Предупреждаю сразу: мои статьи не о физике как таковой, а о промывании и компостировании мозгов в современной науке. Нелепую ситуацию, сложившуюся в электродинамике, я использую только в качестве примера.
В своих статьях я обсуждаю предрассудки. Предрассудки – это взгляды или мнения, принятые на веру со слов других людей. При обсуждении предрассудков спор по определению идет о вере, так что «Слабонервных просим удалиться!».
Даже в самом глубоком космическом вакууме, кроме нескольких атомов водорода на кубический сантиметр, все еще имеется также и некоторая среда, через которую передаются физические взаимодействия.
В XIX веке эта среда именовалась светоносным эфиром.
В самом начале XIX века французские физики выдумали неправдоподобную гипотезу о свойствах светоносного эфира: они почему-то решили, что эфир несжимаем и совершенно неподвижен, но при этом свободно проходит сквозь физические тела и не оказывает никакого сопротивления их движению.
Эту свою гипотезу они ухитрились довольно быстро навязать всему миру, за редкими исключениями. Джордж Стокс выдвинул альтернативную гипотезу «липкого эфира», в соответствии с которой сопротивление среды становится заметным при движении тела на околосветовых (релятивистских) скоростях.
Однако понятие релятивистской скорости весьма растяжимое. Экспериментально гипотеза Стокса не проверена до сих пор. Например, если для проверки данной гипотезы использовать ускоренные элементарные частицы, то какую скорость движения нужно обеспечить? Достаточно будет 0,1 от скорости света или потребуется 0,9999?
В решении данной проблемы, пожалуй, может помочь забавная формула для расчета релятивистской массы, являющаяся одним из следствий, вытекающих из предложенной Хендриком Лоренцем системы преобразований.
Преобразования Лоренца – это уравнения, связывающие координаты и время в инерциальных системах отсчета с учетом постулатов релятивистской механики.
Юмор заключается в том, что Лоренц был приверженцем упомянутой выше гипотезы о неподвижном всепроникающем эфире, а его преобразования стали применять совместно со Специальной Теорией Относительности (СТО) Альберта Эйнштейна, из которой Эйнштейн понятие об эфире исключил.
Формула для расчета релятивистской массы выглядит следующим образом:
где m – релятивистская масса, m0 – масса покоя, v – скорость движения тела, c – скорость света в вакууме.
По приведенной выше формуле получается, что с ростом скорости движения масса может расти практически до бесконечности!
У Лоренца масса покоя – это масса тела, когда оно неподвижно относительно эфира, релятивистская масса – масса того же тела при движении относительно эфира, а скорость движения тела также измеряется относительно эфира. Когда Эйнштейн избавился в СТО от светоносного эфира, дать вразумительные определения всем этим понятиям вдруг оказалось очень сложно.
Так как формула для расчета релятивистской массы является следствием из других упрощенных формул, то она и сама – упрощенная.
В экспериментах конца XIX и начала XX века, на которые опирался Лоренц, скорости движения физических тел и элементарных частиц (электронов) были довольно низкими, как правило – ниже 0,1 от скорости света в вакууме.
Если среди читателей данной статьи есть физики, то я обращаюсь к ним.
Господа физики – вы до сих пор пользуетесь в расчетах преобразованиями Лоренца? И что, расхождений с полученными экспериментально результатами не наблюдаете?
Формулы-то столетней давности …
Элементарные частицы теперь научились почти до скорости света разгонять.
Если масса частиц действительно увеличивается, то это увеличение должно поддаваться обнаружению многими разными способами.
При какой скорости движения частиц начинаются расхождения измеренного и расчетного значения релятивистской массы?
Комментарии
Сам не проверял, но, помнится, в институте говорили препы, что расчет современных ускорителей производится, исходя именно из формулы массы по вышеприведенной формуле.
Интересно, физики и сейчас все той же старой формулой пользуются?
Пытались ее как-нибудь перепроверить?
Мне для Вас ликбезом заниматься? Поднимите жопу и сами узнайте. В гугле забанили?
Когда ускорителей ещё не было в проекте, все формулы многократно были проверены на экспериментах с космическими лучами. Пузырьковая камера в магнитном поле, фотоаппарат. По сфотографированным трекам учились определять, какая частица и с какой скоростью влетела в камеру.
Дураков среди физиков не было и нет не проверять многократно основы современной физики. Собственно то, что мы видим на примере этого чудака - результат игнорирования демонстрации экспериментов и самостоятельных лабораторных работ учащихся при изучении физики. Одна голая теория.
Моя статья именно об этом: эксперименты, на которых основывается формула для расчета релятивистской массы, проводились сто лет назад.
Сделайте доброе дело, повторите их сами. Благо, эксперименты недорогие. Может, чему-то и научитесь.
Спасибо за наглядную демонстрацию слепой веры в учебники!
Лабораторные работы с целью повторения основополагающих экспериментов в физике входят в обязательный курс обучения студентов-физиков. Чтобы не сомневались в результатах старых исследований и знали, как оформлять результаты собственных. Так что вы просто не понимаете, о чем говорите.
Движение частиц со скоростью 0,999 от скорости света в лабораторной работе?
Правда?
Прежде, чем исследовать движение на таких скоростях, надо хотя бы научится регистрировать элементарные частицы при помощи детекторов. Поэтому начинают с простейшего. Сначала - обычного радиоактивного распада и регистрации активности с помощью разных детекторов. Скажу прямо, очень занудливое дело, требующее немалого времени и терпения.
Отдельно для тех, кто специализируется на ускорителях делаются расчеты по трекам в пузырьковой камере. Для начала по трекам хотя бы научится распознавать надо, какая именно частица зарегистрирована, какая у нее энергия, какое время жизни и так далее. Не умея этого, говорить о самостоятельных исследованиях не приходится.
Я допускаю, что при низких скоростях движения упрощенная формула вполне пригодна для расчетов.
Будет ли она оставаться пригодной при увеличении скорости?
Кто, когда и как это проверял?
Вот возьмите и проверьте. Раз чужим экспериментам не доверяете, так хоть разберетесь, что и откуда берется.
Разве я сказал, что не доверяю экспериментам?
Я пишу о том, что формула примитивная, и потому – сомнительная.
Формула следует из целого цикла экспериментов. Если вы доверяете экспериментам, то незачем выеживаться. А если не доверяете, то берите и делайте эксперименты сами. Пальцами по клавишам ляпать, это не физический эксперимент проводить.
Приведенная в моей статье формула из какого цикла экспериментов получена?
Да при чём же тут вера... Скорость электронов в древнем бетатроне уже при 20 Мэв достигает 0.99 скорости света, так что без учёта релятивистских эффектов (а именно изменения массы) обойтись невозможно. В современном БАКе протоны разгоняются до 0.9999999 скорости света, масса протонов увеличивается в несколько тысяч раз, не заметить это просто невозможно. Ключевой момент здесь в том, что неточность в расчётах динамики сгустков, которые гоняются в накопительных кольцах, однозначно приведёт к их разрушению и поглощению, там необходимы точные значения и скорости (синхронизация с разгонным электрическим полем) и массы (синхронизация с удерживающим магнитным полем). А пресловутые сгустки там летают по кольцам около 27 км длиной. Так что как раз с массой в релятивистских формулах всё в порядке, пусть они хоть тысячелетней давности будут :)
Эти эксперименты (точнее, работа по этой формуле) проходят постоянно. Чем Вас не устраивают эксперименты столетней давности? Законы физики с тех пор поменялись?
Скорость движения частиц стала гораздо ближе к скорости света.
Скорости космических частиц не изменились. А они весьма велики, и с ними были ранние эксперименты. В общем, освойте для начала физику в популярном изложении. Список книг я дал.
В каком эксперименте с космическими частицами проверялась формула для расчета релятивистской массы?
Книжки почитайте. Не найдете - приходите.
Лично я такие добрые советы воспринимаю как рекомендацию «Принесите воду в решете!».
Очень на теплород похоже...
Если что, то при v << c и с учетом E = mc2, получается формула для кинетической энергии K = m0v2/2.
Вопрос прямо противоположный: работает ли формула при скорости движения, например, 0,999 от скорости света в вакууме.
Вы, кроме того, что не знаете физику, еще и поиском в инете не умеете пользоваться? Сочувствую.
В Интернете ссылки на теоретические рассуждения: одно мнение против другого.
А меня в данном случае интересуют экспериментальные результаты.
Открою страшную тайну: экспериментальные работы оформляются в виде статей, которые печатаются в журналах. Вот и поищите такие статьи. У нищих слуг нет.
Всё работает. И масса увеличивается, и продольные размеры сокращаются.
Как правильно заметил Владимир, масса покоя релятивистских тел не увеличивается. Она остаётся прежней. Увеличивается кинетическая энергия.
Пучок релятивистских протонов на Баке, разогнанных до почти скорости света, состоит из сотен миллиардов частиц. И его первоначально сферическая форма искажается и становится плоской. Соотношение длины к диаметру 1:1000. То есть, вырежьте из листа в клеточку круг диаметром 10 см и вы получите представление о реальности.)
Я не про массу покоя, я про то, что именуется «релятивистской массой».
Более конкретно: проводились ли контрольные эксперименты с отдельными частицами, а не сгустками или пучками?
Так ли увеличивается релятивистская масса, как предсказывает формула Лоренца?
Или же физики слепо верят в непогрешимость этой формулы?
