Зависимость массы от скорости.



 

       Говоря об изменении потенциалов под действием зарядов, необходимо помнить, что заряды существуют только в виде ансамблей. Следовательно, подвод к данному микроансамблю, например электрону-частице, какого-либо заряда, например импульсонов, обязательно сопровождается подводом всех других зарядов, связанных с импульсонами.

       С импульсонами обычно связаны субстанционы (масса), метроны, хрононы и другие кванты, составляющие свой (подводимый) ансамбль. Поэтому вместе с импульсонами электрон-частица заряжается также всеми остальными зарядами подводимого ансамбля – субстанционами, метронами, хрононами и т.д. Это значит, что с увеличением скорости (потенциал, сопряженный с импульсонами) электрона-частицы возрастают также ее масса, время жизни и т.д.

       Эти выводы справедливы для любых «элементарных» частиц.

       Впервые зависимость массы от скорости была экспериментально обнаружена на примере электрона-частицы. Дж.Дж. Томсону с помощью катодных трубок удалось получить электроны очень больших скоростей, а в 1908 г. Бухерер экспериментально установил факт увеличения массы электрона-частицы со скоростью, т.е. с увеличением числа импульсонов [23].

       Что касается изменения времени жизни частицы под действием импульсонов (скорости), то соответствующий эффект экспериментально найден на примере космических лучей. Многие другие эффекты подобного рода, предсказанные общей теорией, также поддаются экспериментальной проверке.

 

Электронный газ.

 

       Большое число микроскопических ансамблей зарядов –электронов-частиц – образует в совокупности макроскопическое тело, которое можно назвать электронным газом. Энергия электронного газа (идеальный случай) определяется уравнением типа (183):

                               U = (1/2) j Y + (1/2)Т Q + (1/2) nЕдб + (1/2)Рсб m + (1/2)Рхх +

+ (1/2)Р t t + (1/2) w Р + v Мв + (1/2)РмгЕмг + (1/2)Ргрm +

+ (1/2)р V + ...       дж.                                                             (187)

       Свойства электронного газа, как и фотонного, характеризуются уравнениями состояния типа (184) и (185), в которых заряды и потенциалы соответствуют формуле (187), а коэффициенты А ir обратны емкостям газа по отношению к соответствующим зарядам. Из этих уравнений следует, что каждый потенциал электронного газа (электрический, температура, давление, частота, скорость и т.д.) является однозначной функцией всех зарядов одновременно. С этим обстоятельством надо считаться при разработке различных теорий, использующих понятие электронного газа.

       Электронный газ, подобно фотонному, может существовать в вакууме. Вместе с тем в соответствии с принципом проницаемости он способен проникать в различные среды и находиться в них. Например, присутствием электронного газа объясняется электропроводность металлов.

       Согласно общей теории, распространение в проводнике электронов создает электрический ток. При этом сопротивление обусловлено теми силами, которые действуют со стороны проводника на электроны. По величине сил можно судить о прочности связи квантов электрического заряда (электронов) со своим ансамблем (электроном-частицей. Увлеченные потоки, например термического заряда, характеризуют прочность силовой связи электронов с термонами в том же ансамбле и т.д. Количественная сторона имеющихся связей определяется величинами основных и перекрестных коэффициентов уравнений состояния.

       Фотонный газ, как и электронный, способен проникать в различные среды. Однако проницаемость сред по отношению к фотонному газу не такая же, как по отношению к электронному. Например, большинство твердых тел и жидкостей поглощают фотонный газ тонким поверхностным слоем. Газы для фотонного газа более или менее прозрачны.

 

 

Критерий подобия для микромира.

 

1. Критериальные уравнения.

 

       В § 78 говорится о способах решения различных практических задач с использованием дифференциальных уравнений общей теории. В частности, там упоминается метод теории подобия, оперирующий критериями подобия и критериальными уравнениями.

       Не вдаваясь в подробности метода подобия, укажем лишь, что всякое правильно составленное физические уравнение (в нем все слагаемые должны иметь одинаковые размерности) может быть приведено к безразмерному виду, т.е. превращено в критериальное уравнение. Для приведения какого-либо уравнения к безразмерному виду достаточно разделить все его слагаемые на одно из них. Такое уравнение входят только безразмерные комплексы (слагаемые), представляющие собой критерии подобия.

       Согласно общей теории, метод подобия применим к любому уровню мироздания, в том числе к микромиру. В качестве примера превратим уравнение состояния (186) первого порядка для электрона-частицы в критериальное уравнение. Для этого разделим его левую и правую части на одно из слагаемых, например k1 j е. Имеем

       U/( k1 j е) = 1 + k2Т t /( k1 j е) + k3 n h/( k1 j е) + k4Рсб mкв /( k1 j е) + ...                (188)

       Это есть типичное критериальное уравнение, связывающее между собой различные критерии подобия (безразмерные комплексы).

       Уравнения состояния второго порядка также могут быть преобразованы к безразмерному виду. Например, первая строчка уравнения состояния типа (182) для электрона-частицы имеет вид:

                                           j = А YY k1e + А Y t k2 t + А Y h k3h + A Y m k4mкв + ... в.    (189)

       Разделив левую и правую части этого уравнения на первое слагаемое правой части, находим

       j/(А YY k1e) = 1 + А Y t k2 t/(А YY k1e) + А Y h k3h/(А YY k1e) + A Y m k4mкв/(А YY k1e) + ... в. (190)

       Всего критериальных уравнений и критериев подобия для микромира существует бесчисленное множество. При этом одни и те же критерии могут быть получены как из обыкновенных (не дифференциальных) уравнений типа (182), так и из дифференциальных уравнений типа (181).

       В общем случае критерии подобия являются величинами переменными, поскольку в них входят переменные параметры и функции состояния. Например, критерии уравнения (188) переменны из-за того, что они содержат потенциалы, могущие претерпевать заметные изменения. Кроме того, в них не постоянны множители k.

       Вместе с тем существуют критерии, которые в определенных условиях можно рассматривать как величины постоянные. В качестве примера можно сослаться на критериальное уравнение (190), написанное для идеального микроансамбля зарядов. В левой части этого уравнения стоит переменный критерий

                                           j/(А YYe),                                                                           (191)

содержащий потенциал j, в правую часть входят следующие постоянные критерии, содержащие мировые константы и постоянные (для идеальных тел) коэффициенты А:

А Y t t/(А YY e); А Y h h/(А YY e); A Y m mкв/(А YY e); ...                   (192)

       В совокупности критериев (191) и (192) опущены безразмерные множители k. Это объясняется тем, что любая комбинация из критериев подобия также является критерием подобия. Множители k и их отношения безразмерны: поэтому их можно рассматривать как критерии подобия и на них можно разделить соответствующие слагаемые критериального уравнения.

       Комбинируя (умножая, деля и т.д.) полученные безразмерные комплексы (191) и (192), можно прийти к наиболее удобной для практического использования совокупности критериев. Критерии подобия употребляются для представления результатов единичного опыта в обобщенной форме (в виде критериальных уравнений), а также в методе модели. Таким образом, общая теория впервые открывает неограниченные возможности для строго научного моделирования процессов, наблюдаемых в микромире.

 

       2. Критерий с/е2.

 

       В настоящее время в физике известен только один критерий подобия, относящийся к микромиру. Вот он:

                                           Br = с/е2.                                                                        (193)

       Здесь величина представляет собой дебройлен h (постоянная Планка), поделенный на 2 p.

       По имеющимся экспериментальным данным величина критерия Br равна 137. Эта безразмерная величина считается мировой константой. Но смысл ее не ясен. Никому не понятно, почему дебройлен, умноженный на скорость света в вакууме и поделенный на квадрат электрона, дает именно такое число и почему это число безразмерно. Предполагается, что оно определяет какие-то неведомые, но вместе с тем фундаментальнейшие свойства мироздания. Очень хорошо все эти предположения обсуждаются в статье Дирака [12].

       На самом деле, согласно общей теории, ничего загадочного в критерии (193) нет. Он представляет собой один из бесчисленного множества обыкновенных критериев подобия, получаемых из уравнений состояния. Причем он является в принципе величиной переменной. Рассмотрим этот вопрос подробнее. Начнем с вывода критерия (193).

       Представим энергию электрона-частицы не в форме уравнения (186), а в форме (177), где энергия выражена через квадрат заряда. Первое слагаемое правой части этого уравнения (для электрической степени свободы) имеет вид:

                                           А YY k12е2                дж.                                                 (194)

Разделив третье слагаемое правой части уравнения (186) на выражение(194), получим критерий

                                           k3 n h/(А YY k12е2).                                                               (195)

Отбросив в этом критерии множители k3 и k12 и исключив частоту с помощью формулы (78), найдем

                                           h w/ (А YY2).                                                                    (196)

Произведение

                                           А YY l                                                                                 (197)

представляет собой критерий подобия (безразмерную величину). Умножив на него критерий (196), окончательно будем иметь

                                           Br = h w/е2.                                                                        (198)

Здесь под w можно принимать скорость света с, а постоянную Планка h можно разделить на 2 p. В результате получится искомый критерий (193).

       Критерий (193) обозначен через Br, что соответствует начальным буквам фамилии де Бройля. Такая система обозначений принята в теплотехнике, где для этой цели обычно используются две первые буквы фамилий ученых, много сделавших в рассматриваемой области.

       Из хода вывода критерия Br видно, что он не таит в себе ничего сверхъестественного, а лишь объединяет кванты зарядов дебройлевской (h) и электрической (е) форм движения и потенциал кинетической (w). Этот критерий характеризует определенные энергетические свойства микроансамбля зарядов, именуемого электроном-частицей. В нем косвенно сопоставляются (в виде отношения) энергия дебройлевского и электрического движений. Скорость света с ничего принципиально нового в критерий (193) не привносит. Из уравнений состояния может быть получено бесконечное множество подобного рода критериев.

       Утверждение о переменности критерия Br основано на выводе о том, что скорость любого объекта, в том числе фотона, не может иметь только бесконечные значения [требование (162)]. Все остальные значения, включая нулевое, в принципе достижимы. Этот вывод строго обосновывается в § 25. Что касается наглядной его интерпретации, то для этого целесообразно провести аналогию со скоростью распространения звука в воздушной среде.

       При нормальных физических условиях скорость звуковых волн в воздухе равна около 331 м/сек. Однако путем изменения различных зарядов рассматриваемого ансамбля – термического, механического (объем) и т.д. – эта скорость может быть сделана сколь угодно малой или сколь угодно большой.

       Длительное время считалось, что газ невозможно заставить двигаться со сверхзвуковой скоростью. Затем Лаваль изобрел расширяющееся сопло, и скорость звука была превзойдена. Оказалось, что при переходе через скорость звука законы движения газа изменяются на обратные: для увеличения скорости в дозвуковой области надо сужать канал, а в зазвуковой, наоборот, расширять.

       Аналогично думали, что самолет не сможет летать со скоростью, превышающей скорость звука. Однако изучение законов, характерных для сверхзвуковых скоростей, позволило создать необходимые летательные аппараты. В отличие от дозвуковых, у них заострен нос и притуплен хвост.
       Похожая ситуация существует (точнее, существовала до появления общей теории) и в области наших представлений о законах распространения световых волн. Согласно общей теории, путем воздействия зарядами, входящими в состав фотонного газа, скорость света с можно изменять от сколь угодно малых до сколь угодно больших значений.

       Летательный аппарат также можно заставить двигаться с любой скоростью, кроме нулевой и бесконечной, в частности со сверхсветовой скоростью. Сейчас пока трудно сказать, как будет выглядеть такой аппарат. Однако принципиальная возможность создания сверхсветового летательного аппарата непосредственно вытекает из главных законов общей теории.

 

 

Глава V . Перенос движения.

 

 


Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 27;