Юрий Волков о возможности превышения скорости света

Сверхсветовой пучок электронов внешне не будет ничем примечателен.

Привяжем к столбу лошадь и с помощью динамометра измерим силу, с которой животное может тянуть столб. Особо не напрягаясь, лошадь сможет развить усилие порядка F = 1000 Ньютон.
Привяжем к лошади гирьку массой m = 1г и вычислим, какое ускорение может придать лошадь этой гирьке:
dv/dt= F/m = 103/10-3 = 106 м/с2 (1)
Нетрудно подсчитать, что через 100 секунд ускоренного движения наша лошадь ускорит привязанную к ней гирю до субсветовой скорости.
Абсурдность этого вывода очевидна: лошадь может двигаться со скоростью от силы метров 15 в секунду. Отсюда следует, что максимальная скорость, до которой она может ускорить привязанную к ней гирю (сколь бы не мала была её масса) не превысит этого значения.
Заменим термины: вместо лошади — ускоряющая электромагнитная волна в ускорителе элементарных частиц, а вместо гири — элементарная частица.
Спрашивается, до какой скорости можно ускорить элементарную частицу в этом ускорителе.
По аналогии с лошадью ответ очевиден: до скорости распространения электромагнитной волны в ускоряющем тракте установки, и не более, поскольку именно с этой скоростью подводится энергия от ускорителя к ускоряемой частице.
То есть причину ограничения скорости движения частиц в ускорителе и предельную величину этой скорости можно объяснить без каких-либо манипуляций с массой ускоряемых частиц.
Просвещенная публика может заявить, что аналогия с лошадьми и гирями в таком серьёзном вопросе неуместна. Хорошо. Давайте рассуждать формально.
Частота и соответственно энергия ускоряющей электромагнитной волны в системе отсчёта ускоряемой частицы согласно эффекту Доплера равна:
W = hv0(1-v/u) (2)
где W — энергия ускоряющей электромагнитной волны;
v0 — частота волны в системе неподвижного наблюдателя;
v — скорость движения ускоряемой частицы;
u — скорость распространения волны в тракте ускорителя;
h — постоянная Планка.
Из (2) следует, что при v = u энергия ускоряющей волны в системе отсчёта ускоряемой частицы становится нулевой. То есть, по достижении частицей этой скорости, эффективность ускорителя становится равной нулю.
Отсюда следует, что средствами электромагнитного взаимодействия передать ускоряемой частице неограниченное количество энергии невозможно.
Этому препятствует эффект Доплера. И, во-вторых, предел ускорения определяется не абстрактной скорость света в вакууме с, а вполне конкретной скоростью u, которая определяется качеством изготовления элементов ускорителя.
Скептики могут возразить, что соотношение (2) записано для классического, а не релятивистского эффекта Доплера. Уверяю (а кто не верит, пусть лично проверит), что рассуждения в рамках релятивистского эффекта Доплера приведут к тому же выводу.
Запишем уравнение движения частицы в тракте ускорителя:
d(mv) = qEdt (3)
где m, q — масса и заряд частицы;
Е — напряжённость ускоряющего поля.
В релятивистской механике считается, что Е и q — инварианты относительно v, а масса частицы зависит от этой скорости так:
Подставим (4) в (3). После преобразований получим:
Инвариантность E и q относительно v означает, что сила, ускоряющая частицу, не зависит от скорости этой частицы. Но это заведомо неверная посылка (смотрите выше парадокс с лошадью).
И, тем не менее, уравнение (5) абсолютно точно описывает движения частиц в ускорителе.
Попытаемся разобраться в причинах этого парадокса.
Как известно, чтобы измерить величину электрического заряда, необходимо измерить интенсивность его взаимодействия с другим (пробным) зарядом.
Выше было показано, что интенсивность этого взаимодействия будет зависеть (за счёт эффекта Доплера) от скорости их взаимного движения.
То есть величина электрического заряда будет как-то зависеть от скорости его движения относительно наблюдателя.
Будем считать, что:
где q — величина электрического заряда, движущегося относительно наблюдателя со скоростью v;
q0 — величина электрического заряда в системе отсчета неподвижного наблюдателя;