Почитайте для начала популярные книжки.
Релятивистская масса это синоним энергии, которой обладает движущееся тело. Масса покоя это количество протонов и нейтронов в теле, которое остаётся неизменной.
Например, у фотона нет массы покоя, но его релятивистская масса может быть больше массы покоя электрона. Всё зависит от выбора системы отсчёта. Девчонка выше всё верно вам описала.)
Начинаются сказки про энергию …
Я спрашиваю про то, проверялась ли формула для расчета релятивистской массы в том случае, когда электроны и протоны движутся со скоростью, очень близкой к скорости света.
Владимир, да скажите уже этому неучу, что надысь разгоняли ведро с массой до двух скоростей света, и действительно она (масса) становилась мнимой, переходя через бесконечность, в соответствии с указанной формулой
Не понял …
Немудрено.
Я слышал, на Дальнем Востоке так лес в Китай возят.
Если а таможне в декларации нужно указывать объём, то брёвна разгоняют до скорости света, длинна становится равна нулю, объём тоже - платить ничего не надо.
Знаете, на что предприниматели не пойдут, лишь бы государству платежи не оптимизировать
На самом деле, всё это не так просто понять. Ведь, что видит автор?
Когда он пытается разогнать тело до скорости света, какая-то непонятная и непреодолимая сила мешает ему сделать это. И вполне естественно, что автор пытается списать "это" на силу сопротивления среды. (ЭТО - эйнштейновская теория относительности)
Ну и в самом деле, вы сможете ответить на такой, казалось бы, простой вопрос:
- Над нами по небу проносится космический корабль, со скоростью 0,87 от скорости света. Корабль находится от нас достаточно далеко, чтобы пересечь небосклон за... эмм... ну, пусть за 20 секунд. Согласно ТО, длина корабля должна уменьшиться в 2 раза. Сможем мы увидеть это сокращение?)
Я специально выбрал в качестве примера релятивистскую массу.
Для элементарных частиц «замедление времени» или «сокращение длины» достоверно определить будет неимоверно трудно.
Проверить же увеличение массы можно многими разными способами.
Как это ни удивительно, но из этих трёх эффектов - сокращение длины, замедление времени и увеличение "массы", наиболее наглядным и удобным для проверки будет... замедление времени!
Сокращение длины вы не заметите, замедление роста скорости спишете на всёвозрастающую силу сопротивления среды. Таким образом, у нас остаётся только замедление времени. И оно прекрасно работает!)
У электрона или протона замедление времени как можно проверить экспериментально?
Проверяют на нестабильных частицах. Для быстро движущихся частиц интенсивность распадов уменьшается в соответствии с формулой замедления времени.
Соответствие теории и практики полное или есть расхождения?
Если есть расхождения, то при какой скорости движения они начинают проявляться?
Еще один способ проверки - поперечный эффект Допплера..
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
Автор в упрощении дошел до манипуляции откровенной.
Автор пишет "Предрассудки – это взгляды или мнения, принятые на веру со слов других людей."
Тогда практически все сведения, которыми мы пользуемся в жизни - предрассудки.
Многие ли лично (и как именно?) проверяли шарообразность Земли?
Я использую стандартное определение термина «предрассудок» из Википедии.
Но в принципе вы сказали правильно: мы верим другим людям.
Иногда эта вера создает большие проблемы в жизни.
Не многие, конечно, но некоторые проверяли лично. И убедились, что Земля таки плоская.)) Например, небезызвестный Лоза. На ютупе делится результатами своих экспериментов и наблюдений. Так что да, проверки необходимо проводить постоянно, вдруг что изменилось.)
Изменилось не что-нибудь, а скорость движения элементарных частиц в экспериментах.
Я открою вам страшную тайну.
В любом твёрдом теле, например - в вашей голове - основной объём занят вакуумом. Тем самым космическим вакуумом, который мы можем наблюдать между Землёй и, к примеру - Юпитером.
Основные характеристические размеры протонов, нейтронов, электронов известны уже очень давно и широко используются в технике. Хорошо известно, что расстояния между орбитами электронов в атоме гораздо больше характерных размеров указанных частиц.
А между ними - вакуум, заполненный разнообразными полями, переносящими сильные и слабые взаимодействия. Эти поля изучаются в научной литературе, для широкого круга обывателей их присутствие выражается, например, в энергии взрыва ядерной бомбы - ну или распада на атомной электростанции.
Структура полей изучается на разнообразных ускорителях и коллайдерах, о чём любой человек может почитать в специальной литературе.
Повторюсь, картина мира в рамках школьного учебника - целостная и непротиворечива. Детали, которые вызывают сомнения и уточняются научными коллективами - очень далеки от способности широкой публики их осознать.
Яркий пример этому - ваша статья.
Страницы