Кризис релятивистских теорий

(3.3)

где: v₁ = v + v₂

Очевидно, что энергия взаимодействия между зарядами q₁ и q₂ равна:

(3.4)

Теперь мы можем записать функцию Лагранжа для двух зарядов

(3.5)

где: m₁ и m₂ есть массы зарядов; v₁ и v₂ есть скорости этих зарядов. Мы привели не доказательство, а идею построения новой функции Лагранжа.

Функция Лагранжа для системы взаимодействующих зарядов имеет вид:

(3.6)

Мы можем сделать следующие выводы.

1.Функция Лагранжа (уравнения (3.5) и (3.6)) симметрична.

2. Функция Лагранжа инвариантна относительно преобразования Галилея.

4. Уравнение движения и энергия

Здесь мы проведем краткий анализ механики Ньютона для заряженных частиц, потенциалы которых зависят от скоростей зарядов. Запишем интеграл действия в следующей общей форме:

(4.1)

где

Будем искать уравнение движения зарядов при следующих условиях.

1. Мы варьируем координаты только k-частицы. Координаты остальных частиц (ik) сохраняются неизменными (R_i=0 , если ik).

2. Время рассматривается как постоянный параметр (t=0).

3. Все i-частицы взаимодействуют только с k-частицей, т.е. эта частица взаимодействует со всеми частицами (ik). Все остальные частицы не взаимодействуют между собой.

В результате мы получаем систему стандартных уравнений движения.

(4.2)

где:

Отдельная сила между двумя частицами равна:

(4.3)

Здесь используется натуральные обозначения для обозначения некоторого вектора N_ki. Первый индекс (k) указывает, что вектор N_ki воздействует на k-частицу (k-тело). Второй индекс (i) показывает, что вектор N_ki генерируется i-частицей (i-телом). Частица i это источник силы N_ki.

Теперь мы можем перейти к исследованию проблемы кинетической энергии. Для этой цели мы умножим систему уравнений (4.2) на v_kdt и результаты умножения просуммируем.

(4.4)

Дифференциал кинетической энергии dK равен работе всех сил за интервал времени dt. Дифференциал dK не зависит от волевого выбора наблюдателем инерциальной системы отсчета.

Известно, что время часто рассматривается как четвертая координата частицы. Теперь мы будем варьировать время t как координату в уравнении (4.1) при следующих условиях.

1. Координата k-частицы неизменна (R_k=0).

2. Все остальные частицы (ik) перемещаются.

3. Любая i-частица взаимодействует только с k-частицей (ik).

Если мы повторим процедуры вариационного вычисления, то найдем, что

(4.5)

где

Очевидно, что d(E+K)=0. Это есть закон сохранения механической энергии консервативной системы QS. Другие законы сохранения приведены в Приложении 2.

На основании изложенного выше мы можем констатировать, что:

1) третий закон Ньютона не нарушается;

2) выражения (4.1) - (4.5) инвариантны относительно преобразования Галилея;

3) механическая энергия QS сохраняется.

5. Сила и работа

Теперь мы должны обсудить понятия “работа” и “сила”, чтобы дать правильное объяснение магнитным явлениям. Эта задача имеет важный гносеологический аспект.

СИЛА. Сила есть первое свойство (атрибут) взаимодействия, отражающее сущность взаимодействия (о “сущности” и “явлении” см. Часть 1). Это свойство вызывает деформацию взаимодействующих тел, их ускорение и т.д.

а) Сила как свойство всегда принадлежит взаимодействующему телу, которое порождает силу, воздействующую на другое тело. Сила, действующая на тело, не существует без своего источника или носителя данного свойства. Сила не есть материальный объект или некая самостоятельная субстанция.

b) Сила это инвариантное свойство (атрибут), отражающее сущность взаимодействия. Именно по этой причине сила не зависит от наблюдателя и от выбора им инерциальной системы отсчета.

c) Взаимодействующие объекты выступают как равноправные. Взаимодействие симметрично и третий принцип Ньютона (равенство действия и противодействия) выполняется всегда. Такое определение силы не противоречит теории познания.

РАБОТА. Работа это второе объективное, инвариантное свойство взаимодействия. Она также характеризует сущность взаимодействия. Работа есть количественная величина качественного преобразования и перераспределения энергии при взаимодействии.

a) Работа это перераспределение энергии между взаимодействующими объектами и преобразование кинетической энергии в потенциальную и обратно.

b) Работа есть инвариантное свойство (атрибут) взаимодействия. Соответственно, подобно силе, работа не зависит от выбора наблюдателем инерциальной системы отсчета.

Ниже мы рассмотрим примеры, чтобы объяснить характерные гносеологические ошибки, которыми насыщена современная физика.

ПЕРВЫЙ ПРИМЕР. Рассмотрим два взаимодействующих тела. Уравнения движения этих тел имеют вид:

(5.1)

Вычислим дифференциал работы.

(5.2)

Работа, которую совершает каждая частица, равна

и (5.3)

Часто в учебниках можно встретить следующее выражение для работы, совершаемой телами:

(5.4)

Выражение (5.4) может считаться правильным, если источники сил F₁₂ и F₂₁ покоятся в системе отсчета наблюдателя одновременно (R₁=0; R₂=0). Однако это невозможно.

Выражение (5.4) можно рассматривать как стандартную гносеологическую ошибку. Сила всегда является свойством взаимодействующего тела. Это свойство ошибочно отрывают от частицы и превращают в некую самостоятельную субстанцию, которая покоится в системе отсчета наблюдателя. В результате такого подхода появляется “работа”, которая зависит от субъективного выбора наблюдателем инерциальной системы отсчета (см. Приложение 3). Ее нельзя рассматривать как реальную, действительную работу [4], [10].

В научной литературе [11] можно прочитать, что

(5.5)

Выражение (5.5) справедливо только при условии, что источник поля E покоится в системе отсчета наблюдателя. В общем случае это выражение неверно, поскольку движение источника электрического поля не учитывается. К сожалению, до настоящего времени эта кажущаяся работа фигурирует в физике как объективное понятие (см. Приложение3).

ВТОРОЙ ПРИМЕР. Здесь мы рассмотрим функцию Гамильтона, используемую в современной физике [11]. В классической механике малых скоростей (v<<c) функция Лагранжа для заряда в электромагнитном поле равна:

(5.6)

В этом приближении импульс частицы равен

(5.7)

и функцию Гамильтона записывают в следующей форме

(5.8)

Такой гамильтониан широко используется в современной физике. Из уравнения (5.7) следует, что фактически функция H равна

(5.9)

Векторный потенциал A исчез из выражения (5.8).

Обычно предполагается, что A не зависит от движения заряда. Однако, мы вычисляем A в точке, где заряд находится в данный момент. Движущийся заряд проходит поочередно точки с различными значениями A. Следовательно, A зависит от положения заряда и его скорости движения. Обобщенный импульс должен быть равен

(5.10)

Соответственно, и функция Гамильтона должна иметь вид:

(5.11)

Например, функция Гамильтона для квазинейтральной системы QS равна

(5.12)

Относительные скорости движения зарядов (и, как следствие, магнитные взаимодействия) сохраняются в выражении (5.12). Можно утверждать, что выражение (5.8), которое широко используется в физике, ошибочно.

6. Взаимодействие токов

В этой Части будут рассматриваться только идеальные проводники. Внутри такого проводника усредненное электрическое поле всегда равно нулю. Будем рассматривать для простоты проводник как ионную кристаллическую решетку с электронами проводимости. Два взаимодействующих проводника представлены на рис. 2.

Рис. 2.

Запишем плотность функции Лагранжа для этих двух взаимодействующих проводников. Она определяется суммой парных взаимодействий между зарядами этих проводников. Выделим во втором проводнике элементарный объем dv. В этом объеме dv плотности положительных и отрицательных зарядов второго проводника обозначены как ₃ и ₄ соответственно.

Пусть положительные заряды первого проводника создают в объеме dv потенциал ₁, а отрицательные - ₂ . Условие для квазинейтральности двух проводников имеет вид

Учитывая симметрию взаимодействия (выражение (3.5)) запишем плотность функции Лагранжа

(6.1)

где:

- плотность тока второго проводника;

- потенциал, создаваемый первым проводником в объеме dv.

Обозначения скоростей приведены на рис.2.

Является ли выражение (6.1) следствием Специальной теории относительности и релятивистской механики? Конечно, нет, хотя по форме оно напоминает соответствующие выражения. Выражение (6.1) соответствует классической механике и оно инвариантно относительно преобразования Галилея.

Теперь можно вычислить функцию Лагранжа для двух элементарных токов. Пусть мы имеем два маленьких прямых проводника с токами. Длины проводников dl₁ и dl₂ , а поперечные сечения ds₁ ds₂ соответственно. Будем считать, что

dl₁<< R₁₂ ; ds₁<<(R₁₂)² и dl₂ << R₁₂ ; ds₂ <<(R₁₂)²

Интегрируя (6.1) по бесконечному объему мы получаем

(6.2)

Теперь мы можем проанализировать магнитные взаимодействия этих элементарных токов. В выражении (6.2) мы можем варьировать только две переменных, чтобы получить выражение для силы и момента сил. Это расстояние R₁₂ и угол ₁₂ .

1) Будем варьировать R₁ (R₂,₁, ₂ остаются неизменными).

где

Следовательно, сила Ампера равна

(6.3)

Нетрудно получить выражение d²F₂₁ , варьируя R₂ при соответствующих условиях.

Сила Ампера инвариантна относительно преобразования Галилея. Третий принцип Ньютона выполняется

Специальная теория относительности имеет дело с асимметричной формой закона Ампера [7]. На рисунке 3 изображено взаимодействие двух элементарных токов. На ток I₁ действует сила F₁₂ со стороны тока I₂. Однако ток I₁ не воздействует на ток I₂, т.е. сила F₂₁ равна нулю. Механика Специальной теории относительности и электронная теория Лоренца до настоящего времени не смогли дать удовлетворительного объяснения этой асимметрии взаимодействия.

Рис. 3.

2) Теперь будем варьировать угол ₁ (величины ₂, R₁, R₂ сохраняются неизменными).

где ₁₂=₁-₂.

Вращающий момент равен

(6.4)

Можно получить d²M₂₁, если варьировать ₂.

Эксперимент Траутона и Нобла.

Этот эксперимент [8] является примером неправильного объяснения, в основе которого лежит типичная гносеологическая ошибка. На рис. 4 изображены два заряда, движущиеся с равными скоростями в одну сторону. Движущиеся заряды мы можем рассматривать как два элементарных тока qv=Il. Согласно формуле Лоренца имеет место асимметрия взаимодействия, в результате которой должен возникать вращающий момент M [8] как показано на рис. 4.

(7.1)

Существует сложившееся мнение, что момент M обусловлен движением зарядов относительно эфира. Однако этот момент так и не был обнаружен экспериментально.



Рис. 4.

Теперь мы знаем, что Траутон и Нобл принципиально не могли наблюдать этот вращающий момент (см. (6.3) и (6.4)), поскольку 3 принцип Ньютона справедлив. Запишем классическую функцию Лагранжа для этих зарядов.

(7.2)

где: L₀ - член, отвечающий за компенсацию кулоновских сил притяжения зарядов.

Когда v₁=v₂=v функция Лагранжа равна:

(7.3)

Очевидно, при отсутствии относительного движения зарядов магнитные взаимодействия не имеют места. Между кулоновскими силами и силами, уравновешивающими их, существует равновесие. Это справедливо независимо от выбора наблюдателем инерциальной системы отсчета.

Покажем теперь гносеологическую ошибку, присутствующую в современных стандартных объяснениях. Первый движущийся заряд создает вокруг себя магнитное поле в системе отсчета неподвижного наблюдателя. Предполагается, что это поле покоится, т.е. магнитное поле, являющееся свойством движущегося заряда, отрывается от самого заряда и овеществляется, т.е. ошибочно превращается из свойства в некую неподвижную субстанцию.

Затем рассматривается взаимодействие этой субстанции со вторым движущимся зарядом. Благодаря такому "взаимодействию" появляется "сила", величина которой зависит от скорости заряда относительно неподвижного наблюдателя. Превращение свойства в материальный объект и обратно есть типичная гносеологическая ошибка. Она переходит из учебника в учебник [7], [8], обуславливая ошибочные объяснения и нагромождая трудности в интерпретации магнитных явлений.

Что касается обнаружения эфира, то в рамках ньютоновской механики его обнаружить невозможно. Причина в том, что в уравнение движения входят относительные расстояния и скорости. Скорость эфира в них компенсируется (выпадает) благодаря разности скоростей и разности расстояний.

8. Взаимодействие заряда и тока

Проводник с током и заряд изображены на рис.5. Проводник представляет собой квазинейтральную систему QS. В базовой системе отсчета скалярный потенциал вне идеального проводника равен нулю (₁+₂=0).

Рис. 5.

Запишем функцию Лагранжа.

(8.1)

где:

v₁₂= v₁ - v₂ - относительная скорость положительных зарядов в проводнике;

- скорость базовой системы отсчета относительно наблюдателя;

- скорость заряда в базовой системе отсчета;

₁ и ₂ - потенциалы положительных и отрицательных зарядов проводника в точке, где находится внешний заряд.

Если R>>l и R²>>s (l - длина прямого проводника; s - его поперечное сечение) тогда мы можем записать потенциал вне проводника.

(8.2)

Теперь выражение (8.1) может быть переписано в следующем виде:

(8.3)

Векторный потенциал A вычисляется в точке нахождения движущегося заряда. Он равен

(8.4)

Запишем уравнение движения

(8.5)

Выражение (8.5) можно записать в других формах:

или (8.6)

Если мы исключим член из уравнения (8.5), тогда неизбежно возникает асимметрия в законе Ампера. Она ведет к нарушению третьего закона Ньютона, что имеет место в современной электронной теории Лоренца.

Легко видеть, что на покоящийся заряд (v=0) может воздействовать сила, если проводник движется (v₀ 0). В ньютоновской механике сила зависит только от относительных скоростей взаимодействующих объектов и от относительных расстояний между ними. Именно это является правильным отражением принципа относительности. В Специальной теории относительности этот принцип всегда провозглашается и всегда нарушается

Элемент тока представляет собой разомкнутую цепь. Благодаря уравнению непрерывности заряды противоположных знаков должны неизбежно накапливаться на концах элемента тока, создавая электрическое поле. Иное дело - замкнутый проводник. Рассмотрим теперь замкнутый проводник в его базовой системе отсчета. Пусть вдоль замкнутого контура протекает постоянный ток. Накопление зарядов отсутствует и член -A/t равен нулю.

(8.7)

Однако ни при каких обстоятельствах член не должен исключаться из уравнения движения. Движущийся заряд будет проходить точки с различными значениями векторного потенциала А и для него выражение не будет равно нулю. Мы всегда должны учитывать этот член в выражении (8.5).

Если магнит или электромагнит покоятся, мы можем использовать выражение (8.7) только для вычисления магнитного поля. Используя выражение (8.4), например, запишем закон Био-Савара.

(8.8)

Из изложенного следует, что явления магнетизма могут иметь непротиворечивое объяснение в рамках механики Ньютона и преобразования Галилея.

9. Униполярная индукция

Специальная теория относительности никогда не могла дать корректного объяснения этому явлению (см., например, [7]). Здесь мы дадим новое объяснение в рамках классической механики Ньютона. Качественное объяснение не представляет принципиальных трудностей. Однако количественный пример, как правило, связан с громоздкими вычислениями, за которыми утрачивается его наглядность.

Это первая причина, заставившая нас отыскивать наиболее простую модель для анализа. Вторая причина заключалась в том, чтобы подобрать наиболее универсальную модель, на которой мы могли бы исследовать разные модели униполярных генераторов. Такая модель представлена на рис.6. Устройство содержит токовое кольцо, эквивалентное магниту, и проводящий диск со скользящим контактом. Кольцо и диск могут вращаться независимо друг от друга с разными угловыми скоростями. Такое устройство является универсальным и позволяет моделировать униполярные генераторы разных типов. Например, если диск и кольцо с током вращаются с одинаковой угловой скоростью, мы имеем униполярный генератор с вращающимся магнитом. Если же токовое кольцо неподвижно, но вращается диск, тогда мы имеем дело с другим типом униполярного генератора.

Рассмотрим работу униполярного генератора в общем случае. Будем считать, что h<<a (см. рис.6) . Иными словами, вращающийся диск, кольцо с током и цепь AVC лежат в одной плоскости z=0.

Сделаем несколько предварительных замечаний. ЭДС индукции генерируется кольцом с током в двух частях замкнутой цепи AVCOA .В первой неподвижной части цепи AVC возбуждается ЭДС индукции U₁. Если кольцо с током неподвижно, ЭДС U₁ =0. Второй участок, где возникает

1 - проводящий диск; 2 -кольцо с током;

3 -скользящий контакт.

Рис. 6.

ЭДС индукции, есть отрезок OC на диске. Здесь индуцируется ЭДС U2. Суммарная ЭДС в цепи AVCOA равна

U = U₁ - U₂ (9.1)

Когда ₁ = 0 , вся цепь AVCOA покоится и суммарная ЭДС равна нулю, U = 0.

Порядок вычисления ЭДС U простой. Мы будем вычислять суммарную напряженность поля в некоторой точке D на оси x . Величина U получается в результате интегрирования суммарной напряженности поля. Выделим элемент dl на кольце с током. Его можно рассматривать как элемент тока, который движется со скоростью v₀.

1. Пусть точка D неподвижной цепи AVC расположена на расстоянии R от оси z. Легко видеть, что напряженность поля в точке D равна

(9.2)

где: q₁ - суммарный положительный заряд вращающегося кольца с током; R есть расстояние между отрезком dl точкой D; v₀ -скорость базовой системы отсчета элемента с током dl (v₀,v₁₂<<c);

(9.3)

2. Рассмотрим теперь точку D на вращающемся диске. Скорость перемещения точки D равна:

(9.4)

Напряженность поля в этой точке D равна

(9.5)

Рассмотрим физический смысл уравнения (9.5). Очевидно, что напряженность поля можно представить как сумму напряженностей.

(9.6)

где:_.

a) напряженность поля, которое возбуждается при условии, что кольцо с током вращается, а проводящий диск неподвижен.

b) напряженность поля, которое возбуждается при условии, что проводящий диск вращается, а неподвижно теперь кольцо с током.

3. Общая напряженность поля равна разности напряженностей полей.

(9.7)

Легко видеть, что компоненты dE₁ and dE`₂ взаимно уничтожаются, и мы получаем следующие компоненты напряженности общего поля dE.

