ударные волны" открыты Вавиловым и Черенковым в 33-ем. Это возможно только когда заряженная частица движется в среде быстрее скорости света. Теоретически это было описано Зоммерфельдом ~35-ю годами ранее в его диссертации. Зоммерфельд отказался от "своего открытия" после публикации СТО Эйнштейна. Только из-за его публичного отказа этот эффект носит название Вавилова-Черенкова, а не Зоммерфельда.

Аватар пользователя kvg1967
kvg1967(2 года 6 месяцев)

По началу теоретики вообще не хотели признавать существование электромагнитной ударной волны ни при каких условиях. Благодаря опытам Черенкова они признали, что такая волна возможна в среде, так как игнорировать результаты экспериментов было невозможно.
Повторяется та же ситуация, что имела место с головной волной снаряда: когда снаряд движется быстрее звука, волна более мощная и доказать ее существование легче (например, ее можно сфотографировать). То, что снаряд создает ударную волну и в том случае, когда летит медленнее звука, потом приходилось доказывать дополнительно.
 

Аватар пользователя kvg1967