Три основних релятивістських явища, їх механізми і взаємозв’язок

Головна \ релятивістському явища \ Три основних релятивістських явища, їх механізми і взаємозв'язок

Раніше ми з'ясували, що істинно-елементарні частинки не перебувають з будь-яких окремих частин, але цілком можуть бути описані як замкнуті криволінійні струми зміщення у вакуумі (ефірі). Оскільки криволінійний ток (а струм, як і швидкість, є величина векторна бо має напрямок) є струм прискорений. то криволінійний ток є струм змінний (точно також як рівномірний по модулю швидкості рух по криволінійній траєкторії є прискореним). Всякий змінний струм (в т.ч. і струм зміщення) викликає явища індукції. Іншими словами, навколо змінного (і, відповідно, навколо криволінійного) струму виникає електричне поле індукції E. Це і є так зване "електростатичне" поле навколо заряджених частинок. А "заряд" частинки q є просто придуманий людьми спосіб чисельно оцінювати деякі параметри такого поля. Фактично заряд зводиться до divE. Такий механізм виникнення елементарних зарядів. Чому при певних умовах криволінійні замкнуті струми зміщення в ефірі можуть стабільно існувати ми описали раніше: це результат одночасної дії "магнітних" і "індукційних" сил між мікроскопічними ділянками таких струмів. З цього опису випливає, що частка є "всередині" вихор поляризованого ефіру, що обертається зі світловою швидкістю. Зовні вона виглядає як центрально-симетричне постійне електричне поле. Воно є невід'ємний результат внутрішнього устрою частинок. Таким чином, частка складається з умовно внутрішньої області криволінійних струмів і зовнішньої області електричного поля індукції, породженого цими струмами. У цій картині поле зовні частки породжується не таємничим незрозумілим "зарядом", а просто струмами зміщення, такими ж, з яких складається світ і електромагнітні хвилі взагалі. Тепер легко зрозуміти яким це чином з "електронейтральних" електромагнітних хвиль може народитися зарядженачастка (круговий рух струму частинки можна розкласти на дві гармонійні проекції, Синусно і косинусному, тобто як би на два "фотона"). При цьому поле частинки - це не якесь "додаток" до частинки, а це її неминуча і невід'ємна частина. А оскільки поле частинки ніде у Всесвіті не закінчується, то отже, будь-яка частка займає весь Всесвіт.

Тепер, якщо ми описали частку як систему замкнутих криволінійних струмів, і вона має характерний розмір цієї струмового області, задамося питанням, що станеться, якщо частка почне рухатися щодо місцевого ефіру? Через те, що швидкість світла є граничною швидкістю руху збурень в ефірі, а поляризований ефір "всередині" частинки зроду рухається зі швидкістю світла (це обов'язкова умова стабільності частки), то для того, щоб залишатися замкнутим струмом при русі частинки як цілого, внутрішні струми змушені змінити свою форму. Ну справді, уявіть собі круговий рух точки зі швидкістю світла за деякою окружності. А тепер рушите саму цю окружність вперед з деякою швидкістю. Точка при цьому повинна крутитися зі швидкістю світла, та ще й рухатися вперед з якоюсь швидкістю. Але тоді її сумарна швидкість в якісь моменти повинна перевищити швидкість світла, а це неможливо! Який вихід залишається у такої точки? Зрозуміло, рухатися вже не по колу, а по деякій іншій кривій. Тільки тоді вона зможе і крутитися і рухатися вперед одночасно. Те ж саме відбувається і з струмами всередині частинки - їх траєкторії змінюються, "сплющуються" поперек руху. Тільки так можливо зберегти рівновагу сил всередині частинки. Але якщо струми змінюють свою кривизну, а кривизна струмів - причина появи електричного поля частинки, то, отже, і електричне поле частинки має неминуче змінитися. Так це ж добре відомий факт, іменований, "релятивістським спотворенням поля"! Ось ми і виявили ключовий "релятивістський ефект" - спотворення форми частинки (іменоване "релятивістським скороченням довжин") і неминуче пов'язане з ним спотворення електричного поля зовні частки (іменоване "релятивістським спотворенням поля"). Значить, Лоренц був прав, углядівши "Лоренцеве скорочення довжин" в основі релятивістських явищ, хоча і не мав уявлень про устрій елементарних частинок. Але раз "сплющилася" сама елементарна частинка, раз "сплющилося" і її поле, то, значить, "сплющатся" і все системи частинок, оскільки вони триматися на електричних силах. Сплющаться атоми, молекули і самі макроскопічні об'єкти. Значить, в якомусь сенсі, можна сказати, що в напрямку руху "скоротяться все довжини". Це побачив би нерухомий спостерігач, він володів чарівним "миттєвим зором". Але речовинний спостерігач, який рухається разом з об'єктами дослідження сам "скоротився". Скоротилися всі його ідеали довжини і, отже, він нічого не помітить. Для нього палиця довжиною в метр так і залишиться довжиною в метр, оскільки довжина - це всього лише число, що показує скільки раз вклався в палиці якийсь матеріальний еталон довжини. А він скоротився в точності так само, як і сама палка. Ось всім відома формула лоренцева скорочення довжини:

