kunis_alexander (kunis_alexander) wrote,
kunis_alexander
kunis_alexander

Category:

Отсеивание ложных данных по Теории Относительности

Наткнулся недавно на великолепную статью по тому что конкретно утверждается в Теории Относительности и как это отличается от популярных интерпретаций. И, знаете ли, в оригинале она гораздо понятнее, чем в интерпретациях, почти поголовно неадекватных. Тумана нагнали будь здоров.



Для того, чтобы понять, насколько неправильно (или вдруг, наоборот, правильно) вас научили, ответьте на простой вопрос: 

В какой форме, по Вашему мнению, наиболее адекватно выражается физический смысл со­отношения между массой и энергией? Перед Вами четыре формулы:

Е0 = 2,                                                                  (1.1)

Е = 2,                                                                    (1.2)

Е0 = m0с2,                                                                 (1.3)

Е = m0с2;                                                                   (1.4)

здесь с - скорость света, Е - полная энергия тела, m - его масса, Е0 - энергия покоя, m0 - масса покоя того же тела. Выпишите, пожалуйста, номера этих формул в том порядке, в котором Вы считаете их более «правильными».

В научно-популярной литературе, школьных учебниках и подавляю­щей части вузовских учебников доминирует формула (1.2) (и ее следст­вие - формула (1.3)), которую обычно читают справа налево и интерпре­тируют так: масса тела растет с его энергией - как внутренней, так и ки­нетической.

В общем, как вы уже наверное догадались, это совсем не то, что утверждает Теория Относительности.
За подробным объяснением прошу по ссылке. Очень советую.


Я же позволю себе резюмировать тут ключевые утверждения и следствия ТО.

1. Полная энергия тела состоит из энергии заключенной в массе и энергии заключенной в импульсе этого тела. Соответственно, если мы разгоняем тело, масса не изменяется. Масса тела - это масса покоя и никакая другая.

Е2  m2c+ р2 с2,          здесь E - энергия, р - импульс (мера движения), m - масса

Согласно теории относительности, любой массе отвечает энергия, но от­нюдь не наоборот: не любой энергии отвечает масса. Так что полной эквивалентности массы и энергии нет. 

Верная с точки зрения ТО формула из приведенных выше 4х говорит, что энергия покоя тела заключена в его массе.

Е0 = 2,                                                                  (1.1)

2. Мы привыкли, что инерция (свойство тела сопротивляться действующей на него силе), - и является массой. 
В популярных интерпретациях теории относительности объясняют, что инерция (а говорят "масса") увеличивается вместе с ростом скорости тела. Типа, хорошенько разогнанное тело "тяжелеет" и поэтому его все труднее разогнять дальше, инерция тела увеличивается.

Но в ТО инерция зависит не только от массы покоя и скорости, но и от того, как именно эта сила приложена к телу - под каким углом к направлению движения. В случае, если сила действует вдоль направления движения, инерция существенно больше, чем в поперечном направлении. 

Интерпретации, пытавшиеся сохранить хоть какой-то контакт с оригиналом, говорили о "продольной массе" и "поперечной массе". Но большая часть популярных изложений на это вообще забивает и в них помнят только о "поперечной массе". А формула для "поперечной массы" такая, что если ее использовать в качестве меры инерции для продольного ускорения, то скорость света внезапно (тм) оказывается вполне достижимой для массивного тела за конечное время. В общем, в топку такие интерпретации.

3. Мы привыкли, что гравитация - притяжение тела другими телами, - определяется массой.
А вот фигушки. Определяется кучей всего разного, в том числе и направлением движения. То есть, "гравитирующая масса" меняется в зависимости от того, летит ли тело к вам (или от вас), поперек или под углом.

Если пользоваться понятием "гравитирующая масса", которая, мол, нечто отличное от просто массы, то приходится вводить опять таки, "продольную" и "поперечную" гравитирующую массу. 

Так что при таком разнообразии возможностей, не стоит плодить разнообразные "массы". Эйнштейн этого и не делал. Масса едина, от скорости не меняется и проявляется в эффектах инерции и гравитации в различной степени в зависимости от скоростей и углов.

4. Масса системы из нескольких тел _не_ является суммой масс составляющих ее элементов.

То есть, вот, скажем, мы взяли планету массой X, звезду массой Y, заставляем их вращаться друг вокруг друга и оказывается что эта парочка весит X + Y - Z, где Z это поправка, связанная с тем что планета и звезда взаимодействуют, а не сидят поодиночке. 

