Материя во времени
advertisement
Про магнитное поле Давайте пока забудем (на время, естественно), что у электронов и протонов есть такая штука, как spin, и что штука эта вроде как квантована - иначе снова придем к полям вероятности. Кстати, спин квантован только у электронов, входящих в состав атома. Свободные электроны крутятся, вертятся и подпрыгивают вполне произвольно – совсем не квантовано. Не забываем, что все дальнейшее – всего лишь модель, причем ужасно грубая. Вот вывод из нее следует очень интересный, классная коллизия потом получится с волнами де Бройля. Ну что, будем дальше логически мыслить? Если исходить из того, что используемые нами физические модели окружающей действительности есть лишь проекции реального мира на наше мировоззрение и что верны они лишь в грубом, но достаточном на определенном этапе познания реальности, приближении, то подобный подход позволит сознательно использовать «люфт» между действительным и кажущимся для более полного понимания процессов, недоступных нашим органам чувств. Ортодоксальная физика не может допустить существования у материи иных свойств, помимо силовых. Такой подход вполне обоснован, так как не существует пока способа визуализации этих «иных» свойств. Предвосхитим, однако, предложенную выше трактовку явления дифракции, считая, что эксперимент показал-таки зависимость дифракционной картины от материала, в котором прорезана щель, и предположим, что элементарная частица не есть дискретный сгусток «материальности» в достаточно малом объеме. Опираясь на классические представления, мы можем представить элементарную частицу как континуальное образование, практически вся энергия которого сосредоточена в его электрическом поле (что не противоречит эмпирическим данным), а само электрическое поле имеет протяженность от некоторого почти точечного объема пространства до теоретической бесконечности. Еще раз напоминаю: про гравитацию – не в этот раз. Если исходить из того, что материальность элементарной частицы заключена в ее электрическом поле (о нейтральных частицах разговор пойдет позднее и буквально в нескольких словах), то электрическое поле уже не придется определять как «особый вид материи». Оно и будет собственно материей. Если же электрическое поле материально и реально, если оно имеет распределение в трехмерном пространстве, то в этом случае можно утверждать, что оно имеет некоторую структуру. В мировоззренческом аспекте мы можем представить электрическое поле как неоднородное материальное тело, неоднородность которого имеет некоторый закон распределения вокруг выделенного какими-то особыми свойствами почти точечного объема пространства. Другими словами, можно говорить об изменении плотности электрического поля. Мы не можем пока утверждать, что электрическое поле обладает иными, кроме силовых, свойствами, поэтому обойдемся уже используемыми характеристиками, правда, трактовать их будем несколько по-иному. Основной характеристикой электрического поля является электрический заряд (далее в работе - просто заряд). Что же он характеризует? Представим некоторый объем пространства (см. рис. выше), вокруг которого имеет место электрическое поле. Мысленно проведем вокруг этого объема концентричные сферы, расположенные на одинаковом расстоянии dR друг от друга. Материальность электрического поля предполагает, что хотя бы в мировоззренческом аспекте мы можем говорить о наличии у электрического поля некоторой количественной характеристики (что-то ведь наполняет пространство?). Правда, трудно представить количественную характеристику объекта, протяженность которого теоретически бесконечна. С практической же стороны электрическое поле все-таки ограничено - сингулярностью. Итак. Пусть b - количество электрического поля. Предположим, что между прорисованными нами на вышерасположенном рисунке концентричными сферами находится одинаковое количество электрического поля. Данное предположение позволяет подойти к понятию заряда. Распределение электрического поля вокруг частицы: q db , где b – количество поля, q - электрический заряд. dr Естественно, характеристика q есть величина постоянная, что следует из нашего предположения. Следует отметить также, что при приближении расстояния между близлежащими концентричными сферами к нулю вышестоящее выражение можно считать дифференциальным (что, собственно, и отражено в предложенном выражении). И вот интерпретация: заряд – не какое-то внутреннее свойство частицы, не сущность, которая где-то в этой частице спрятана, а всего лишь характеристика электрического поля, причем внешняя по отношению к частице, если частицей считать какой-то очень маленький объем пространства. Заряд q не отражает характер распределения электрического поля в конкретной точке трехмерного евклидова пространства. Чтобы получить величину, которую можно было бы отождествить с некоторой «плотностью» электрического поля в 3-D пространстве, необходимо заряд q разделить на площадь концентричной сферы. Плотность поля в конкретной точке трехмерного пространства: q Sшара q . 4R 2 Теперь необходимо сделать наиболее скользкие допущения. Предположим, что электрическое поле частицы (см. рис. выше), которое, как мы уже определились, обладает некоторыми плотностными характеристиками, вращается относительно оси, проходящей через геометрический центр частицы. Предположим также, что скорость вращения каждой точки электрического поля зависит от линейной скорости перемещения частицы в пространстве, причем вектор линейной скорости совпадает с осью вращения электрического поля. Как можно охарактеризовать свойства каждой точки вращающегося электрического поля? Вполне очевидно, что такой характеристикой можно считать произведение «плотности» электрического поля на скорость вращения конкретной точки пространства. Условно назовем полученную величину «импульсом», так как это наиболее близкая аналогия из используемых в физике характеристик: " Импульс" Vв ращ sin q 2R sin q sin 2 T 2 RT 4R Кл м с Обратите внимание на размерность синтезированного нами «импульса», так как теперь мы обратимся к давно известному в физике принципу, который был впервые применен Ньютоном и Гуком, а в дальнейшем использован в работе Фурье «Аналитическая теория теплоты». Речь идет о принципе подобия. Согласно определению, напряженность магнитного поля: H qVлин sin 4R 2 Кл м с Предположим, что обе рассматриваемые нами величины – «импульс» и напряженность магнитного поля - являются различной записью одной и той же характеристики электрического (или, если угодно, магнитного или даже электромагнитного) поля: «импульс» = H. Приравнивание двух вышеуказанных величин позволит нам вычислить период вращения каждой точки электрического поля в зависимости от линейной скорости частицы: q sin qVлин sin 2R ;T . 2 Vл ин 2 RT 4R Наше пространственное воображение предполагает, что вращающееся электрическое поле частицы есть целостность, единое тело. Полученное же выражение показывает, что вращающееся электрическое поле не есть целостность, имеющая единый период вращения вне зависимости от расстояния до частицы. Напротив, период вращения электрического поля зависит не только от линейной скорости частицы, но и от расстояния до геометрического центра частицы. Таким образом, целостностями, имеющими единый период вращения, при вращении электрического поля являются концентричные сферы, располагающиеся вокруг геометрического центра элементарной частицы. И чем больше расстояние от геометрического центра, тем больше период вращения. Так мы можем представить вращение электрического поля в трехмерном пространстве. Не обольщайтесь, как и я не обольщаюсь – всего лишь представить. Если оно и крутится – то совсем не так и совсем не в трехмерном пространстве. Но мы просто обязаны интерпретировать все природные процессы с точки зрения 3-D – таково ограничение, наложенное на наше восприятие мира той же природой. С другой стороны, мы же должны как-то эти процессы представлять? «Плотность» пространства не напоминает ли Вам напряженность электрического поля? Мне тоже напоминает. Очень глупо вращать силовую характеристику электрического поля, но оно того стоит. А о том, каким должен быть закон распределения настоящей характеристики, которая и есть «плотность» и которая влияет на скорость распространения электромагнитного излучения, поговорим позже, в последующих заметках. Предлагаемая модель вращающегося электрического поля снимает одну из проблем, связанную с конечностью скорости распространения электромагнитных явлений. Нетрудно заметить, что скорость вращения электрического поля на любом расстоянии от частицы никогда не превысит скорость света. Для чего нужно связывать период вращения электрического поля частицы с ее линейной скоростью? Необходимость такой связи не очевидна, но все же необходима. Инвариантность систем отсчета движущихся равномерно и прямолинейно физических тел, положенная в основу ньютоновой классической механики и развитая эйнштейновской специальной теорией относительности, такую связь исключает. С другой стороны, однозначность и абсолютность измеряемых величин магнитного поля, зависимость этих величин от скорости перемещения в пространстве (!) предполагает выделение некоторой системы отсчета, которая как раз и определяет интенсивность магнитного взаимодействия электрически заряженных частиц. А то, что величины характеристик магнитного поля есть величины объективные и однозначно измеряемые - факт, не вызывающий сомнений. В качестве обоснования предлагаемой модели можно привести и обыкновенное любопытство. Действительно, если допустить, что магнитное поле есть проявление (производная) динамических процессов, происходящих с электрическими полями элементарных частиц, то лучшую модель придумать трудно. Связь же синтезированной нами характеристики («импульса») с реально измеряемой характеристикой (напряженностью магнитного поля) позволила выявить закономерность вращения электрического поля (если, конечно, таковое имеет место). Еще раз прошу обратить внимание на полученный результат: T 2R V ли н . В следующих заметках он понадобится нам для определения кинетической энергии частицы и закона изменения ее инертной массы от скорости. продолжение в следующей заметке GasCount.ru
