Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Физика
Размещена 06.05.2020. Последняя правка: 11.05.2020.
Просмотров - 475

Перманентное падение и перманентное равномерное прямолинейное движение в силовом поле

Евдокимов Владимир Эмануилович

Челябинск ЗАО ЧСДМ

сверловщик

Аннотация:
На простых примерах показано, что основные положения и принципы квантовой механики нерелятивистской теории обоснованы классической физикой и вполне логично в неё же и вписываются, при этом естественным образом согласовывается механика классическая с релятивистской механикой.


Abstract:
Using simple examples, it is shown that the main provisions and principles of quantum mechanics of the non-relativistic theory are justified by classical physics and quite logically fit into it, while the classical mechanics is naturally consistent with relativistic mechanics.


Ключевые слова:
перманент; классическая механика; релятивистская механика; квантовая механика; действие; квант действия; константа; Постоянная Планка; Скорость Света; принцип неопределённости

Keywords:
permanent; classical mechanics; relativistic mechanics; quantum mechanics; action; quantum of action; constant; Planck*s constant; speed of light; uncertainty principle


УДК 53.043 

Введение.

Термин «перманентный» происходит от латинского «permanio», который первоначально перекочевал во французский «permanent». Соеденив латинское «per» («для» или «через») и «manere» («длиться») получается исходный глагол «permanere». То есть толкуется  «перманентный» как остающийся в одном состоянии, продолжающийся непрерывно.

И вот здесь главное – не стоит понимать,  а скорее улавливать различие с термином «вечный». Это доказывает наличие  в латыни иных слов для этого понятия – не «permanent», а «perpetuum»  или же «aeterno». Таким образом, перманентное состояние – это непрерывно продолжающееся состояние, которое постоянно, но имеет какое-либо, пусть и не зримое, окончание (завершение, конец). Запомним это поскольку уже в этом термине заключается принцип неопределённости квантовой механики нерелятивистской теории (КМ).

В этом контексте существует и новое решение апорий Зенона касающихся механики движения.

Ахиллес и черепаха. Быстроногий Ахиллес стартует, стремясь догнать черепаху, находящуюся впереди его в другом месте старта на некотором расстоянии. Добегая до места старта черепахи, Ахиллес обнаруживает, что черепаха отползла  в новое место с новым и временем старта. На втором и последующих этапах движения соперников всё повторяется, и так  до бесконечности.

Из этого делается трудное (от греческого «апория»), парадоксальное заключение, что Ахиллес никогда не догонит черепаху.

Релятивисты предлагают эту задачу решить, в частности,  следующим образом. Одинаковые механические свойства инерциальных систем позволяют остановить  черепаху, переводя Ахиллеса в инерциальную систему со скоростью, включающей и скорость черепахи. При этом наблюдаемая бесконечная делимость отрезков и времени, и пространства исчезает; - Ахилл «догоняет» черепаху, как говорят, за один раз .

Но обратимся к понятию места черепахи, в которое должен попасть бегун. Возникает неопределённость (неточность) места положения черепахи и Ахилла. В этом месте может быть либо черепаха, либо Ахиллес.

В любом случае предполагается, что стартуют и финишируют соперники из одного состояния покоя, в состояние покоя в другом месте. Если же предполагается, что соперники всё время находятся в состоянии движения, то появляется неопределённость (неточность) либо места, либо времени старта и финиша на каждом этапе. На каждом этапе, на старте надо включать время (часы) и выключать время на финише, что говорит о существовании разного времени. На каждом этапе необходимо фиксировать и место старта и финиша. Эти проблемы можно решить введением принципа неопределённости попарно сопряжённых характеристик и принципа неразрывности измерения (эксперимента), следствием которого является утверждение, что величина имеет точно определённое значение только в процессе измерения.

Дихотомия - деление отрезка пополам.

Чтобы преодолеть путь, нужно сначала преодолеть половину пути, а чтобы преодолеть половину пути нужно сначала преодолеть половину половины пути, и так до бесконечности. Поэтому движение никогда не начнётся.