u — скорость распространения электромагнитных волн в среде, в которой движется заряд.
Не трудно заметить, что для опытов, результаты которых определяются значением отношения заряд/масса тела (а именно в таких опытах проверялась справедливость выводов СТО), утверждения (4) и (6) формально эквивалентны.
То есть такие опыты допускают двойное толкование.
Покажем это на примере движения заряженной частицы в ускорителе.
В рамках (6) напряжённость электрического поля для наблюдателя, который движется в нём со скоростью v, будут описываться так:
Е= E0(1-v2/u2) (7)
где E0 — напряжённость электрического поля в системе отсчёта неподвижного наблюдателя.
Отсюда сила действующая на электрический заряд, движущейся в электрическом поле, с учётом (6) и (7) будет равна:
Подставим (8) в правую часть уравнения движения (5). При этом будем считать, что m=m0 , то есть масса ускоряемой частицы является инвариантом. Получим:
Нетрудно заметить, что для случая u = c уравнения (5) и (9) будут тождественными. Однако смысл их правых частей будет существенно разным.
В соотношении (5) член -
— относится к массе частицы.
Потому при v = c масса частицы становится бесконечно большой, а потому под действием конечной силы ее ускорение будет нулевым.
В соотношении (9) ускорение частицы при v = u также становится нулевым. Но по другой причине. Двигаясь с равными скоростями заряд и ускоряющая его волна перестали взаимодействовать друг с другом.
Формально это выражается в том, что член -
— определяющий заряд частицы и напряженность ускоряющего поля, при v = u обнуляется. То есть ускорение частицы стало нулевым потому, что на нее не действуют никакие силы.
Вернёмся к уравнению (9). Допустим, что частица движется в ускорителе со скоростью v> u. В этом случае член E0(1-v2/u2), то есть напряжённость ускоряющего поля станет отрицательной, а член -
— то есть заряд частицы станет мнимой величиной.
Спрашивается, как в этом случае ускорение частицы сделать положительным?
Очевидно, что если изменить знак E0, то первый член вновь станет положительным.
То есть, с ускоряющим полем всё просто: необходимо изменить его полярность.
Что же касается второго члена, то создается впечатление, что из-за него уравнение движения вообще потеряло смысл. Чтобы показать, что это не совсем так, сделаем небольшое дополнительное исследование.
Напомним, что суть метода теоретической физики сводится к тому, что свойства тел и отношения их друг к другу заменяются числами и действиями с ними.
Тогда опыты с телами можно заменить математическим анализом неких числовых конструкций — физических уравнений.
При этом очевидно, что такой метод будет корректным (его результаты будут соответствовать опыту), если свойства тел будут корректно сопоставлены со свойствами представляющих их чисел.
Например, из опытов по электризации тел известно, что если от нейтрального тела отнять электрический заряд одного типа, то тело приобретет заряд другого типа.
А если сложить два этих заряда, то вновь получим нейтральное тело.
Эти свойства электрических зарядов можно описать так:
0 – (-q) = +q, 0 – (+q) = -q, (-q) + (+q) = 0 (10)
где –q, +q отрицательное и положительное числа.
То есть свойства электрических зарядов можно представить через свойства положительных и отрицательных чисел.
Корректность такого представления можно показать на примере еще одного фундаментального свойства электрических зарядов, которое описывается в виде закона Кулона.
Предварительно условимся считать, что если два взаимодействующих тела притягиваются, то силу их взаимодействия будем считать отрицательной –F. А если тела отталкиваются, то эта сила будет положительной F (исходное соглашение).
Запишем три возможных случая взаимодействия зарядов:
-F = (-q)(+q)/r2 ; F = (-q)(-q)/r2; F = (+q)(+q)/r2 (11)
Из этих записей следует, что использование в качестве мер зарядов положительных и отрицательных чисел позволяет формально описать характер их взаимодействия.