Прекрасно! Отже, ключовим релятивістським явищем, як видно, є саме ефект "скорочення довжин". І причина його - кінцівку швидкості поширення в світовій діелектричної середовищі електромагнітних збурень. Ось чому абстрактний постулат Ейнштейна про сталості швидкості світла в будь-яких системах відліку, сам по собі незбагненний, привів до створення цілком працює (тобто дає збіг з досвідом) теорії СТО. А справа-то не в умоглядних "системах відліку", а в реальних фізичних механізмах явищ всередині самих малих "цеглин" речовини - елементарні частинки. Раз так, то "релятивістський зростання маси" і "релятивістське уповільнення часу" повинні прямо випливати з скорочення довжин. Так що нам заважає це перевірити?

Ми розкрили фізичний механізм явища інерції, тяжіння і, відповідно, фізичну сутність маси. Інерція - це результат самоіндукції елементарних зарядів при їх прискоренні в світовому середовищі. Результат електродинамічного взаємодії частинки і середовища при їх взаємному прискоренні. Тяжіння - те ж саме явище інерції, але викликане вже не рухом пробного тіла щодо середовища, а прискореним рухом самого середовища, викликаним джерелом тяжіння. Візьмемо формулу електродинамічної маси:

Тепер підставимо замість радіуса частки r0 ( "довжини" частки) його Лоренц-скорочений радіус і отримаємо:

Бачимо, що "релятивістський зростання маси" повністю обумовлений "релятивістським скороченням довжини". Уважний Новомосковсктель скаже: але це ж тільки поперечна маса, а як же поздовжня? А немає ніякої "поздовжньої" маси! Вся справа в тому, що при розгоні частки в лінійному прискорювачі відбувається не одне явище (зростання маси), а цілих два - і зростання маси і "релятивістське спотворення поля". Прискорює поле прискорювача з точки зору частки слабшає. І навпаки, поле самої частки (а, значить, і її "заряд") з точки зору прискорювача слабшає. Причому слабшає в гамма-квадрат раз. А чим прискорювач розганяє частку? Правильно, полем. А за що він її "чіпляє"? За "заряд", тобто за її власне поле. Хто б з них не ослаб в "гамма-квадрат" раз, результатом буде одне і те ж - в "гамма-квадрат" раз впаде сила їх взаємодії. У підсумку, в гаммма раз зростає інерційність частки (маса), та плюс в гамма-квадрат раз слабшає сила взаємодії частинки з прискорювачем. У скільки разів зменшиться прискорення такої частки в такому (лінійному) прискорювачі? (A = F / m) .Правільно, в гамма-куб раз. Що і спостерігається в експерименті. До честі сучасних вчених треба відзначити що вони і самі запідозрили то, що ми тільки що з'ясували і давно вже перестали вживати терміни "поздовжня" і "поперечна" маса. Ну і слава Богу!

Залишається розібратися з "часом". Ох це прокляте час, вічна загадка, мучающая людство! Стільки творів, стільки теорій, стільки суперечок і розмов навколо цього поняття. А між тим, це всього лише людська ідея. Це не якийсь фізичний об'єкт, не якась матеріальна субстанція, його не можна покласти на стіл і подвергуться експерименту. Це і-де-я! Вона знаходиться в головах людей і більше ніде. Це всього лише звичка порівнювати одні процеси з іншими, більш регулярними, які ми називаємо "годинами". Давайте замислимося на мить, чи має поняття "час" хоч якийсь сенс для стабільної істинно-елементарної частинки, наприклад, електрона? Та ніякого! А чому? Та тому, що він живе вічно, на відміну від нас. Навіть все життя Всесвіту (якщо вірити теорії Великого вибуху) для нього - нікчемний мить, неопісумо короткий епізод в його вічне існування. Чому так? Чому він вічний? Та тому, що всередині нього нічого не змінюється! Що б ми не робили з електроном, всередині нього не відбувається нічого, що можна було б помітити, спостерігаючи з його ж власної системи. А коли нічого не змінюється, коли нічого не відбувається, поняття "час" повністю втрачає свій сенс. Час - тільки для смертних. Як, втім, і "простір". Бо простір - це лише взаємне розташування об'єктів. А про взаємне розташування можна судити лише тоді, коли щось відбувається, хоч щось змінюється. Коли ми можемо переміщати об'єкти, зіставляючи їх. А якщо ми не можемо нічого змінити (навіть не можемо послати промінь світла), то "простір" втрачає сенс. Що б ми не робили з електроном, всередині нього з його власної точки зору не зміняться ні процеси, ні взімное розташування "об'єктів". Для нього є тільки вічне і всюдисуще "тут і зараз". Однак, для нас-то час має сенс і ми хочемо зрозуміти, як же це воно "сповільнюється" в рухомих системах? Тут ключовим є слово "система". Чому? Тому, що хоча самі елементарні частинки і вічні, але системи, складені з них - вже немає. Наприклад, атом. Найпростіший водень - протон і електрон. Електрон може перебувати на різних "орбітах", в різних станах. Причому не вічне, бо поглинання або випускання електромагнітних випромінювань змінює його стан. І така зміна помітно не тільки нам, смертним спостерігачам ззовні атома, воно помітно і "зсередини" атома. Тобто атом, або атомоподобная структура (якими є всі складні і нестабільні "частки") вже має відношення до часу. Добре. Розберемося з атомом, зачит, розберемося зі "часом" на найнижчому рівні матерії, на якому це поняття ще має сенс. Що таке "час атома"? Або як часто кажуть "атомний годинник"? Це як раз і є ті інтервали часу, які ми реєструємо між різними станами атома, наприклад, основним і збудженим. І чим же воно визначається? Дуже давно, ще на Борівської моделі атома, встановлено що всі атомні часи пов'язані з так званої "постійної Рідберга".

