Успешное подключения к БД.

-------------------
Вы знаете, как устроен наш мир?



---Load files---
Совет: если изображения отображаются неправильно, попробуйте очистить кеш браузера!
Поиск на странице - нажмите "Ctrl+F", Поиск на сайте - поле ввода "Яндекс-Найти" на "шапке",
Поиск в интернете - 1) выделите текст, 2) нажмите правую клавишу мыши и 3) выберите поисковик.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

------- Тимин В.А. (mail: timinva@yandex.ru) Дата последней загрузки: August 06 2019. -------
Ссылка на этот материал: Классическое-дальнодействующее-взаимодействие.htm)


1.  Ранние теории взаимодействия

Понятие «физика» уходит своими корнями в глубокое прошлое, в переводе с греческого оно означает «природа». Основной задачей этой науки является установление «законов» окружающего мира. Одно из основных сочинений Платона, ученика Аристотеля, называлось «Физика».

Наука тех лет имела натурфилософский характер, т.е. исходила из того, что непосредственно наблюдаемые перемещения небесных светил есть их действительные перемещения. Отсюда был сделан вывод о центральном положении Земли во Вселенной. Эта система верно отражала некоторые особенности Земли как небесного тела: то, что Земля - шар, что все тяготеет к ее центру. Таким образом, это учение было собственно о Земле. На уровне своего времени оно отвечало основным требованиям, которые предъявлялись к научному знанию. Но как теория взаимодействий она не сформировалась.

Такая система просуществовала вплоть до XVI столетия, до появления учения Коперника, получившее свое дальнейшее обоснование в экспериментальной физике Галилея, завершившееся созданием ньютоновской механики, объединившей едиными законами движения  перемещение небесных тел и земных объектов. Оно явилось величайшей революцией в естествознании, положившей начало развитию науки в ее современном понимании.

Галилео Галилей считал, что мир бесконечен, а материя вечна. Во всех процессах ничто не уничтожается и не порождается – происходит лишь изменение взаимного расположения тел или их частей. Материя состоит из абсолютно неделимых атомов, ее движение – единственное, универсальное механическое перемещение. Небесные светила подобны Земле и подчиняются  единым законам механики.

В начале XVII века немецкий астроном Иоганн Кеплер, изучая систему Николая Коперника, а также анализируя результаты астрономических наблюдений датчанина Тихо Браге, вывел основные законы относительно движения планет. Эти правила называются законы Кеплера. Их всего три.

Для Ньютона было важно однозначно выяснить с помощью экспериментов и наблюдений свойства изучаемого объекта и строить теорию на основе индукции без использования гипотез. Он исходил из того, что в физике как экспериментальной науке нет места для гипотез. Признавая не безупречность индуктивного метода, он считал его среди прочих наиболее предпочтительным.

И в эпоху античности, и в XVII веке признавалась важность изучения движения небесных светил. Но если для древних греков данная проблема имела больше философское значение, то для XVII века, преобладающим был аспект практический. Развитие мореплавания обусловливало необходимость выработки более точных астрономических таблиц для целей навигации по сравнению с теми, которые требовались для астрологических целей. Основной задачей было определение долготы, столь нужной астрономам и мореплавателям. Для решения этой важной практической проблемы и создавались первые государственные обсерватории (в 1672 г.  Парижская, в 1675 г. Гринвичская). По сути своей это была задача определения абсолютного времени, дававшего при сравнении с местным временем интервал времени, который и можно было перевести в долготу. Определить это время можно было с помощью наблюдения движений Луны среди звезд, а также с помощью точных часов, поставленных по абсолютному времени и находящихся у наблюдателя. Для первого случая были необходимы очень точные таблицы для предсказания положения небесных светил, а для второго – абсолютно точные и надежные часовые механизмы. Работы в этих направлениях не были успешными. Найти решение удалось лишь Ньютону, который, благодаря открытию закона всемирного тяготения и трех основных законов механики, а также дифференциального и интегрального исчисления, предал механике характер цельной научной теории.

2.      Взаимодействие м.о. с полем и другими м.о. на расстоянии

Третий закон в форме  fн12 = – fн21 для разнесенных в пространстве м.о. определен в евклидовом (точнее, галилеевом) или аффинном пространстве. Особенностью этих пространств является то, что численные значения элементов векторов, в том числе и направления, не меняются при их перемещении по пространству и их можно сравнивать непосредственно по значениям в точке их приложения. Но это возможно только для пространств с нулевой кривизной.