Формально это значит, что в записи закона Кулона знак силы взаимодействия между зарядами следует из свойств чисел которыми представлены заряды, а не назначается, например, по правилу типа: одноименные заряды отталкиваются, а разноименные — притягиваются.
Попытаемся отыскать числа, которые также формально представляли бы свойства гравитационных масс.
Из опыта известно, что (одноименные) гравитационные массы притягиваются. В рамках принятого ранее соглашения о силе взаимодействия между телами это соответствует тому, что произведение двух однотипных чисел (мер гравитационных масс) должно быть отрицательным.
Очевидно, что такими свойствами обладают только мнимые числа. То есть закон Ньютона должен записываться так:
-F = ig1ig2/r2 (14)
где ig1, ig2 — мнимые числа, меры гравитационных масс взаимодействующих тел.
Из этой записи строго формально следует, что два тела с гравитационными массами ig1, ig2 притягиваются, поскольку сила их взаимодействия отрицательна.
Проблема формального отображения свойств гравитационных масс и электрических зарядов показана здесь в предельно упрощенном виде.
В частности опущен анализ исходных соглашений, в рамках которых записываются физические законы.
Что же касается современных форм записей законов Ньютона и Кулона то легко заметить, что в них единство этих соглашений не соблюдается.
Либо в записи произвольно (вне какой-либо связи с исходными соглашениями) вводятся направляющие вектора. С их помощью записи законов, по сути, подгоняются под результаты соответствующих опытов.
Вернемся к соотношению (9). Из него следует, что при движении электрически заряженного тела со скоростью v> u заряд тела становится мнимой величиной.
Из выше приведённого следует, что электрический заряд частицы стал обладать свойствами гравитационной массы, которая, как известно, с электрическим полем не взаимодействует.
То есть тупик. Однако давайте вспомним, что реальная частица кроме электрического заряда имеет и гравитационную массу.
И можно предположить, что её свойства также будут инвертированы — станут соответствовать свойствам электрического заряда. И тогда ускорение частицы можно продолжить.
Внимательный читатель сразу же заметит в этих рассуждения натяжку. Чтобы такая инверсия произошла, необходимо, очевидно, чтобы скорость гравитационных волн была равна скорости с.
Из ОТО это вроде бы следует, но в опыте ни сами волны ни их скорость пока не измерялась. Существуют и другие вопросы.
Например, в какой вид заряда (положительный или отрицательный) будет инвертироваться гравитационная масса например электрона.
А отсюда какую полярность ускоряющего поля необходимо использовать для его ускорения. Очевидно, что на эти вопросы может ответить только опыт.
Теперь собственно об опыте. Для его осуществления наилучшим образом подошёл бы какой-нибудь многосекционный линейный ускоритель.
Если на выходе из предпоследней секции пучок, например, электронов будет иметь скорость порядка 0,9...0,99с, то последнюю секцию уже можно приспособить для разгона пучка до скорости v> c.
Для этого секцию необходимо заполнить диэлектриком, в котором скорость ускоряющей волны раза в полтора меньше скорости с.
То есть, попав в эту секцию, пучок будет двигаться со скоростью v> u — заведомо. Ну а дальше дело техники: рассчитать и проделать в диэлектрике соответствующего сечения канал для прохода пучка, настроить источник питания секции на необходимую частоту, полярность и фазу ускоряющей волны, и можно включать ускоритель.
И, если вышеприведённые рассуждения верны, ловить на выходе из ускорителя сверхсветовой пучок электронов.
Спрашивается, как он будет выглядеть. Да особо никак. Единственное, так это конус черенковского излучения от пучка расширится на пару тройку градусов от значения v = c, да и всё.
Источник:membrana 10 февраля 2003
Меню
Архив материалов
Подписка на новости
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Последние новости
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - ...
Последние аномальные новости