Бачимо, що якщо маса електрона m зростає в гамма раз (наприклад, при русі атома), то зросте і постійна Рідберга для такого атома. А постійна Рідберга обратна довжині хвилі, ізлучаемоей атомом при енергетичних переходах з n-го рівня на m-й:

У той же час період випромінюваної хвилі пов'язаний сдліной хвилі як:

І, нарешті, висловлюючи період T через постійну Рідберга маємо:

А оскільки "час" можна висловлювати (і в сучасній практиці це так і робиться) через кількість періодів T атомного випромінювання (цезієві еталони і т.п.) то бачимо, що при русі атома з-за релятивістського зростання маси скорочується будь-який інтервал часу, що становить N періодів такого випромінювання бо скорочується сам період Т. Виходить, що інтервал часу, відміряний рухомим атомом (сучасними атомними "годинами") буде менше, ніж відміряний нерухомими годинами. Якщо одні годинник показує хронічно менше часу, ніж інші, то які з них йдуть повільніше? Зрозуміло, ті, що показують менше часу. Тобто такий годинник йдуть уповільнено. Ось це і називається "релятивістським уповільненням часу". Хоча поняття (а час це всього лише людське поняття) "сповільнюватися" не може. Залишається зробити висновок про те, що не поняття "час" сповільнюється в рухомих атомоподобних системах, а темп внутрішніх процесів, свого роду "коліщатка атомного годинника", які просто рухаються повільніше.

Тепер дивіться, довжини L скоротилися в гамма раз, але і годинник T сповільнилися в гамма раз. Якщо ми спробуємо виміряти швидкість світла с = L / T, то вона для нас не зміниться. Ось чому абстрактний постулат про незмінність швидкості світла в будь-яких системах відліку вже більше 100 років так занудно підтверджується дослідами. Тому, що він відповідає дійсності, хоча і нічого не пояснює. Особливо в "порожній" Всесвіту СТО. Але в нашій діелектричної Всесвіту, що складається зі світової середовища все природно і зрозуміло: в будь-якому середовищі є якась конкретна швидкість поширення електромагнітних обурень, і для ефіру вона дорівнює швидкості світла c. А оскільки все є ефір, в т.ч. і самі елементарні частинки, і електромагнітні хвилі, і "поля", то вся матерія цього світу підпорядковується тому ж умові - стабільності швидкості розповсюдження збурень. У підсумку все "релятивістські явища" мають в своїй основі цю швидкість і можуть бути виражені через неї. Але ми це робимо не шляхом нехай геніальних, але умоглядних припущень, а послідовно розкриваючи механізми фізичних явищ.

Отже, проговоримо ланцюжок базових релятивістських ялением в їх взаємозв'язку:

Через сталості швидкості розповсюдження збурень в ефірі і будови частинок вони змушене змінюють свою форму при русі (скорочуються в напрямку руху), це викликає спотворення їх електричного поля і, як наслідок, відповідне скорочення розмірів будь-яких матеріальних об'єктів, це автоматично призводить до збільшення інертності (маси) як самих частинок так і всіх матеріальних об'єктів, що в свою чергу призводить до уповільнення темпу внутрішніх процесів у всіх складових системах, починаючи з атомів і атомоподобних составн х частинок. Результатом є неможливість (зсередини системи, що рухається) виявити ні зміна розмірів, ні зміна темпів. Отже, будь-які вимірювання швидкості світла всередині замкнутих систем завжди будуть давати одне і те ж число, яке дорівнює швидкості світла у вільному ефірі. Це найбільш явно наводить на думку, що у Всесвіті немає нічого, крім різноманітно рухається обуреного ефіру. Ми, люди, виділяємо лише вузьке коло збурень і їх рухів, які на сьогодні вміємо якось визначати і називаємо їх хвилями, полями, частками, атомами і т.п.