Ньютонова и галилеева электродинамика

.(6.2)

Определим, как изменится величина светового давления при таком изменении энергии. Изменение кинетической энергии равно работе силы F ЭМ поля за промежуток времени Дt:

Учитывая, что

где p = mV - импульс силы, а V = p/m, получаем выражение энергии через массу и импульс:

Осуществим предельный переход:

Если движущаяся поверхность получит уменьшенную часть энергии поля dw_V, этой энергии будет соответствовать уменьшенный импульс силы p_v = kp.

Определим значение коэффициента k.

.

Учитывая (6.2), получаем

.

Из последнего уравнения следует:

То есть:

Соответственно сила, с которой фотон действует на движущуюся поверхность, равна

.

Последнее выражение показывает, как уменьшается эффективность силового действия ЭМ поля в случае, если поглощающая поверхность, на которую воздействует это поле, удаляется от этого поля со скоростью V.

Рассмотрим действие электрического поля на движущуюся заряженную частицу. Казалось бы, электрическое поле стационарного источника - потенциальное стационарное поле в отличие от динамического ЭМ поля. Но вспомним начало прошлого столетия, когда радиосвязи не было, а информацию по миру передавали телеграфом по электрическим кабелям, которые были проложены даже по дну океанов. Носителем информации было электрическое поле, изменение этого поля передавалось по кабелю со скоростью c.

При движении частицы в электрическом поле силовое взаимодействие возникает вследствие деформации этого поля собственным полем частицы, то есть движение заряженной частицы сопровождается перемещением деформации - изменения этого поля. Как известно, силовое взаимодействие распространяется со скоростью света, следовательно, если бы частица двигалась со скоростью с, сила не действовала бы на частицу. Если же частица движется с меньшей скоростью, поле оказывает на неё силовое воздействие с эффективностью, которая зависит от скорости движения деформации поля.

Электрическое поле является составляющей ЭМ поля, объемная энергия электрического поля w_e определяется так же, как и энергия ЭМ поля w_em. Сравним:

и

где Дv - объём поля.

Так как взаимодействие распространяется в электрическом поле со скоростью с, естественно предположить, что энергия электрического поля, как и энергия ЭМ поля, также пропорциональна квадрату скорости света, а импульс этого поля пропорционален c. Перепишем последнее выражение в таком виде:

Или

w_e = m_ec²,

где - условная (энергетическая) масса электрического поля.

Импульс электрического поля p_e равен

p_e = m_ec.

Теперь определим, как действует электрическое поле на движущуюся заряженную частицу. Если эта частица движется в электрическом поле со скоростью V, на неё будет действовать уменьшенный импульс электрического поля p_eV. В качестве модели силового действия поля на частицу используем ту же модель неупругого удара. В нашем случае при силовом взаимодействии поля и заряженной частицы условная масса электрического поля m_e действует на частицу, движущуюся со скоростью V относительно поля. При этом она передает ей лишь часть своей энергии, которая равняется разнице её энергии до воздействия m_ec² и энергии после воздействия m_eV². Аналогичную модель силового взаимодействия использовал в своей баллистической теории Вальтер Ритц [3]. Согласно этой теории каждая заряженная частица создает электрическое поле, излучая поток реонов - бесконечно малых виртуальных частиц, движущихся со скоростью света, которые передают энергию электрического поля. «Реон массой m, который попал в электрон массой M, поглощается им и передает ему свой импульс» [3]. Ритц допускал, что после удара реон движется вместе с электроном, то есть передает ему свою кинетическую энергию, что соответствует модели неупругого удара. Однако, если в баллистической модели принимается, что виртуальная частица реон имеет реальную, то есть материальную массу, то мы будем считать, что условная масса электрического поля m_e не является реальной массой, а условной характеристикой его энергии. Здесь уместно привести цитату из докторской диссертации «Уравнения движения энергии в телах», 1874 г. русского физика Н.А. Умова: «...энергия эквивалентна массе, как теплота, так и механическая энергия, и коэффициент пропорциональности представляется квадратом скорости света». Будем считать, что при действии на заряженную частицу поле не увеличивает её массу, а лишь увеличивает энергию. При действии на движущуюся частицу поле передаёт ей лишь часть энергии w_eV

(6.3)

где m_ec² - энергия участка поля до столкновения с частицей; m_eV² - энергия участка поля после столкновения с частицей.

.(6.4)

Как и в рассмотренном выше случае, такому уменьшению энергии будет соответствовать уменьшенный импульс силового действия поля:

То есть,

Соответственно сила электрического поля, действующая на движущуюся заряженную частицу равна

.(6.5)

Мы получили уравнение релятивистской динамики в физике Ньютона.

Для силы, направление которой совпадает с вектором скорости частицы - продольной силы, получаем то же ускорение, что и в СТО:

,

где a₀ - ускорение частицы при V = 0.

Сила магнитного поля (поперечная сила) действует на движущуюся заряженную частицу также в соответствии с выражением (6.5). Определим ускорение частицы под действием магнитного поля. Учитывая, что для поперечной силы dV/dt = 0, получаем для магнитного поля то же выражение, что и в СТО:

Выводы. Нелинейное уменьшение эффективности действия электромагнитного поля при релятивистских скоростях является следствием конечной скорости распространения силового взаимодействия, оно естественно описывается законами механики Ньютона. Ни об изменении скорости течения времени, ни об изменении пространственных масштабов речь не идет.

Уравнения релятивистской динамики являются выражением закона силового действия электромагнитного поля на заряженные тела в Галилеевом пространстве и в механике Ньютона.

Заключение

Пожалуй, наибольшей интригой физики в начале ХХ столетия было введение в электродинамику постулатов относительности и инвариантности скорости света СТО. Ведь причины, по которым электроны в электрическом поле не разгонялись больше скорости света, были просты и практически очевидны. То же можно сказать и о неинвариантности электродинамических взаимодействий. Эта неинвариантность явно противоречила попыткам построения физики электродинамических взаимодействий без учёта реальной МС, в которой эти взаимодействия происходили. Об этом свидетельствуют многочисленные нестрогости и противоречия электродинамики СТО реальным физическим процессам.

Введение МС в электродинамику как субъекта электродинамических взаимодействий возвращает физический смысл её законам и существенно упрощает математический аппарат, т.к. отпадает необходимость оперирования 4-мерными физическими величинами.

Но это, пожалуй, не главное. МС имеет огромную энергоёмкость, которая должна быть изучена как возможный альтернативный источник энергии. МС в магнитных взаимодействиях выступает трансформатором силовых взаимодействий и опорой магнитных сил, что, вероятно, даст возможность создавать движители, опорой в которых будет выступать МС.

Литература