Актеры, которые после съёмок в ужастиках скончались

Американские военные сразились с роботами

Аппарат МРТ убил находившегося внутри пациента

Астрономы позвали добровольцев на поиск экзопланет

Блогер переночевал в доме с привидениями

В Египте арестовали робота

Великобритания начнет делать монеты из мусора

Дональд Трамп запустит собственную социальную сеть

Зима будет тёмной

Как будет выглядеть туризм будущего

Как украсить квартиру к Хэллоуину

Когда Япония погрузится под воду

Леденящие душу легенды Калуги

Мамонтов и другую мегафауну погубил рост влажности

Машины, которые чаще всего снимают в ужастиках

На мужчину с неба неожиданно упали человеческие отходы

О чем предупреждает знамение в афонском монастыре

Обнаружено необъяснимое с точки зрения физики явление

Применение ядерного оружия приведет к изменению климата

Сестры родили детей с разницей в час в одной больнице

Создали деревянный нож, который режет как стальной

Стадо диких кабанов пробежалось по улице Тюмени

Супермен больше не готов отстаивать американские ценности

Умный домофон не впускает некоторых жильцов

Утраченная технология Атлантиды

Футбольный болельщик за раз донес 48 стаканов пива

Хеллоуин. Зарядка на кладбище

Частная космическая станция появится к 2027 году

Шесть тысяч ракет могут ударить по России в любой момент

Школы США переведут на энергию солнца

Блогер решил провести ночь в доме с привидениями

Викинги побывали в Канаде в 1021 году

Военные начали испытывать электровелосипеды

Впервые зафиксировали резкое выключение белого карлика

Вундеркинд из Екатеринбурга поуправлял энергоблоком на АЭС

Где отметить Хэллоуин в Хабаровске

Георгий Каширский – пророк Енотаевский

Два мальчика встретили длинноухих пришельцев

Загадочный след в небе над Сахалином

Инопланетяне не хотят контактировать с людьми

Китай смог добыть кислород из грунта прямо на Луне

Компании Маска разрешили построить 51 станцию автомобильной подземки

Мужчина проглотил телефон и полгода проходил с ним

НАСА опубликовало звуки Марса

НАТО начало секретные учения на случай ядерной войны

Нашествие пауков началось в Северной Ирландии

Нашли дорогу, ведущую в Рай или в Ад

НПО СтарЛайн разработает беспилотный грузовик

Обнаружили экзопланеты-близнецы, размером с Нептун

Остров Шемья - цель №1 военных России в США

После землетрясения около Японии всплыли корабли-призраки

Российские инженеры создали четвероногого робота

Сколько зарабатывают петербургские колдуны

Солнечный ветер чуть ли не сдул орбитальную обсерваторию

США запретят свободно продавать хакерские инструменты

США могут вступить в войну с Россией из-за Белоруссии

Увидели следы столкновения двух экзопланет

Уникальный отпечаток пальцев мозга формируется за 100 сек

Хакер похитил БД о всех гражданах Аргентины

Шесть невозможностей. Загадки квантового мира

В Башкирии поймали чупакабру

В прошлый раз Земля опрокинулась набок из-за смещения полюсов

В Хабаровском крае есть чем удивить охотников за артефактами

Великобритания намерена использовать тепло ЦОД для отопления домов

Восстание Машин начнется с России

Женщина нашла на даче неведому зверушку

Женщину не выпустили в США из-за долга в шесть копеек

Из бургеров будут делать безопасное топливо

Лик Бога запечатлели в небе в Испании

Мистический камень в Нагорном парке Баку

НАСА разработало план по спасению человечества

Новый Год люди праздновать не будут

Новый телескоп может обнаружить инопланетян до их вторжения

Обнаружены следы недавней вулканической активности на Луне

Планеты в системе TRAPPIST-1 лежат точно в одной плоскости

Подросток сделал себе инъекцию ртути, чтобы стать Росомахой

После Великого задымления начнется Апокалипсис

Почку ГМ-свиньи подключили к человеку

Предсказанное Эдгаром Кейси время началось

Проживающая 35 лет в бочке женщина согласилась переехать

Рыба может убить иммунную систему человека

Сектанты убили трех человек во время жертвоприношения

Синтезировано вещество для очищения планеты

Составили карту всех рек на Титане

У 70-летней женщины родился первенец

Ученые опознали глубоководных монстров

Флот инопланетян замечен возле Солнца

Эвакуацию начнут с резерваций, аулов и деревень

Экстремально распухшая экзопланета

Ясновидящий рассказал о начале Третьей мировой войны

В британских школах запускают распознавание лиц

В ранней Солнечной системе существовала огромная брешь

В США наступает грузовой армагеддон

Власти Канады насильно лечат индейцев, индейцы уходят в прерию

Дайверы обнаружили похожее на трубу существо