Третий закон верен и в произвольно размеченных пространствах, если возможно однозначное сравнение векторов, приложенных к разным точкам. Перемещение вдоль различных линий в произвольных пространствах может привести к различным результатам сравнения. Наличие сил инерции еще более усложняет формулировку закона. Но даже в этом случае возможно определить процедуру сравнения вдоль так называемой прямой линии или геодезической, соединяющей две точки, с учетом сил инерции для каждой точки. В противном случае сложно определить понятия параллельности и перпендикулярности разнесенных в пространстве векторов.

Еще одним условием применения закона противодействия является условие одномоментности учитываемых сил независимо от расположения и движения точек. Все это соответствует представлению о бесконечной скорости распространения взаимодействия. Но возможно ли это? В рамках классической механики Ньютона – конечно, да. Возможно ли взаимодействие без посредника? Теоретически как модель – возможно, да. При этом происходит моментальный обмен импульсами, энергиями и их моментами. Реально - конечно, нет. Рассмотрим этот механизм.

Взаимодействие происходит в соответствии с диаграммами (рис.1) и (рис.2). Здесь оба рисунка поясняют одно и то же взаимодействие, только с разных точек зрения.

Рис. 1. Взаимодействие с полем типа поглощение-излучение ЭЧВ. Теория Ле-Сажа довольствуется этой диаграммой с совмещенными точками A и B. Левая часть описывает поглощение поля в точке A, правая часть описывает излучение (отражение) поля в точке B. Направления поглощения и излучения могут быть независимыми, т.е. события A и B независимы.

Рис. 2. Обменное взаимодействие ЭЧВ за счет собственных ресурсов материальных точек. Правая половина взаимодействия, показанного на рис.1, не может существовать без левой половины, потому что взаимодействие предполагает "поглощение" поля. Здесь субъект слева, объект – справа. События A и B здесь также независимы.

Рис. 3. Контактное взаимодействие материальных точек: материальные точки взаимодействуют непосредственно в одной точке бесконечно короткое время и разлетаются с новыми параметрами. События A и B здесь совмещены в пространстве и времени и могут быть как зависимыми, так и независимыми.

Первый рисунок объясняет полевое взаимодействие м.т. с точки зрения каждой м.т. индивидуально: одна и та же м.т. как сначала поглощает "элементарные частички взаимодействия" (ЭЧВ), а потом упруго их излучает. При этом м.т. не является активным субъектом взаимодействия, а поле существует независимо от наличия или отсутствия м.т.

Второй рисунок объясняет взаимодействие с точки зрения двух активных взаимодействующих между собой м.т.: одна м.т. излучает ЭЧВ, другая поглощает их. Это чистое взаимодействие м.т. между собой.

Сам механизм процесса поглощения и излучения ЭЧВ здесь не рассматривается.

Посредник (ЭЧВ) при взаимодействии (рис.1, 2) должен нести массу, энергию и импульс. Импульс, энергию и массу он переносит в соответствии с законами сохранения полного импульса, энергии и массы. Далее возможны два варианта – упругое и неупругое взаимодействие с переносчиком. В классической механике посредник (ЭЧВ) может нести массу, только если после поглощения она моментально излучается – т.е. только при упругом взаимодействии с ЭЧВ.  При неупругом взаимодействии массы должны складываться хотя бы на время. С импульсом проблем нет – они сохраняются и при упругом, и при неупругом взаимодействии. Но как с энергией переносчика взаимодействия?

Энергия при неупругом взаимодействии не сохраняется. Переносимая ЭЧВ энергия равна ½(vp)эчв, т.е. зависит от скорости и массы. Это значит, что разные ЭЧВ могут иметь разные скорости в разных ИСО. Как следствие, это нарушает принцип независимости взаимодействия м.т. от ее скорости, что означает, что должны существовать АСО. Это особенно важно для взаимодействия по рис.1. По рис.2 возможны варианты.

Альтернативой существованию АСО может быть бесконечная скорость ЭЧВ. В этом случае при конечном импульсе ее масса должна быть бесконечно малой. При взаимодействии с ЭЧВ пробное тело получит дополнительный импульс Dp и зависящую от скорости тела дополнительную кинетическую энергию

dE = vDp ,

(1)

где Dp – получаемый от ЭЧВ импульс за минусом излучаемого,

 Dv – изменение импульса м.о. за акт взаимодействия с ЭЧВ.

А это противоречит определенности параметров ЭЧВ – импульса и энергии. Это противоречие может быть преодолено только при dE = 0, что означает отсутствие ЭЧВ или взаимную ортогональность v и Dp. В 3-мерном случае это означает, что взаимодействие м.о. с полем должно быть очень избирательным, практически – нулевым.

Неопределенность переносимого ЭЧВ кинетическую энергию может быть преодолена, если разрешить энергии переходить вместо кинетической во внутреннюю энергию м.о. и ЭЧВ и наоборот. Это соответствует неупругому взаимодействию ЭЧВ и м.о.

Альтернативой полевому взаимодействию через ЭЧВ является контактное близкодействующее взаимодействие м.т. между собой (рис.3). Это соответствует упругому взаимодействию м.о. в материальных средах типа сплошной среды (газ, жидкость).

3.      Теория Ле Сажа и Ритца. Классический подход

С т.з. теории взаимодействия Ле Сажа, м.т. ничего в пространство не излучает, и у нее поэтому нет собственного поля. В пространстве существует не упорядоченное движение не взаимодействующих между собой частичек материи, несущих энергию и импульс, но не массу, и которые упруго взаимодействуют с м.т. путем поглощения (рис.1а) и последующего отражения/излучения (рис.1б). Вероятность этого взаимодействия пропорциональна массе м.т., в силу чего структура м.т. должна быть достаточно ажурной для исключения затенения. Такое взаимодействие более подходит для объяснения взаимодействия м.т. с первичным внешним полем, чем взаимодействие двух м.т. между собой, за счет существования эффекта градиента потока поля. И только потом как вторичный эффект взаимодействие двух м.т. за счет затенения. Взаимодействие между различными м.т. объясняется наличием эффекта экранирования потока частичек материи друг от друга в окрестности м.т.

С другой точки зрения, м.т. неупруго излучает в пространство во все стороны силовое материальное поле (рис. 1б), несущее в себе импульс и энергию, но не массу, и движущееся с бесконечной скоростью, и определенной при конечной массе. И уже это поле взаимодействует с другими м.т., становясь частью общего поля ЭЧВ. Рис.2 из общего поля выделяет только часть, ответственную за взаимодействие двух м.т.: материальные точки излучают ЭЧВ, и с этим ЭЧВ уже взаимодействует другая м.т.

С математической т.з. и взаимодействие по Ле Сажу (рис.1) через затенение поля, и принцип обменного взаимодействия (рис.2) эквивалентны. Только различие в одном – изменяется знак вектора силы взаимодействия: взаимодействие по Ле Сажу дает взаимное притяжение для ЭЧВ с положительными импульсами, а обменное взаимодействие дает взаимное отталкивание в этом же случае.

Параметрами взаимодействия могут быть массы и скорости м.т. Условием этого, во-первых, должно быть условие неизменности масс взаимодействующих м.т., а во-вторых – галилеева инвариантность взаимодействия. Т.е. независимость от скоростей м.т. А это возможно только при нулевой массе и бесконечной скорости распространения ЭЧВ в пространстве. Следовательно, параметры DE и Dp ЭЧВ (рис.1 и рис.2) должны иметь фундаментальные значения.

Но и у этой, и предыдущей точки зрения на взаимодействие есть общий недостаток: процесс излучения и поглощения ЭЧВ по отдельности, если они происходят дискретно, являются независимыми, неупругими и неодновременными, достаточно случайными  процессами. Для избавления от такого недостатка необходимо континуализировать процесс поглощения и излучения, т.е. процесс должен происходить непрерывно.

1)      Процесс излучения должен происходить непрерывно и равномерно во все стороны. Это диктуется принципом изотропности и означает, что поле излученного ЭЧВ (r, E, p) должно зависеть только от расстояния до произвольной точки пространства (r(r), E(r), p(r)) от излучающей м.т.  

2)      Процесс поглощения происходит непрерывно и пропорционально потоку ЭЧВ с соответствующего направления:

(Dm, DE, Dp) = km × (r, E, p)dt,

(2)

где m – масса поглощающей м.т., k – коэффициент пропорциональности эффективности взаимодействия.

3)      Конкретный механизм процесса поглощения-излучения не рассматривается.

Выводы:

1) взаимодействие с помощью ЭЧВ с соблюдением принципов классической механики может быть только упругим;

2) взаимодействие происходит при бесконечной скорости движения ЭЧВ, что при определенных конечном ее импульсе и энергии соответствует нулевой массе;

3) взаимодействие с ЭЧВ может быть только полевым, моментальным и континуальным, а не дискретным, чтобы минимизировать длительность "неупругости" взаимодействия;

4) возможно взаимодействие без посредника (ЭЧВ) непосредственно между м.о. (рис.3).

4.      Конечность размеров м.т. и силы взаимодействия

Предположим, что взаимодействие с полем происходит путем передачи массы-импульса-энергии от поля другому телу. Возьмем изотропную м.т. с определенным зарядом (или  массой) e0. Она будет создавать силовое импульсное поле напряженности E(r). Это поле должно обладать определенной конечной плотностью собственной энергии E0 и импульса в пространстве Ei. Поместим в точку пространства с координатами ri пробный заряд e. Сила взаимодействия будет равна количеству поглощенного импульса поля первого заряда:

F' = eE(r).

(3)

Здесь заряд e будет указывать на эффективность поглощения энергии-импульса поля, соответствующий в различных типах взаимодействия заряду или массе м.т.

Но эта сила не может быть более, чем количество находящегося во взаимодействующем объеме этой м.т. энергии-импульса поля первого заряда:

F'' = vcE(r).

(4)

где c – скорость поля. А т.к. объем м.т. v равен нулю, то и сила должна быть равна нулю. С другой стороны, если м.т. обладает определенным объемом, то сила взаимодействия по обеим формулам должны совпадать и она никак не может быть более потока импульса-энергии через объем м.т.:

F' ≤ F'',

mE(r) ≤ vcE(r).

(5)

Отсюда получаем ограничение на отношение заряда м.т. к занимаемому им объему (плотности):

m/v c.

(6)

Все это говорит о том, что м.т. не может обладать нулевым объемом при такой схеме взаимодействия:

v ³ m/c.

(7)

Но при бесконечной скорости распространения поля E это ограничение снимается.

С другой стороны, если в этот же объем мы поместим еще один такой же заряд, то получим эффект насыщения: сила при полном поглощении поля будет ограничена значением vcE(r) при любом значении пробного заряда. Это заставляет принять, что коэффициент поглощения поля пробной частицей должна быть очень маленькой, в пределе - нулевой.

Если поле обладает плотностью массы и энергии, то мы получим еще один эффект – бесконечное поглощение и увеличение собственной массы и/или энергии. От изменения массы можно избавиться, приняв плотность массы поля равной нулю, как в галилеевой механике с бесконечной скоростью распространения поля. Но от не сбалансированного изменения энергии в ньютоновой механике никак не избавиться. Следовательно, взаимодействие должно быть упругим.

5.      Неиссякаемость массы-энергии-импульса м.т.

Определим зависимость поля м.т. от расстояния до произвольной точки пространства. Если мы предполагаем, что поле обладает материальными свойствами, то при движении ее должен соблюдаться закон сохранения вещества, энергии и импульса. Если м.т. обладает полем E(r), то это значит, что через сферу радиусом r в каждую единицу времени проходит поток импульса (массы, энергии) поля:

P(r) = E(r)S(r) = 4pr2 · E(r),

(8)

где S(r) – площадь сферы радиуса r,

 E(r) – плотность потока импульса (массы, энергии) поля через единичную площадку.

Если поток никуда не рассеивается на своем пути, то на любом расстоянии должен быть равен одному и тому же значению, равному P. Поэтому можем сделать вывод о зависимости напряженности поля E(r) от расстояния:

E(r) = P/4pr2.

(9)

Здесь параметр P  будет задавать характеристику заряда – мощность источника поля:

P = 4pe0.