Та же фигня и на микромасштабе. Два атома водорода H и атом кислорода O по отдельности весят больше, чем если те же атомы образовали молекулу H2O. Вот на этих поправках массы и работает вся энергетика: и ядерная и обычная. На этом же основана и вся химия (а значит и биология).

Или вот, например, я поднял гирю. В начале и в конце скорости (импульсы) нулевые, так что речь идет только о массах и энергиях. Так вот, я энергию потратил и "похудел", а гиря осталась точно такой же, куда ушла масса? Ответ состоит в том, что у системы гиря-земля появилась дополнительная потенциальная энергия, которая дает ту самую массу, на которую я полегчал. Причем, эту энергию нельзя приписать массе какой-то из составляющих (меня, земли или гири). Наоборот, эта масса есть у системы в целом - изменилась масса, связанная с взаимодействием.

5. Импульс тел, составляющих систему, может давать добавку к суммарной массе системы, а может и не давать.
Система в целом, как и каждое тело в ней, подчиняется уже упомянутому выражению: 

Е2  m2c+ р2 с2    

причем, в составной системе энергии суммируются скалярно (суммируются как числа), а импульсы векторно. То есть, очень важно, в какую сторону направлены скорости частей. Если скорости сонаправлены, то импульсы суммируются и несут в себе часть энергии. А если они направлены навстречу друг другу так что частично (или полностью) компенсируют друг друга, то масса системы из этих тел оказывается больше!

Например, мы разогрели утюг, так что атомы в нем стали двигаться гораздо быстрее (их импульс вырос). Но эти импульсы отдельных атомов направленны в разные стороны и в сумме дают 0. Так что суммарный импульс утюга как был, так и остался нулевым. А значит, вся энергия, которую мы закачали в утюг, идет в добавку к его массе. Нагретый утюг весит на какие-то нанограммы больше чем холодный.
Напротив, если мы разгоним утюг до какой-нибудь скорости, то его атомы тоже увеличат свой импульс. Но теперь сумма импульсов всех этих атомов будет не нулевой и, хотя полная энергия утюга изменится, его масса останется прежней.

Еще один поразительный пример на тему направленности импульсов. 
Скажем, у нас есть два фотона. Каждый из них по отдельности имеет нулевую массу и некое направление импульса. Так вот, если мы посмотрим на систему, состоящую из этих двух фотонов (а они и не взаимодействуют друг с другом), то окажется, что эта парочка (как целое) не имеет массы только в случае, когда эти два фотона летят в одном направлении. Если же они летят навстречу друг другу (или под углом), то импульсы взаимовычитаются (полностью или частично) и у системы появляется масса!

Резюме.

- масса составной системы включает массы частей с поправкой на массу соответствующую их взаимодействию,
- масса не зависит от скорости, с которой тело (или система) движется как единое целое,
- внутренняя энергия тела (не связанная с движением тела как единого целого) может быть в любой форме (в том числе, кинетической) и такая энергия имеет выражение в массе,
- инерция и гравитация зависят от массы и прочих параметров довольно сложным способом, так что бесмысленно говорить о изменяющейся в зависимости от скорости массе тела.

Мои домыслы.

1. Если вселенная меняет масштаб пространства (а мы знаем, что она расширяется, да еще и ускоренно), то меняется энергия взаимодействия между растаскиваемыми телами и таким образом, масса растет.

2. Некоторые космологические модели предсказывают экспоненциально ускоряющееся расширение, так что в какой-то момент расстояния между рядом стоящими атомами будут увеличиваться с такой скоростью, что они не смогут держаться вместе и все разлетится на отдельные атомы, стремительно удаляющиеся друг от друга. Потом рост масштабов оторвет электроны от ядер. Но вот самое интересное случится, когда расщепление дойдет до кварков. Каждый из кварков массу сохраняет, а вот система из них двоих, энергию получает и тяжелеет. И в какой-то момент масса этой системы удваивается и продолжает расти дальше. И тогда в любой момент на месте энергии взаимодействия может появиться новая пара кварк-антикварк. Точнее, обязательно появляется рано или поздно. Это называется "конфайнмент", - эффект не позволяющий кваркам жить в одиночку. Таким образом такой вот экспоненциальный разрыв пространства должен создать фантастическое количество новой материи. Почему-то я не слышал об этом сценарии раньше.




Tags: физика
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments