Effects of Special Relativity Theory 2. Эффекты Специальной Теории Относительности (СТО) 2.

В предыдущей заметке (См. заметку с тем же названием) обсуждалось понятие одновременности, точнее критика его и там мы плавно перешли от псевдоодновременности к РАЗНОМУ ХОДУ ВРЕМЕНИ в движущихся системах.

Теперь попробуем рассмотреть ещё одно очень странное и непривычное явление.

Итак, всё тот же длинный-длинный поезд, проносящийся мимо столь же страшно длинного перрона.

Допустим, поезд этот достаточно «прозрачный» и мы с перрона можем наблюдать за всеми штучками, которые проделывает наблюдатель в поезде.

На сей раз обойдёмся без всяких световых сигналов, начнём изучать Второй Закон Ньютона: Ускорение тела, движущегося под действием силы, пропорционально величине силы и обратно пропорционально его массе. Детская задача, азы механики. Проделали этот опыт на перроне, потянули без трения некое тело с некой силой, замерили массу тела, динамометром — силу и вычислили его ускорение. Всё сошлось с высокой точностью.

А теперь посмотрим на тот же опыт, который наш умник наблюдатель в поезде тоже проделывает. Судя по его довольной физиономии, у него всё тоже совпадает с Законом Ньютона. Но мы-то физики, не на рожу смотрим, а на показания приборов. Знаем силу, с которой он тянет некое тело с известной (точно такой же, что и у нас) массой. Значит ускорение поездного тела должно быть тем же, как у нас. Однако, СТОП! Мы из нашей системы перрона вычисляем ускорение поездного двигаемого тела, и видим, что ОНО МЕНЬШЕ предсказываемого Законом Ньютона!!!

Что за чертовщина???

Тела у нас и в поезде – одинаковые. Динамометры – тоже. Сила, которую наблюдатель прикладывает к телу – та же! Так почему ускорение меньше???

Ведь, согласно первому постулату СТО, все физические процессы в двух инерциальных системах должны быть неотличимо одинаковыми!!!

Процессы одинаковые, да вот что-то изменилось в системе поезда. Вывод один, другого ничего не остаётся нам предположить: Инерция быстро движущегося (вместе с поездом) относительно нас тела ВОЗРОСЛА, Значит сила та же, всё вроде бы то же, а масса тела стала другой, судя по уменьшенному ускорению, БОЛЬШЕ!

А наблюдатель в поезде не останется в долгу. Он будет утвердждать, вполне справедливо, что с его точки зрения, на быстро движущемся относительно него перроне произойдёт увеличение массы!

Так мы пришли к ещё одному парадоксальному выводу СТО:

ИНЕРТНОСТЬ быстро движущихся относительно нас тел возрастает!

Только от быстрого движения!

Оно, конечно, страсть как интересно, в нашем мысленном эксперименте на бумаге, а, вот, ЧТО ПРОИСХОДИТ НА САМОМ ДЕЛЕ?

Бегун на короткую дистанцию, он, что, становится массивнее? Летящий с большой скоростью сверхскоростной экспресс. Что, массивнее, чем он же, стоявший у перрона? Самолёт – тоже массивней? Ракета? Спутник?

Ответ: ДА!

Но приращение масс при таких, малых по сравнению со скоростью света скоростях, крайне незначительно и самыми точными и тонкими приборами НЕОБНАРУЖИМО!

Значит, враньё это всё, – скажет скептический настроенный читетель. – Поди-ка, разгони бегуна, поезд или ракету до скорости, сравнимой со светом! Чепуха это!

Нет, не чепуха.

Ни бегуна, ни самолёт мы ускорить до таких сумасшедших скоростей действительно не можем.

Но есть нечто, что мы МОЖЕМ ускорить.

Электроны, протоны и ионы в ускорителях.

И получилось, что да, Эйнштейн прав.

Нельзя построить хороший ускоритель, не приняв во внимание увеличение инерции ускоряемых частиц, то есть их массы. Множество экспериментов показало, что масса частиц на субсветовых скоростях сильно увеличивается. Электроны, например, разгоняются до таких скоростей, очень близких к скорости света, что их масса возрастает в миллион и более раз!

Есть и другие доказательства. В физике используются приборы, называемые Масс-спектрометрами, то есть заряженные частицы в них разделяются по массе, точнее по отношению заряда к массе. Быстро летящие частицы проходят через скрещенные электрические и магнитные поля и дают на экране или фотопластнке некую параболу. Оказалось, что когда они летят с очень большой скоростью, параболы изменяют свои очертания, так, что это свидетельствует об увеличении их масс. Отношение заряда частицы к её массе изменилось! Уменьшилось, потому что заряд не увеличился, а масса возросла.

Упругое нецентральное столкновение частиц. Опять, представим себе два электрона, один покоится в нашей лабораторной системе отсчёта, а другой налетает на него, причём не строго центром к центру, а как бы слегка косо, удар несколько «боковой». Обе частицы разлетаются под определённым углом. При низких скоростях сталкивающие НЕЦЕНТРАЛЬНО частицы всегда разлетаются по углом 90 градусов друг к другу. А вот быстрые разлетаются под меньшими углами, что опять же свидетельствует об изменении массы налетающей частицы.

Выдающийся немецкий физик Арнольд Зоммерфельд, «подправил» модель атома Бора. Он учёл изменение массы от скорости вращения электронов вокруг ядра и показал, что электрон, летающий по эллиптической орбите вокруг ядра описывает как бы розетку, длинная ось эллипса поворачивается, образуя упомянутую розетку. Вызвано это так же зависимостью массы от скорости. То же, хотя несравненно медленней, проделывает и орбита Меркурия, но там замешаны не только эффекты СТО, но и Общей Теории Относительности.

Получается очень интересный и далеко идущий вывод:

Значит кинетическая энергия ИМЕЕТ МАССУ!!! Но измеряемо этот феномен проявляется лишь на очень больших скоростях, сравнимых со скоростью света.

Но, если ЭНЕРГИЯ может иметь массу, то резонно предположить, что масса имеет эенргию То есть это два взаимосвязанных и взаимопревращающихся фактора: Большая энергия начинает проявлять себя как масса. Значит масса может проявлять себя в виде энергии?

Тогда сделаем следующий шаг. Вот имеется некое тело, шарик, скажем, покоящееся относитльно нас.

Неужто лишь тот факт, что оно обладает некой инертной массой значит, что в нём заключена огромная энергия?

(Ведь только что мы пришли к выводу, что заметное приращение массы происходит у тела лишь на скоростях близких к световой, то есть очень больших кинетических энергиях. Значит и инертная масса переходит в огромные количества энергии).

Представим себе, что вот это тело наше, шарик на столе, распался на составляющие его элементарные частицы – электроны, протоны и нейтроны. Которые разлетелись в разные стороны. Вопрос, с какой наибольшей скоростью они могли бы разлететься, чтобы масса шарика стала как бы эвкивалентной максимально возможной кинетической энергии. Максимально возможная скорость – это скорость света. Но из предыдущих рассуждений мы заметили, что, чем ближе скорость частицы к скорости света, тем инерность её, масса, становится больше. Вспомним начало заметки с поездом. А раз масса стремительно нарастает с приближением скорости материальной частицы к световой, то, в пределе, получится, что масса любой частицы, которая может покоится, то есть существоать в состоянии покоя относительно нас и в любой другой системы отсчёта, станет расти в бесконечность. И какая бы сила её не толкала, чем ближе к скорости света, тем лавинообразно возрастает масса частицы. Получается, что НИ одна элементарная частица, имеющая так называемую массу покоя, достигнуть скорости света НЕ МОЖЕТ. Но мы как раз и хотим её достигнуть, ибо тогда энергия из массы нашего шарика станет самой большой, идеально соответствущей заключённой в нём «скрытой» энергии.

А вот, пожалуйста, сам свет! Единственная частица – квант света, фотон, может двигаться со скоростью света. Значит, если шарик весь превратится в свет при этом выделится максимальная энергия. Возможно ли такое?

Да! Давно известен процесс, неудачно названный «АННИГИЛЯЦИЕЙ». (Превращением в ничто). Сталкиваются частица и античастица и ИСЧЕЗАЮТ, Вместо них появляются два фотона, имеющих энергию, эквиваленитную исчезнувшей массе. И формула её :

Энергия (E) равна Массе (m), умноженой на Квадрат Скорости Света (c2)!

Сокращённо: Е равна Эм Це квадрат.

E = mc2 .

Вот, к каким странным выводам нас привело рассуждение о нарастании инерции быстро движущегося тела.

Есть ли экспериментальные подтверждения? Сколько угодно!

В любом ядерном реакторе выделяется микроскопическая часть энергии ядер. Масса всех продуктов распада чуть меньше, чем масса исходного ядра урана до его распада, так называемый дефект масс. Кинетическая энергия разлёта частиц ядра забрала себе маленький «кусочек» массы. В атомных и водородных бомбах. В упомянутой аннигиляции ВСЯ МАССА ПОКОЯ ЧАСТИЦ переходит в лучистую энергию. Наше Солнце ежесекундно теряет четыре миллиона тонн своей массы в виде ИЗЛУЧЕНИЯ.

И всё это по простенькой формуле Эйнштейна.

12 VIII 2020

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s