(10)

Этот параметр по отношению к источнику не может говорить о том, что источник постоянно теряет свой импульс, т.к. импульс излучается равномерно во всех возможных направлениях, но может говорить о постоянной потере (увеличении) м.т. собственной массы и/или энергии. Источник должен истощаться. А это противоречит предположению о неизменности м.т. со временем. От истощения по отношению к массе и энергии можно найти выход, предположив массу ЭЧВ равной нулю. В галилеевой механике можно предположить такой выход. Но в ньютоновой механике еще можно предположить нулевую массу ЭЧВ, но нулевую энергию ЭЧВ трудно предположить. Следовательно, должен существовать механизм возобновления потока массы и/или энергии поля ЭЧВ, возврата его к источнику (двухслойное пространство или двунаправленный поток, например, диффузионный, возврат через сингулярность) или механизм эквивалентного обмена ЭЧВ между взаимодействующими м.т.

6.      Энергия поля ЭЧВ

При взаимодействии м.т. с полем ЭЧВ м.т. может изменить не только свой импульс, но и свою энергию. Это означает, что само поле должно обладать энергией. Но то обстоятельство, что изменение этой энергии может происходить в любую сторону, не дает нам какого либо определенного способа определить зависимость плотности энергии поля от ее напряженности. Следовательно, энергия ЭЧВ имеет неопределенное значение. Этим недостатком опять же не обладает поле галилеевой (не классической!) механики, в которой нет понятия "энергия".

 

7.      Гравитационное взаимодействие

В 17 веке И.Ньютоном было открыто гравитационное взаимодействие. В связи с его универсальностью природа именно этого взаимодействия интересовала всех ученых того времени.

В 1690 году Фатио представил в письме к Гюйгенсу первую формулировку о природе гравитации. При его жизни они так и не были изданы. В 1731 году швейцарский математик Габриэль Крамер опубликовал диссертацию, абсолютно похожую на теорию Фатио, только без упоминания его имени. В 1736 году немецкий врач Редекер тоже публикует похожую теорию. В 1748 году Ле Саж отправил в Парижскую Академию наук первое описание своей теории, но оно не было опубликовано, в связи с тем, что похожие теории существовали и ранее. В 1758 году им было отправлено более детальное описание теории на конкурс в Академию наук Руана, которое стало известно широкой публике. Ле Саж детально описал теорию и сделал количественные теоретические оценки некоторых параметров.

Основная суть теории гравитации Ле Сажа заключается в следующем.

1.      Пространство равномерно и изотропно заполнено движущимися с очень большими скоростями во всех направлениях корпускулами.

2.      Корпускулы взаимодействуют упруго с массивными телами.

3.      Корпускулы не взаимодействуют друг с другом.

4.      Массивные тела имеют очень ажурную структуру, с тем, чтобы взаимодействие было пропорционально его массе.

5.      Притяжение двух массивных тел друг к другу происходит за счет затенения (экранирования) корпускул друг от друга.

6.      Эффект затенения обеспечивает известный закон зависимости силы притяжения от расстояния между телами (21).

У теории имеются свои противоречия, проблемы. Некоторые успешно решались, другие – нет. Свое развитие и повышение интереса теория Ле Сажа получила с развитием кинетической теории вещества, открытием электромагнитных волн и рентгеновского излучения в 19 веке.

 

Ссылка на этот материал: Классическое-дальнодействующее-взаимодействие.htm)

- - - ВЫ МОЖЕТЕ ОСТАВИТЬ ПЕРВЫЙ КОММЕНТАРИЙ! - - -


Введите логин:      Введите эл.адрес:

Введите пароль:    Ваш телефон:        

Введите Ваш комментарий:
Формулы:

(возможно использование BB-кодов для оформления комментария и кодов LaTeX для ввода формул)

Решите пример: "два" возвести в степень "ноль" =

---Load files---
Сегодня - 18_08_2019
Время переоткрытия сайта 17 ч 18 м по Гр.
Календарь
на АВГУСТ месяц 2018 г.
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
      1; 2; 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31 1
(8 431)

---Load files---

---Load files---

© Все права защищены 2017-2019 При использовании материалов сайта ссылка на http://lowsofphisics.ru обязательна.

В НАЧАЛО
КОММЕНТ
В КОНЕЦ
U:14 V:25
Уникальных посетителей: 14 Просмотров: 25