Карпенко Владимир Никитович


О зависимости ускоряющей силы,
действующей на материальную частицу в физическом поле,
от скорости

Аннотация

 

В работе принят нестандартный подход к выводу формул Лоренца - Эйнштейна зависимости массы от скорости материальных частиц.

В результате получены альтернативные формулы зависимости силы, действующей на ускоряемую заряженную частицу в электромагнитном поле, от скорости последней при неизменной, как это принято в классической механике, массе.

Высказывается также утверждение, что в полях, по своей физической природе отличных от электромагнитного, зависимость ускоряющей силы от скорости, действующей на материальную частицу, может иметь и другое выражение.

 

В работе рассматриваются известные формулы Лоренца-Эйнштейна зависимости массы от скорости (выражения для "поперечной" и "продольной" масс).

В результате нетрадиционного подхода к выяснению физического смысла указанных выражений получены альтернативные формулы зависимости ускоряющей силы, действующей на заряженную частицу в электромагнитном поле, от скорости последней при неизменной, как это принято в классической механике, массе.

В отличие от формул Лоренца-Эйнштейна, которые были затем обобщены Эйнштейном на случай нейтральных частиц, автор воздерживается от подобных обобщений полученных ими формул. Высказывается также утверждение, что в полях, отличных по своей физической природе от электромагнитного, зависимость ускоряющей силы, действующей на материальную частицу, от скорости последней может иметь и другое выражение.

Создание теории элементарных частиц в настоящее время является актуальнейшей проблемой. Однако применение идей современной физики, в том числе теории относительности, к решению проблемы не приносит успеха. Высказываются даже мнения, о пересмотре наших пространственно - временных представлений в достаточно малых областях микромира.

Если учесть, что подобный пересмотр уже был в начале нашего века (имеется в виду создание теории относительности, которая в настоящее время играет роль фундаментальной физической теории пространства-времени), то возникает закономерный вопрос: не являются ли нынешние трудности создания теории элементарных частиц в некоторой степени следствием этого пересмотра.

Рассмотрим известную формулу Лоренца-Эйнштейна изменение массы элементарной частицы с изменением скорости последней:


, (1)

где V - скорость частицы; m - масса, ускоренной до скорости V частицы; mc - масса покоя частицы; с - скорость света в пустоте.

Формула (1) получена Лоренцем и Эйнштейном исходя из принципиально различных концепций классической и релятивистской механики [1], [3].

Сам по себе этот факт говорит о том, что одно дело получить формулу, другое - раскрыть ее физический смысл. Следует отметить, что прямого вывода формулы (1) нет ни у Лоренца, ни у Эйнштейна.

Эта формула берется из уравнений движения электрона, где она является компонентом одного из уравнений. В таком случае оказывается под вопросом отнесения радикала (обозначим его через b) к массе. Ведь его можно отнести и к силе, действующей на ускоряемую частицу.

Подтверждением правильности формулы (1) принято считать эксперименты по определению отношения заряда частицы е к ее массе m, т.е. измеряется отношение для различных скоростей частицы. На эти эксперименты имеются ссылки и у Эйнштейна [3], а позже они были проведены с более высокой точностью, что общеизвестно. Но ведь тот же радикал b можно отнести не к массе, а к заряду частицы. Ведь величина заряда ( в статике) в конечном счете характеризует силу взаимодействия в системе заряд - заряд, по определению [2]. Видимо в динамике (и Лоренц, и Эйнштейн при выводе формулы (1) рассматривали ускоренный электрон) заряд величины q будет взаимодействовать с полем как заряд величин bq, если радикал b отнести к заряду.

По второму закону Ньютона, используя (1), можно записать:


, (2)

где F - сила, действующая на ускоряемую элементарную частицу; а  -  ускорение частицы.

Так как при выводе формулы (1) и в указанных выше экспериментах по определению отношения во всем диапазоне скоростей при ускорении частиц считается, что F=const, то можно принять:

F=F0 при V=0. (3)

Тогда, не входя в противоречие с выкладками Лоренца и Эйнштейна при выводе формулы (1) и теоретическими основами экспериментов по определению отношения , можно записать, используя (2) и (3)

F0b = mca, (4)

откуда видно, что величина F0b, есть не что иное, как сила, действующая на частицу, изменяющаяся в зависимости от скорости последней.

По принятой терминологии выражение (1) является "поперечной" массой частицы. Аналогичные рассуждения можно провести и для выражения "продольной" массы, полученного Лоренцем и Эйнштейном там же [1], [3]:


. (5)

В этом случае сила, действующая на ускоряемую частицу, по второму закону Ньютона, учитывая (5), будет равна


. (6)

И опять же, так как сила F, действующая на частицу в процессе ускорения считается (по Лоренцу и Эйнштейну) не зависящей от скорости то, приняв F=F0 при скорости частицы V=0, получим из (6):

F0b3 = m0a (7)

где F0b3 - не что иное, как сила, действующая на ускоряемую частицу и зависящая от скорости.

Выражения (1) и (5) получены Лоренцем и Эйнштейном из рассмотрения движения ускоренного электрона и их обобщения на случай движения других электрически заряженных частиц являются естественным. Этого нельзя сказать об обобщении этих формул Эйнштейном на случай движения нейтральных частиц, так как в природе существуют взаимодействия, не сводимые к электромагнитным, например гравитационные. Поэтому утверждение Эйнштейна в пользу универсальности формулы (1) о том, что к любой нейтральной массе можно присоединить заряд, нельзя считать убедительным, в рамках созданной им теории.

В работах Эйнштейна нет достаточно аргументированного доказательства правомерности обобщения выражения (1), на случай ускорения частиц в полях, по своей природе отличных от электромагнитного [3]. Поэтому и формулы (4) и (7), полученные в результате нетрадиционного подхода к выводу формул (1) и (5), как считает автор, нельзя обобщать на случай ускорения материальных частиц в полях неэлектромагнитной природы.

Общий вывод можно сделать из изложенного следующий:

сила, действующая на ускоряемую материальную частицу в поле любой природы, зависит от условий ускорения (в частности от скорости) и природы ускоряющего поля. При этом масса, как и в классической механике, постоянна и не зависит от скорости.

 

 

ЛИТЕРАТУРА:

1.   Лоренц Г.А. Теория Электронов, М., 1953г.

2.   Тамм И.Е. Основы теории электричества, М., 1957г.

3.   Эйнштейн А. Собрание научных трудов, т.1-2, М., Наука, 1965 - 1966 гг.

 

г. Днепропетровск 16.08.79

Вернуться к списку статей