(9.8)

(9.9)

Полная напряженность поля, создаваемого всем кольцом с током, вычисляется путем интегрирования этих выражений в пределах от 0 до 2. Очевидно, что в суммарной напряженности поля E сохраняется только радиальный компонент в силу четности dE_r и нечетности dE.

; (9.10)

где:

Теперь, интегрируя E_r по r, вычислим ЭДС индукции U

(9.11)

Из формулы видно, что эта ЭДС не зависит от угловой скорости ₁.

4. Теперь покажем, что ЭДС (9.11) можно вычислить другим способом, например, используя закон Фарадея.

Рассмотрим точки C и C, которые расположены, как показано на рис. 6. Точка C расположена на неподвижном скользящем контакте, а C на вращающемся диске.

Рис. 7.

В начальный момент времени t координаты этих точек равны. В следующий момент времени t+t точка C переместится и займет положение C. Полный поток , который протекает через сектор ACC, равен

(9.13)

Этот поток не зависит от угловой скорости ₁. Используя выражение (9.12) найдем ЭДС U.

, где . (9.14)

Теперь, используя закон Био-Саварра, вычислим индукцию магнитного поля B(r).

(9.15)

Если мы сравним уравнения (9.14) и (9.15) с выражением (9.11), то окажется, что они эквивалентны.

Таким образом, мы провели детальный анализ униполярной индукции.

10. Мотор Маринова

Принцип действия мотора Маринова изложен в [12], а объяснение в [5], [6]. Одна из реализаций этого мотора показана на рис. 8. Два подковообразных магнита соединены противоположными полюсами. В плоскости, которая проходит через соединение полюсов магнитов, расположен круговой проводящий виток. В качестве витка Маринов использовал ртуть. Через два скользящих контакта к этому кольцу подключается источник тока, который создает ток i в каждой из половин кольца.

Рис. 8. Рис. 9.

Согласно формуле Лоренца сила, действующая на любой элемент dl этого кольца, равна:

где: i - ток; B - индукция магнитного поля; dl - элемент проводящего кольца.

Она должна действовать перпендикулярно элементу dl. Такая сила не может создавать вращающий момент, действующий на кольцо. Однако это вращение не только наблюдалось экспериментально, но была измерена величина вращающего момента [5], [6]. Было предложено объяснение этого явления.

Мы приведем другое объяснение, опирающееся на ньютоновскую теорию. Упрощенная схема мотора Маринова приведена на рисунке 9. Постоянный кольцевой магнит, магнитные силовые линии которого перпендикулярны плоскости рисунка, представлен двумя замкнутыми кольцевыми токами i₁. Внешнее проводящее кольцо снабжено двумя скользящими контактами, подключенными к источнику постоянного тока. Все упомянутые элементы лежат в одной плоскости.

Рассмотрим элемент тока dl, расположенный в позиции 1 на рис. 9. Сила dF (a<<r), которая воздействует на этот элемент тока со стороны кольцевого тока, направлена вдоль линии, связывающей dl с кольцевым током в соответствии с принципом равенства действия и противодействия (см. (6.3)). Эта сила имеет две проекции. Первая проекция dF_N направлена вдоль радиуса R. Вторая проекция dF_T направлена по касательной к окружности с током i. Эта сила создает угловой момент dM.

(10.1)

Другие три элемента тока, расположенные симметрично, как показано на рис. 9, создают точно такие же вращающие моменты. Суммарный момент, действующий на кольцо с током i, равен:

(10.2)

Этот же результат можно получить, используя выражение (6.4).

В то же время, согласно теории Лоренца сила, действующая на проводник с током, всегда перпендикулярна проводнику с этим током и вращающий момент, действующий на кольцо с током i, должен быть равен нулю. Мотор Маринова есть блестящее экспериментальное опровержение электронной теории Лоренца. Объяснение магнитных явлений с позиции ньютоновской механики не имеет затруднений и позволяет получить правильные объяснения этих явлений.

Заключение

Итак, мы показали, что магнитные явления имеют непротиворечивое объяснение в рамках классической механики, очищенной от гносеологических ошибок и предрассудков.

Чтобы достичь желаемых результатов, мы вынуждены были ввести рабочую гипотезу. С ее помощью удалось дать объяснение явлению униполярной индукции и мотору Маринова. Мы устранили асимметрию закона Ампера. К сожалению, ученые, увлекаясь ошибочным математическим формализмом релятивистских теорий, до сих пор не замечают логическую мощь и строгую красоту классической механики.

Мы еще раз хотим обратить внимание на то, что классическая механика находится в согласии с принципом причинности (Часть 3, [13]).

В то же время, электронная теория Лоренца сталкивается не только с логическими противоречиями, которые не способна разрешить. Она противоречит экспериментам и не может считаться научной теорией.

Заметим, что эти результаты имеют прямое отношение к атомной физике, ядерной физике и теории элементарных частиц. Многочисленные эксперименты, проведенные, например, на ускорителях, требуют перерасчета и переосмысления, поскольку они опираются на некорректные результаты релятивистских теорий. Преимущество будет иметь тот, кто раньше осознает псевдонаучность релятивистских теорий.

Приложение 1.

Квазистатические уравнения электродинамики (v < < c) имеют вид:

(П.1)

Если теперь мы умножим первое уравнение (П.1) на -/2 и рассмотрим правую часть, то увидим, что выражение

(П.2)

есть суммарная плотность потенциальной и кинетической энергии электромагнитной массы.

b) Если теперь мы умножим второе уравнение (П.1) на -/2, то найдем, что

(П.3)

есть плотность импульса электромагнитной массы.

Как известно, плотность электромагнитной массы есть (см. Часть 5):

(П.4)

где V есть объем заряда.

Электромагнитная масса равна

. (П.5)

Это, видимо, не случайное совпадение. Представим скалярный потенциал как сумму двух составляющих. Принцип суперпозиции позволяет нам это сделать.

(П.6)

Теперь для потенциалов f_p,--f_k--и--A мы можем записать три уравнения.

; ; (П.7)

Этот подход коррелирован с решением проблемы электромагнитной массы [4], [9] (см. также Часть 5). Потенциал ?_p связан с потенциальной энергией поля заряда, потенциал??_k связан с кинетической энергией поля заряда, а потенциал А связан с импульсом поля.

Мы видим, что правая часть уравнений (П.7) пропорциональна (v/c)ⁿ. Мы не знаем, существуют ли уравнения типа (П.7) для n>2. Это важно, поскольку это дало бы ответ на вопрос: имеет ли кинетическая энергия свою инерциальную массу в соответствии с формулой m=E/c²?

Приложение 2. Законы сохранения

Приведем законы сохранения[4] для замкнутой консервативной системы из N взаимодействующих частиц.

Закон сохранения энергии.

Закон сохранения импульса.

Закон сохранения момента импульса.

Скорость центра инерции.

Приложение 3. Парадокс рычага

Проиллюстрируем использование понятия "работа" в релятивистской механике для объяснения парадокса рычага. Описание этого парадокса можно встретить во многих книгах, посвященных вопросам специальной теории относительности. Обратимся к работе [14] и проанализируем объяснение этого парадокса. Напомним суть парадокса.

Пусть в системе К° имеется рычаг с плечами L^o_x и L^o_y , изображенный на рис. 8, на которые действуют силы F^o_x и F^o_y соответственно. Рычаг уравновешен, т.е.

Рис. 8.

В системе К будем иметь:

Таким образом, в системе К на рычаг будет действовать не скомпенсированный момент сил, равный:

Возникает вопрос: должен ли в согласии с законами механики рычаг повернуться под действием момента сил М?

Обратимся к [14,259-261], сопроводив объяснение комментариями

"...На первый взгляд мы приходим к странным выводам. Однако более тщательное рассмотрение показывает, что полученные выводы правильны и имеют непринужденное объяснение. Сначала приведем элементарное объяснение...

...Рассмотрим работу сил F_x и F_y в системе К. В системе К рычаг движется и в единицу времени сила F_х совершает работу - F_хv. Сила F_y не совершает работы, т.к. она направлена нормально к скорости рычага. Следовательно, на конце рычага в точке приложения силы F_x совершается работа и в единицу времени энергия в точке возрастает на величину -F_хv"

Комментарий. Мы видим, что автор дает неверное определение работы, совершаемой силой. Оставим это на его совести и посмотрим к чему это его приведет. Итак, энергия изменяется. Очевидно, речь идет о потенциальной энергии. К сожалению, автор не поясняет: что именно означает "энергия рычага в точке". Разве энергия передается не всему рычагу, а только одной его точке? Читаем далее:

"...Но это означает, что масса рычага в точке приложения силы в единицу времени возрастает на - F_хv/c² . Умножив эту величину на скорость рычага v, найдем приращение импульса -F_xB². А момент импульса возрастает на величину F_xL_yv²/c²." По мнению автора работы, это возрастание как раз и "компенсирует" вращающий момент М.

Комментарий. Итак, масса рычага будет ежесекундно убывать на величину - F_хv/c². Пройдет время и от массы рычага ничего не останется. Она станет равной нулю. Что же тогда будет поддерживать равновесие? Затем она станет отрицательной. Во-первых, как это следует понимать? Во вторых, для объяснения парадокса жертвуется масса. Она становится зависимой от времени. Однако вновь возникает вопрос: "почему"? Почему в системе К° масса постоянна, а в системе К она зависит от времени?

Центр тяжести объяснения парадокса передвинут с "нескомпенсированного момента сил" на "массу, зависящую от времени". Но объяснений этой зависимости не дано. Что это: софистика или паралогизм? Автор и сам, видимо чувствует порочность "элементарного" объяснения. Далее он пишет:

"... Но в этом элементарном объяснении есть свои слабости. В СТО нет абсолютно жестких тел и мы обязаны учитывать деформацию рычага, в предыдущем рассуждении полагалось, что рычаг не меняет свою форму..."

Комментарий. Вот и вытаскивается гипотеза ad hos об отсутствии в СТО абсолютно жестких тел. Это и есть (по терминологии Части 1) современные аналоги средневековых "слонов" и "черепах". Далее автор утверждает, что в рычаге возникают "натяжения".

"... Изменение этих натяжений должно как раз скомпенсировать момент сил. В принципе эта задача может быть решена, т.к. изгиб балки, закрепленной на одном конце (кем? - вопрос наш), может быть найден. Однако расчет провести затруднительно".

Вот и все непринужденное объяснение, которое посулил нам автор в начале своего объяснения. Что же получается? Теория относительности предсказывает появление не скомпенсированного момента сил М, который действует на рычаг. Однако автор пытается доказать, что рычаг не должен вращаться. Что же ошибочно: законы механики, утверждающие, что из-за момента сил должно быть вращение, или же СТО, которая предсказывает появление момента сил, не существующего в действительности? Ответ очевиден. Объяснения релятивистской механики это эклектическая путаница.

Литература

1. S. Bertram. “Faraday's and Ampere`s laws”, Galilean Electrodynamics, vol. 3, no 5, 1992.

2. W.F. Wolff. “An Amended Equation for the Lorentz`s Force”, Galilean Electrodynamics, vol. 5, no 6, 1991.

3. H.E. Wilhelm. “Explanation of Anomalous Unipolar Induction in Corotating Conductor-Magnet Arrangement by Galilean Electrodynamics”, Apeiron, no 13, 1992.

4. В.А. Кулигин, Г.А. Кулигина. Механика квазинейтральных систем заряженных частиц и законы сохранения нерелятивистской электродинамики / Воронеж. Ун-т. - Воронеж, 1986. - 43 с. Деп. в ВИНИТИ 04.09.86, №6451 - В 86.

5. J.P. Wesley. “The Marinov Motor, Notional Induction without a Magnetic B Field”, Apeiron, July- October, V. 5, no. 3-4, 1998.

6. Thomas E. Phipps. "Observations of the Marinov Motor", Apeiron, July- October, V. 5, no. 3-4, 1998

7. И.Е. Тамм. Основы теории электричества. - М.: ГИТТЛ, 1954.

8. В.К.Пановски., М.Филлипс. Классическая электродинамика. - М.: Мир, 1975.

9. V.A.Kuligin, G.A.Kuligina, M.V.Korneva. “The Electromagnetic Mass of a Charged Particle”, Apeiron, v.1, no 1, 1996.

10. V.A.Kuligin, G.A.Kuligina, M.V.Korneva. “Epistemology and Special Relativity”, Apeiron, no 20, 1994.

11. Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц. Теория поля. - М.: Физматгиз, 1961.

12. S. Marinov. Forces between current elements. Galilean Electrodynamics, vol. 9, no 2, 1998.

13. В.А. Кулигин. Причинность и взаимодействие в физике // Детерминизм в современной науке. Воронеж, 1987.

14. В.А.Угаров. Специальная теория относительности. - М.: Наука, 1969.

КРИЗИС РЕЛЯТИВИСТСКИХ ТЕОРИЙ

(Общее заключение)

Часть 1. Используя понятия "явление" и "сущность", мы установили, что Специальная теория относительности содержит гносеологические ошибки и не может рассматриваться как научная теория. Нами вскрыта сущность преобразования Лоренца. В его рамках мы имеем дело с единым для всех инерциальных систем временем и общим для этих систем пространством. Само преобразование Лоренца дает отображение процессов и объектов из одной инерциальной системы в другую в форме явлений с помощью световых лучей. Реальных искажений объекты и процессы, протекающие в движущейся системе отсчета, не имеют. Это первый камень, который мы вынули из фундамента релятивистских представлений.

Часть 2. Было показано, что задача Коши для волнового уравнения не имеет единственного решения. Решение волнового уравнения зависит от выбора калибровки. Анализ уравнений Максвелла показал, что как кулоновская калибровка, так и калибровка Лоренца не могут описывать квазистатические явления электродинамики. Преобразование Лоренца либо имеет ограниченную область применения, либо не применимо к электродинамике вообще. Оно утратило свою всеобщность и требование Лоренц-ковариантности любых уравнений является некорректным. Это второй блок из фундамента релятивистских теорий, который нам удалось вытащить.

Часть 3. Чтобы показать, что мгновенные взаимодействия не противоречат принципу причинности, были проанализированы причинно-следственные отношения. Оказалось, что существуют две модели причинности: эволюционная и диалектическая. Было показано, что понятие "предельная скорость распространения взаимодействий" - пустое понятие. Оно бессодержательно. В свою очередь, мгновенные взаимодействия согласуются с диалектической моделью причинности. Этим мы расчистили место для развития классических нерелятивистских теорий и представлений.

Часть 4. Анализ релятивистского принципа наименьшего действия показал, что существуют два варианта его реализации. Однако оба варианта математически некорректны. Релятивистские интегралы действия не имеют экстремумов. В силу этого, все уравнения и законы сохранения в рамках релятивистских представлений весьма сомнительны, если более строго - математически некорректны. Существование гносеологической ошибки в интерпретации преобразования Лоренца дает право рассматривать релятивистские теории как псевдонаучные. Это третий камень, который удалось выбить из фундамента релятивистских теорий.

Часть 5. Анализ квазистатических уравнений электродинамики показал, что они прекрасно вписываются в математический формализм механики сплошных сред. Сформулирован закон сохранения Умова для поля заряда и закон баланса кинетической энергии. Это позволило дать строгое решение проблемы электромагнитной массы. Дано обобщение этого результата: любая масса независимо от ее природы должна обладать стандартными инерциальными свойствами механической массы. Этот блок мы положили в основание новых представлений физики.

Часть 6. Чтобы дать объяснение магнитным явлениям в рамках механики Ньютона, мы ввели единственную в нашем докладе гипотезу о зависимости потенциала заряженной частицы от ее скорости. Это позволило построить функцию Лагранжа, сформулировать основные законы взаимодействия и дать объяснение магнитным явлениям. В результате удалось устранить асимметрию закона Ампера, дать объяснение явлению униполярной индукции и объяснить принцип действия мотора Маринова. Была исправлена гносеологическая ошибка в интерпретации понятий "работа" и "сила". Было показано, что электронная теория Лоренца ошибочна, т.е. не является научной теорией. Это четвертый камень, удаленный из основания релятивистских представлений. Мы также заложили второй камень в основание новой физики. Релятивистские теории не смогли объяснить квазистатические явления электродинамики. Только механика Ньютона, очищенная от предрассудков Специальной теории относительности и гносеологических ошибок, сумела это сделать.

Мы считаем, что изложенных нами аргументов достаточно, чтобы говорить о кризисе релятивистских теорий. О крахе этих теорий говорить пока преждевременно. Причина в том, что в основании релятивизма существуют еще два камня, на которых релятивистские теории "покачиваются", но не падают.

Первый камень - слабое знание физиками теории познания объективной истины. Как следствие - недооценка роли гносеологического анализа и неумение использовать этот анализ в своих исследованиях.

Второй камень - догматизм апологетов релятивизма. Философское невежество весьма благодатная почва для процветания догматизма в науке.

Современная физика напичкана гносеологическими ошибками. Кризис релятивистских теорий есть отражение более общего кризиса - кризиса философии естествознания. Марксистско-ленинская философия (догматический материализм) выдвинула тезис: практика - критерий истины. А дальше, как говорят, и конь не валялся. - Застой. Не в лучшем положении Западные философские системы (позитивизм, неотомизм и т.д.) и школы (Копенгагенская и др.), которые предлагали противоречивые и некорректные решения проблемы истины. Из-за узости подхода эти попытки были заведомо обречены на неудачи.

Здесь к месту было бы изложить основы теории познания или хотя бы некоторые разделы:

1. Предмет, структура и функции теории познания объективной истины.

2. Признаки объективной истины и заблуждения.

3. Гносеологические ошибки и методы их обнаружения.

4. Типичные гносеологические ошибки в физических теориях и т.д.

К сожалению, по объему это не доклад, а курс лекций.

Итак, мы подвели промежуточные итоги наших исследований. Другие проблемы (проблемы гравитации, излучения, проблемы квантовых теорий и т.д.) мы намереваемся изложить на следующем Международном Конгрессе.

Благодарность.

Мы благодарим организаторов всех предыдущих Международных Конгрессов и специально проф. Паршина П.Ф. и к.ф.м.н. Варина М.П. за интерес к нашим исследованиям и возможность опубликовать некоторые результаты.

Мы благодарим редактора журнала "Апейрон" R. Keys и редактора журнала "Галилеевская Электродинамика" проф. C. Whitney за внимание и большую помощь в подготовке и публикации наших работ на английском в этих журналах.

Мы благодарим членов Международного Клуба Ученых за приглашение на Международный Конгресс-2000 "Фундаментальные проблемы естествознания и техники".

Размещено на Allbest.ru