Девочка установила 187 зарегистрированных рекордов

Женщина нашла тайную комнату под кроватью номера

Женщина умерла от таинственной жажды

Жизнь во Вселенной есть, ее не может не быть

Загадочное существо, обнаружено на берегу Австралии

Извержение на Ла Пальма предсказано в мультике I Pet Goat II

ИИ исследует воздействие космической радиации

Мужчина создал лекарство от смертельной болезни сына

Нашу Вселенную создали в лаборатории

Офтальмолог объявила о пандемии близорукости

Певица рассказала о дружбе с инопланетянами

Полицейские изъяли у фермера 1001 куст конопли

Пришельцы показали мне моего инопланетного сына

Российский электронный паспорт представят в двух видах

Россию призвали готовиться к третьей мировой войне

Ростех выпустит трекеры для контроля за местоположением

Рыбаки поймали существо весом две тонны

Создан незаразный коронавирус

Создана умная трость для слепых

Счастливый и здоровый ягненок с пятой ногой на голове

Таинственный полый остров обнаружен на Google Maps

Треугольный НЛО обнаружили на старом снимке НАСА

У берегов Корнуолла заметили морское чудовище

Убийца-вампир сбежал и был разорван толпой

Факторы, помогающие сохранить здоровье и долголетие

Где в Крыму заказать электромонтажные работы

В Японии решили искать мертвецов ради выгоды

Вещий сон принес мужчине миллион долларов

Девочка сообщила родителям, что скоро все мы умрем

Евреев обвинили в возникновении коронавируса

Жительница Омска отказалась переезжать из бочки

Инопланетяне отключили ядерные ракеты

Корпорации правят миром

Летающее такси поднимутся в воздух в 2022 году

Мужчина за сутки выпил в 51-м пабе

Мужчина поймал рекордно большую ленточную цихлу

На Титане открыта разновидность тектоники плит

На Фиджи уволят 344 учителя в рамках политики 'нет прививки, нет работы'

На юге Омской области местные жители увидели НЛО

Нашествие жирных ядовитых змей началось в Австралии

Огромную доисторическую щуку поймали в Канзасе

Озеро Тахо побило рекорд по высыханию

Пассажир сделал снимок северного сияния во время полета

Перед концом человек чувствует запах смерти

Призрака сняли на кладбище в Ист-Болдре

Производитель батончиков начал производить растительную говядину

Профессор развеяла восемь мифов о вакцинации

Реальные факты, стоящие за самыми известными мифами

Ребенок пропал без вести во время семейного путешествия

Самое древнее в мире изображение призрака

Сделано 6.66 миллиардов уколов вакцин

Странная история, которую рассказал мальчик

Убивать врачей-садистов с помощью сверхспособностей

Часть экспертов допускает появление ковида из-за эксперимента

Человечество погибнет из-за дефицита кислорода

Чемпионка России подозревается в ритуальном убийстве

ТОП-5 способов использовать ненужную шубу

На что все-таки влияет ИКС, зачем он нужен и как используется

Армия Китая готовится к сдвигу полюсов

Армянский Стоунхендж

Атомная бомбардировка астероидов может спасти Землю

Аэротакси с большой дальностью полета

Было ли у Вселенной начало и есть ли у нее смысл

В Арзамасской крепости нашли крест изгоняющий дьявола

Вещества, содержащиеся в игрушках и косметике, могут вызвать смерть

Гипотезу происхождения индейцев от японцев опровергли

За Нептуном могла находиться еще одна гигантская планета

Загадочное существо нашли на побережье Квинсленда

Засекли целый фейерверк загадочных радиовсплесков

Земля окружена гигантским магнитным туннелем

ИИ научили предсказывать банкротство компаний

Китай создал собственную Зону 51

Майнер биткоинов собирается обогревать зимой целый город

Мошенники клонировали голос для хищения $35 млн

Мужчина случайно пробежал марафон

Полярные сияния на экзопланетах могут быть источниками радиоволн

Проапгрейдили цифрового двойника Земли для моделирования климата

Продукт, снижающий риск смерти

Робогепарда научили приземляться по-кошачьи

Родильный Пуп-камень

Создана точная карта самого северного петроглифа

Старые пророчества про Нибиру и Последние Времена

Субмарина ВМС США могла столкнуться с НЛО

Теперь можно везде оплатить лицом проезд в метро Москвы

Туристические полёты Virgin Galactic отложены до конца 2022 года

Фермеры бросают поля. Продукты скоро подорожают

Чудодейственная часовня Иоанна Крестителя

Экзопланета, плотность которой вчетверо меньше плотности воды

Салюты в Казани

Бог послал человека найти пропавшего ребенка

Большинство американцев не исключают покупки дома с привидениями

Подписка на новости
Наверх
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика