|
Жидкости сгущаются со скоростью света
|
|
|
|
Специальная теория относительности изобилует парадоксальными и удивительными эффектами, наиболее известными из которых являются сокращение длины и замедление времени. Если объект движется с относительной скоростью, которая по отношению к наблюдателю составляет немалую долю скорости света, длина объекта в направлении движения будет казаться наблюдателю короче, чем она есть на самом деле в неподвижной системе отсчета объекта.
|
|
|
|
В частности, оно будет казаться короче на величину, равную единице, деленной на коэффициент Лоренца. Последний зависит только от относительной скорости объекта и наблюдателя и скорости света и может быть больше или равен только единице, отсюда эффект "сокращения длины".
|
|
|
|
В то время как сокращение длины и замедление времени являются хорошо известными релятивистскими эффектами, которые были известны еще до публикации Эйнштейном в 1905 году статьи по специальной теории относительности, можно задаться вопросом, могут ли другие релятивистские эффекты, касающиеся других фундаментальных физических свойств, быть предсказаны специальной теорией относительности.
|
|
|
|
Например, несмотря на интенсивные исследования в области релятивистской гидродинамики, до сих пор отсутствовала релятивистская теория вязкости жидкостей, которая также способна восстановить предел, установленный для классических газов. Это красноречивый признак того, что имеющиеся релятивистские теории вязкости, возможно, неполны.
|
|
|
|
|
|
|
В новой статье, опубликованной в Physical Review E, я вывел общую микроскопическую теорию вязкости жидкостей, основанную на недавно предложенном релятивистском уравнении Ланжевена (полученном из релятивистского микроскопического лагранжиана для частиц в ванне), в сочетании с микроскопической неаффинной теорией смещений на уровне частиц при течении. Эта структура описывает микроскопическое движение частиц (атомов или ионов) в результате их взаимодействий и столкновений с другими частицами в условиях наложенного поля потока.
|
|
|
|
Хотя частицы имеют тенденцию следовать за полем течения, они также отклоняются от него из-за взаимодействий с другими частицами. Эти "отклонения" называются "неаффинными" движениями и в значительной степени способствуют рассеянию импульса в движущейся жидкости.
|
|
|
|
В специальной теории относительности "импульс", который имеет отношение к относительному движению объекта относительно наблюдателя, является "собственным импульсом", который представляет собой обычный импульс частицы, умноженный на коэффициент Лоренца (опять же, последний всегда больше 1 и является очень большим числом для объекты, движущиеся со скоростью света или около нее).
|
|
|
|
Новая теория, которую я вывел, показывает, что вязкость жидкости, которая пропорциональна потере собственного импульса для жидкости, движущейся со скоростью, близкой к скорости света, таким образом, пропорциональна обычной вязкости той же жидкости, движущейся с обычными скоростями, умноженной на коэффициент Лоренца.
|
|
|
|
Я был весьма удивлен, когда проверил, способна ли моя микроскопическая теория относительности восстановить в нерелятивистском пределе малых скоростей вязкость классических газов, известную из кинетической теории и многих аэродинамических экспериментов. Действительно, я обнаружил, что новая формула позволяет восстановить правильные зависимости вязкости от температуры, массы и размера частиц, а также постоянную Больцмана, которые известны для классических газов (например, для воздуха, обтекающего крылья самолета).
|
|
|
|
В противоположном случае, когда жидкости с высокой энергией движутся с чрезвычайно высокими скоростями (например, кварк-глюонная плазма или классическая релятивистская плазма), теория предсказывает зависимость объема от температуры в соответствии с фактическими данными и выводит новый фундаментальный закон физики, который объединяет наиболее важные фундаментальные константы в природе.
|
|
|
|
Интересно, что я понял, что новая теория может раскрыть до сих пор игнорируемый эффект теории относительности Эйнштейна. Например, по аналогии с сокращением длины и замедлением времени, мы можем говорить о "сгущении жидкости" как о новом релятивистском эффекте, который до сих пор игнорировался и который может иметь важные последствия для нашего понимания релятивистской плазмы в астрофизике и физике высоких энергий, включая кварк-глюонную плазму, полученную из высоких энергий. энергетические реакции ядерных столкновений.
|
|
|
|
Источник
|