Эта трудность в КМ решается принципом неразрывности измерительного процесса |1 стр. 16|. В данном случае движение рассматривается как процесс измерения. Путь можно заранее измерить и разделить в соответствии с данной апорией, но метки при этом являются неподвижными, а агент движения естественно подвижен. Для измерения пути в точно заданном  месте агенту движения необходимо на некоторое, пусть очень малое, время остановиться, то есть потерять состояние движения вместе с остановкой процесса измерения либо времени, либо пространства. В противном случае появляется неточность; вместо точной координаты, - приращение координаты, либо вместо точного времени, –приращение времени.

Летящая стрела.

Летящая стрела неподвижна, так как в каждый момент времени она покоится, а поскольку она покоится в каждый момент времени, то она покоится всегда.

Летящая стрела рассматривается неподвижной в системе отсчёта связанной с подвижным агентом времени, по сути, стрела сама является агентом времени. В противном случае будет «сталкивание» двух агентов времени с неизбежным искажением одного времени относительно другого.

По апориям можно сделать вывод, что все подобные противоречия согласовывают основные положения и принципы КМ и, в частности, - принцип неопределённости (принципиальной неточности). В соответствии с этим принципом подвижной материальной точке  в некоторой системе отсчёта не может быть задано точно определённое значение либо координаты, либо скорости.

Действительно если подвижной материальной точке задать точно определённую координату, то эта точка теряет состояние движения, переходя в структурный элемент неподвижного агента пространства. Это состояние структурного элемента неподвижного пространства можно характеризовать приращением скорости (неточности) в форме напряжённости инерционного поля по аналогии с напряжённостью гравитационного поля в том случае, когда тело в этом поле не падает (есть опора).

И, наоборот, при точно заданной скорости не может быть задана точная координата места положения подвижной материальной точки. Это состояние места положения подвижной материальной точки можно характеризовать приращением координат (неточностью координаты) или потенциалом инерционного поля по аналогии с потенциалом гравитационного поля. Можно говорить о наличии скрытой потенциальной энергии тела обладающего массой (материальной точки) в инерционном поле в контексте принципа неопределённости координаты и скорости. В этом же контексте можно говорить и о кинетике, аналога потенциала, и о кинетической энергии тела обладающего массой. Кинетика определяется делением кинетической энергии на массу тела и по размерности совпадает с потенциалом.

Неопределённость координаты и скорости явилась причиной отказа в КМ от определения скорости частицы как предела, к которому стремится разность координат в два момента времени, делённая на интервал dt между этими моментами при бесконечном уменьшении этого интервала. |1 стр. 17|. Фактически в КМ произошёл отказ от всех мгновенных характеристик движения связанных с понятием производной и высших производных по времени. Причём не только производных по времени. 

Скорость это своего рода обратная сторона времени. Поскольку агент времени в классической механике подвижен, то принцип неопределённости можно сформулировать как неопределённость координаты и времени. А приращение координаты и приращение времени, следующие из неточности координаты и неточности времени в соответствии с принципом неопределенности данной пары характеристик движения указывают на «искажение» либо пространства, либо времени в их классическом представлении.  Что может служить вполне определённым обоснованием  специальной теории  относительности. 

И ещё на один момент важно обратить внимание. Появление теории относительности связывают с результатами экспериментов Майкельсона–Морли, доказывающими независимость скорости распространения света от движения источника и приёмника света. Этот факт побудил теоретиков использовать скорость света (в вакууме) в качестве эталона скорости, в том числе независящего от эталона пространства (метра) и эталона времени (секунды). Результатом этого было появление преобразований Лоренца, в которых скорость света представлена эталоном скорости, но сами преобразования говорят, в том числе,  об искажениях метра (классического пространства) и секунды (классического времени).

Таким образом, появление независимого эталона скорости по аналогии с независимостью классических эталонов пространства (метра) и времени (секунды) привело к появлению теории относительности.  

В дальнейшем были представлены экспериментально доказанные факты зависимости скорости света от движения источника и приёмника света.

В КМ, поставив в зависимость величин от рода и результата измерения (физического эксперимента), данные противоречия были лаконично согласованы. [1 стр. 20]

Появление КМ также связано с существованием независимого эталона скорости, но не только эталонов скорости, но и эталонов ускорения и так далее с учётом высших производных по времени. 

Актуальность.

Физическая  теория  это система основных идей, обобщающих опыт, отражающих  закономерности в природе и дающие объяснение целой области явлений в природе с единой точки зрения. Раньше других, трудами И. Ньютона, его предшественников, современников и последователей была создана и развита теория классической физики. Однако  Ньютон при решении задач механики чаще применял уравнение движения  на основе второго закона динамики, в котором участвовала такая характеристика как сила. Его соперник Лейбниц в решении задач использовал живую силу, в современном понятии, -  кинетическую энергию.  Во многих случаях кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию и между ними существует зависимость; - если задано точно определённое значение потенциальной энергии, то в этом месте не может быть или не существует точное значение кинетической энергии и наоборот. Это значит, со времён  Ньютона в классической теории уже существовал принцип неопределённости, в дальнейшем перекочевавший в КМ.

На рубеже 20 века попытки преодоления затруднений связанных со светоносным эфиром подтолкнули А. Эйнштейна пересмотреть представления Ньютона о пространстве и времени, что привело к созданию в 1905 году специальной теории относительности, которая для тел, движущихся со скоростями соизмеримыми со скоростью света, даёт уравнения движения, отличающиеся от уравнений ньютоновской механики. Примечательно, что в преобразованиях Лоренца скорость света представлена как независимый эталон скорости, так же как независимыми являются эталоны пространства (метр) и времени (секунда). Так что появление теории относительности так же связано с независимым эталоном скорости, поставившим в неопределённость эталонов пространства и времени.  Таким образом, классическая механика разделилась на ньютоновскую и релятивистскую механику. На этом поле много споров со сторонф релятивистов и представителей классической физики.

С появлением релятивистской механики связывают известный опыт Майкельсона – Морли, результатом которого была независимость  скорости света от движения источника и приёмника света. Это то, что является необходимым для определения независимого эталона скорости, в данном случае в виде скорости света. Но на этот факт мало обращалось и обращается внимания. В дальнейшем были представлены опытные факты, подтверждающие зависимость скорости света от движения источника и приёмника света. Споры о корректности и некорректности опытов с взаимно противоположным результатом ведутся до настоящего времени. Точку в этом вопросе может поставить зависимость величин от рода и результата измерения, использующаяся в КМ.

Для решения задачи об излучении абсолютно чёрного тела М. Планк в 1900 году ввёл понятие квант (порция) света. В классической физике существует  «действие» в методе Лагранжа, совпадающее по размерности с постоянной Планка. Однако понятия кванта «действия» и его прямой связи с постоянной Планка нет.

В 1924 году Луи де Бройль  высказал мысль, что частицы вещества должны обнаруживать волновые свойства, волна представлялась квантовой частицей сопровождающей  частицу вещества. Результатом этой мысли и последующего экспериментального подтверждения было создание Э. Шрёдингером и В. Гейзенбергом новой теории КМ. КМ достигла больших успехов в объяснении строения вещества и атомных процессов. Но в области макромира  никак себя не проявила, несмотря на то, что её прямая связь с классической физикой даже не оспаривается самой теорией.

Цели.   

Изначальной целью данной статьи было показать, что постоянная Планка является следствием тех трудностей, которые существуют при анализе ПРПД и перманентного падения при движении тела на околоземной эквипотенциальной траектории. Вторичная цель  распространить  подход ко всем вращениям тел в столкновении с прямолинейным движением. 

Задачи
.

Показать, что у постоянной Планка и некоторых других констант есть геометрическая интерпретация с соответствующей физической интерпретацией, причём в условиях классической физики в рамках общеобразовательного курса этого предмета.   

На базе основных положений и принципов КМ предложить возможное направление  объединение основных физических теорий.   

Научная новизна.  

Одним из объяснений невесомости спутника на околоземной орбите является  их перманентное падение. Перманентное падение это одно из двух составляющих сложного криволинейного движения включающее также перманентное равномерное прямолинейное движение (ПРПД) по касательной к эквипотенциальной траектории в виде окружности (об этих составляющих движения спутника как материальной точки обладающей массой спутника, для упрощения, и будет идти речь далее).

В соответствии с принципом возможных перемещений при отключении связи (гравитационной силы притяжения к Земле) материальная точка должна перемещаться с постоянной скоростью равной первой космической скорости по касательной к круговой эквипотенциальной траектории. Расстояние до центра гравитации при этом будет увеличиваться нелинейно, а значит с ускорением, что может трактоваться как движение тела от центра гравитации под действием силы в соответствии со вторым законом Ньютона. Очевидно, эта сила инерционная и её свойства совпадают со свойствами гравитационной силы. В обоих случаях если сила ненаблюдаемая, то наблюдаемым является ускорение и наоборот. В случае обратного ненаблюдаемое ускорение называют напряжённостью силового поля.

В частности центробежная сила, уравновешивающая гравитационную силу на околоземной орбите спутника, является силой инерционной, а центробежное ускорение – напряжённостью инерционного поля. Так же как ускорение свободного падения в этом случае рассматривается как напряжённость гравитационного поля.

Перманентное падение тела на околоземной орбите является второй составляющей сложного криволинейного движения в дополнение к предыдущей составляющей, - ПРПД в тангенциальном направлении к круговой траектории.   Перманентное  падение должно быть направлено к центру гравитационного притяжения.

Разделение сложного  кругового движения рассматриваемого тела на последовательные простые составляющие этого движения обнаруживает несоответствие или первого закона Ньютона или Закона Всемирного Тяготения. Можно это трактовать и как искажение инерции вращательного движения. Инерция вращательного движения является аналогией первого закона Ньютона для вращательного движения тел.  В результате  последовательного разделения сложного движения, тело должно двигаться равномерно по касательной к круговой траектории до некоторой точки. Затем из этой точки в свободном падении тело должно  переместиться в точку положения тела при неразрывном сложном движении.

Однако это со всей очевидностью нарушается, наиболее очевидно это при наблюдении движения превышающей четверть круговой траектории. При отключении связи, тело, двигаясь в состоянии ПРПД  по касательной к круговой траектории на бесконечность, может упасть (по направлению к центру притяжения) не дальше четверти круговой траектории, начиная от точки разделения сложного движения на составляющие. В то время как в сложном движении нет такого ограничения на место нахождения тела. Однако в последующих  круговых вращениях, на каждом новом круге, тело может упасть в пределах первой четверти круговой траектории и по направлению к центру гравитации.

Это указывает на существование дискретных областей траектории, в которых противоречие первого закона Ньютона и Закона Всемирного Тяготения (ЗВТ) могут быть сняты введением таких характеристик как действие или квант действия являющихся следствием принципа неопределённости, в частности, - неопределённости координаты и скорости. Что может иметь отношение к таким константам как постоянная Планка h, постоянная Дирака h и скорость света в вакууме C. (Надо помнить и том, что ЗВТ по форме совпадает с законом Кулона.) Этот факт имеет прямое отношение к спектрам теплового излучения и поглощения абсолютно чёрного тела, что дало толчок к становлению и развитию КМ.

Указанные константы имеют разные интерпретации, но самой наглядной является геометрическая интерпретация. Суть её состоит в том, что отношение периметра правильного восьмиугольника к длине окружности вписанной в этот восьмиугольник составляет величину h = 1,055  совпадающую с постоянной Дирака при соответствующем выборе эталона этой величины. Постоянная Дирака h является своего рода радиусом,  определяющим постоянную Планка h как длину окружности.    

А отношение половины дуги окружности в радианах к постоянной Дирака h с достаточной точностью может представлять константу скорости света в вакууме С:

С = h п = 2,975495, также при соответствующем выборе эталона этой величины. Это можно объяснить тем что световая волна распространяется за счёт переизлучения света в каждой точке фронта волны по принципу Гюйгенса [3 стр91,92]. В случае плоского фронта волны свет переизлучается по сфере, описываемой половиной дуги окружности. Огибающая сфер (дуг окружностей) представляет новый фронт волны. Если фронт световой волны не плоский, а сферический то скорость света будет выражаться числом несколько большим, что подтверждается значением принятым в настоящее время  значением скорости света в вакууме С = 2,99792458 в соответствующих эталонах скорости..

Геометрическую интерпретацию постоянной Дирака можно сопоставить с  разделением криволинейного движения тела на  пару перманентных движений. Рассмотрим это состояние в пределах 1/16 части дуги окружности эквипотенциальной траектории движения. В соответствии с принципом возможных перемещений в некоторый момент времени отключается связь (сила гравитационного притяжения к центру гравитации). Тело в соответствии с первым законом Ньютона должно продолжать движение в тангенциальном направлении к траектории с условием движения в пределах углового сектора 1/16 круговой эквипотенциальной траектории движения рассматриваемого тела. На границе сектора выключается инерция РПД и включается действие гравитационного притяжения к центру гравитации.  Тело должно упасть в точку на траектории криволинейного движения. Однако, если скорости ПРПД и криволинейного движения определяемые отношением пути ко времени его преодоления равны, то падение по отвесу на эквипотенциальную траекторию не совпадает с реальным положением тела на этой траектории. Это первый момент, ведущий к физической интерпретации постоянной Дирака (для однозначности).

Второй момент связан с отклонением места положения тела на эквипотенциальной траектории от линии отвеса. Это значит, что  тело в состоянии ПРПД в тангенциальном направлении должно выйти за указанный угловой сектор, чтобы оказаться на линии отвеса реального положения тела на эквипотенциальной траектории. В результате и на траектории ПРПД и на эквипотенциальной траектории получаются две пары точек. В двух конечных точках на траектории ПРПД  тело будет иметь разную потенциальную энергию выражаемую приращением потенциальной энергии  и соответственно будет и разница кинетических энергий падения из этих точек на эквипотенциальную траекторию.

В перекрёстном соотношении энергий и с учётом принципа неопределённости для всех пар динамических переменных участвующих в описании данного состояния обнаруживается разница между кинетической и потенциальной энергией. Как известно разница между кинетической и потенциальной энергией это функция Лагранжа (функция координат, скоростей и времени). Интеграл от этой функции по времени есть действие в принципе меньшего действия или в более общем вариационном принципе. Действие по размерности совпадает с размерностью постоянной Планка.

Действие представляет собой функционал. Согласно положениям  вариационного исчисления функционал достигает экстремального значения при условии, что его вариация (приращение действия) равна нулю.

Из вариационного исчисления известно, что вариация (приращение) функционала обращается в нуль, если в качестве функции координат от времени взять функции, удовлетворяющие уравнениям Эйлера, которые совпадают с уравнениями Лагранжа [2 стр. 31,32]. Поэтому и стала возможной геометрическая интерпретация вышеназванных физических констант.

Приращение действия обращается в нуль в том случае, если приращение времени обращается в нуль, то есть время становится точно определённым. Но в таком случае неопределённой оказывается координата выраженная: приращением координат, или перемещением, или потенциалом инерционного поля.

Приращение действия обращается в нуль и тогда когда в нуль превращается разница между кинетической и потенциальной энергией. Но действует принцип неопределённости потенциальной и кинетической энергии, из которого следует  квантовая неточность потенциальной энергии (выражается потенциалом) либо  квантовая неточность кинетической энергии (выражается кинетикой аналогом потенциала извлекаемого из потенциальной энергии, кинетика извлекается из кинетической энергии делением на массу тела). 

Несоответствие первого закона Ньютона с его же Законом Всемирного Тяготения можно трактовать в контексте теории относительности. В частности можно говорить об искажении либо классического пространства, либо классического времени, оставляя в неприкосновенности названные законы. Возможно и обратное, когда утверждается нарушение первого закона Ньютона.  

Особо надо обратить внимание на тот факт, что понятие «кванта  действия» неразрывно связано с принципом неопределённости, совпадающим с аналогичным принципом КМ. Кроме того квант действия это дополнительная характеристика и потому  характеризует дополнительную квантовую частицу сопровождающую классическую частицу (тело) и существующую в векторном пространстве. А само понятие вектора опирается: на упругие деформации тел и связей, принцип возможных перемещений, принцип неопределённости, связывающий параметрические пары динамических переменных. Отсюда следует и сама физическая интерпретация вектора, но это как говорят отдельная тема.

Классическая частица в этом случае совместно с квантовой частицей может быть представлена квазичастицей. Квантовые частицы могут быть обнаружены как объекты, движение которых не поддаются объяснению с позиций классической физики. Представление об этих частицах усложняется и тем, что Закон Кулона по форме копия Закона Всемирного Тяготения так же как закон параллельных токов, который также приводится к этому же по форме виду.

Результаты. 

Описанное выше отражает состояние любого вращательного движения. В этом случае в качестве центростремительной силы выступает реакция связи с центром вращения. Всё остальное совпадает за исключением разницы природы реакции связей. Но это не критично для приведённых рассуждений. Можно привести следующие доводы в этом направлении.      

Движение космического тела на околоземной орбите можно рассматривать и как инерционное вращательное, при этом центробежная сила уравновешивает силу гравитационного притяжения к центру гравитации. Центробежная сила это сила инерционная. Центробежное ускорение можно рассматривать и как напряжённость инерционного центробежного поля или центростремительного поля с некоторым подвижным центром притяжения.

К этому же описанию можно подвести и состояние движения тела на эквипотенциальной поверхности земли не только с первой космической скоростью, но и с меньшей скоростью. Достаточно согласовать существующую скорость с соответствующим радиусом кривизны движения тела. По аналогии с тем как добиваются невесомости тела в верхней точке при раскручивании его в вертикальной плоскости. В этой точке тело оказывается в состоянии невесомости при соответствующем выборе угловой скорости вращения. Поэтому зная массу тела и скорость его движения по эквипотенциальной поверхности Земли можно определить радиус вращения, при котором может наступить  состояние невесомости в верхней точке траектории вращения тела. Расчётный радиус вращения много меньше радиуса Земли, но это компенсируется  с учётом различия центробежных сил действующих на тело в этих двух случаях рассматриваемого вращательного движения тела и с учётом различия гравитационной и инерционной массы тела. Можно пояснить это.

Масса  тела (гравитационная) измеряется по гравитационной силе к центру притяжения без учёта центробежной силы. Гравитационная сила притяжения тела к Земле по модулю значительно больше центробежной силы, действующей на тело при его движении с малой скоростью по эквипотенциальной поверхности Земли. Центробежная сила инерционная, соответственно масса тела, измеряемая по этой силе, является инерционной массой, которая значительно меньше массы гравитационной. Для совпадения гравитационной и инерционной массы одного и того же тела необходимо совпадение по модулю и соответствующих сил. К чему и приводится введение расчётного радиуса вращения тела, при котором в верхней точке наблюдается невесомость, а значит инерционная сила (центробежная) по модулю совпадает с силой гравитационной, по которой и была измерена масса тела заблаговременно. Малая инерционная масса в сравнении с массой гравитационной тела в  случае вращения с центом гравитации, компенсируется изменением радиуса кривизны вращения тела до момента равновесия гравитационной и инерционной сил. Поэтому физические величины в КМ рассматриваются совместно с комплексной волновой  функцией [1 стр. 19,20],  отражающей вообще говоря, вращение.  

Всё остальное выше по тексту.

В случае свободного падения тела инерционная сила, препятствуя изменению состояния покоя, в начале падения, уравновешивает гравитационную силу притяжения к Земле. В дальнейшем равновесие инерционной и гравитационной сил осуществляется за счёт перехода от одной инерциальной системы отсчёта к другой. Невесомость при свободном падении и находит одно из объяснений в том, что тело при падении в каждое мгновение находится в инерциальной системе отсчёта (СО). Это явление квантовое в макромире и рассматривать его необходимо с учётом принципа неопределённости координаты и скорости.

В качестве доказательства можно привести аналитическое выражение кинетической энергии падающего тела с некоторой высоты, где предполагается наличие точно определённого значения скорости в каждый момент падения. Значит, классическая физика предполагает наличие точно определённого значения скорости и соответственно нахождение тела в  инерциальной системе отсчёта в каждое мгновение.  Но если тело в каждое мгновение свободного падения находится в инерциальной СО (точно заданное значение скорости), может возникнуть вопрос о том под действием каких сил падает тело. Ответ простой, - под действием сил потенциальных, переводящих тело из одной инерциальной системы в другую с дискретным преобразованием потенциальной энергии в кинетическую энергию с учётом принципа неопределённости. В данном случае, - неточности (или неопределённости) потенциальной и кинетической энергии.

Неточность потенциальной энергии тела характеризуется потенциалом  gdR, dR – приращение (неточность) радиуса следствие неопределённости координаты и времени, g – напряжённость гравитационного поля следствие ненаблюдаемого ускорения свободного падения. На  dR не существует точно определенного значения кинетической энергии падающего тела при точном значении потенциальной энергии и наоборот. В случае обратного, аналог потенциала - кинетика  определяется интегральной скоростью. Интегральная скорость, определяется половиной квадрата скорости V, совпадает по размерности с потенциалом gdR .  Интегральная скорость это интегральная сумма эталонов dv скоростей v при порционном изменении v от нуля до V (пределы интегрирования), само интегральное суммирование скоростей (математический процесс суммирования) эквивалентно ускорению.

Интегральная скорость, определяемая половиной квадрата скорости V, совпадает по размерности с потенциалом gdR , но является кинетикой получающейся после деления кинетической энергии на массу тела, по аналогии потенциала получаемого делением потенциальной энергии на массу тела. Потенциал и кинетика не зависят от массы тела, это характеристики силовых полей. Таким образом, свободное падение тел также является сложным и квантовым явлением в макромире.

Потенциал и кинетика в размерности квадрата скорости, потенциальная и кинетическая энергии частицы связаны принципом неопределённости, на что обращалось внимание  выше.

В этом плане представляются наблюдаемые и не наблюдаемые величины (измеряемые в процессе измерения, эксперимента). Если тело не падает, то наблюдаемой является гравитационная сила притяжения к Земле и не наблюдаемо ускорение свободного падения. Ускорение в этом случае представлено напряжённостью гравитационного поля Земли. Если тело падает, то наблюдается ускорение, но не наблюдается гравитационная сила притяжения тела к Земле и соответственно напряжённость гравитационного поля. И так далее по всем парам динамических переменных, связанных принципом неопределённости.

Интегральная скорость, в том смысле, о котором говорилось  выше, умноженная на массу тела представляет его кинетическую энергию с учётом дискретного  спектра суммируемых скоростей определяющих инерциальные СО пробегаемых в пределах интегрирования скорости v (v - коэффициент) по эталонам dv от 0 до V. Как уже отмечалось само интегральное суммирование физически эквивалентно ускорению.

Поэтому если говорить  о непрерывном спектре скоростей, то задачу решают, используя ускорение и второй закон Ньютона как уравнение движения, в котором не предполагается применение такого понятия как энергия.

И в этом плане уместно обратить внимание на смысл дельта - функции Дирака, которая определяется из следующих условий [1 стр. 34].

 1) При всех значениях x не равных нулю дельта (x) равна нулю.

 2) при х = 0 дельта (х) обращается в бесконечность, причём так, что

 3) интеграл от дельта (х) по dx в пределах интегрирования от минус бесконечности до плюс бесконечности равен единице.

В дискретном спектре скоростей происходит последовательный переход от одной ИСО к другой (смотри выше по тексту связанному с интегральной скоростью) с учётом неопределённости координаты и скорости и существовании эталона скорости. Точно заданной скорости соответствует неточность координаты (приращение координаты dx). В случае ускорения и существования эталонов ускорения точно заданному значению ускорения  соответствует своя неточность координаты  отличная от неточности координаты в случае с неопределённостью координаты и скорости. Для ускорения неточность координаты была названа дельта- функцией Дирака, в отличие от dx.

Первое и второе условия для дельта-функции Дирака определяются из следующих соображений. Как говорилось ранее, суммирование эталонов скоростей происходит путём последовательного перехода от одной ИСО к другой. Само суммирование физически представляет ускорение. В случае непрерывного спектра времени не остаётся на  переход от одной ИСО к другой, переход должен быть мгновенным. Но в таком случае, в соответствии с классической физикой, потребуется бесконечная сила и соответственно бесконечное ускорение. Переходя к суммированию эталонов ускорения окажется, что вся сумма не больше одного эталона ускорения (означает постоянное ускорение), а неопределённости координаты и ускорения будет соответствовать бесконечная неточность координаты  или бесконечное значение приращения координаты или бесконечное значение дельта-функции Дирака.

Третье условие интегральная сумма дельта (х) по dx определяется смыслом подинтегрального выражения.  Дельта-функция  представляет коэффициент отражающий количество эталонов приращений координаты dx. То есть это типичное определение расстояния по эталонам расстояния при уменьшении эталона и увеличения числа эталонов в измеряемом расстоянии, в том числе в бесконечном увеличении числа эталоном при бесконечном уменьшении эталона.  

Заключение.

Физика едина и есть основания полагать, что нет особой необходимости разделять физические теории пределами применимости этих теорий.

Библиографический список:

1. Ландау Л.Д. Лифшиц Е.М. Квантовая механика нерелятивистская теория. Том 3. Издание пятое, стереотипное. Под редакцией Питаевского Л.П. Москва. ФИЗМАТЛИТ 2004.
2. Савельев И.В. Основы теоретической физики Том 1 Механика. Электродинамика. Издательство «Наука» Главная редакция физико-математической литературы. Москва 1975. 3. Савельев И.В. Курс общей физики. Книга 4. Волны. Оптика. Москва. Астрель*АСТ. 2001 г.




Комментарии пользователей:

7.05.2020, 18:44 Чуев Анатолий Степанович
Отзыв: Текст статьи: Указанные константы имеют разные интерпретации, но самой наглядной является геометрическая интерпретация. Суть её состоит в том, что отношение периметра правильного восьмиугольника к длине окружности вписанной в этот восьмиугольник составляет величину h = 1,055 совпадающую с постоянной Дирака при соответствующем выборе эталона этой величины. Постоянная Дирака h является своего рода радиусом, определяющим постоянную Планка h как длину окружности. А отношение половины дуги окружности в радианах к постоянной Дирака h с достаточной точностью может представлять константу скорости света в вакууме С: С = h п = 2,975495, также при соответствующем выборе эталона этой величины. Это можно объяснить тем что световая волна распространяется за счёт переизлучения света в каждой точке фронта волны по принципу Гюйгенса [3 стр91,92]. В случае плоского фронта волны свет переизлучается по сфере, описываемой половиной дуги окружности. Огибающая сфер (дуг окружностей) представляет новый фронт волны. Если фронт световой волны не плоский, а сферический то скорость света будет выражаться числом несколько большим, что подтверждается значением принятым в настоящее время значением скорости света в вакууме С = 2,99792458 в соответствующих эталонах скорости.. Геометрическую интерпретацию постоянной Дирака можно сопоставить с разделением криволинейного движения тела на пару перманентных движений. Рассмотрим это состояние в пределах 1/16 части дуги окружности эквипотенциальной траектории движения. В соответствии с принципом возможных перемещений в некоторый момент времени отключается связь (сила гравитационного притяжения к центру гравитации). Тело в соответствии с первым законом Ньютона должно продолжать движение в тангенциальном направлении к траектории с условием движения в пределах углового сектора 1/16 круговой эквипотенциальной траектории движения рассматриваемого тела. На границе сектора выключается инерция РПД и включается действие гравитационного притяжения к центру гравитации. Тело должно упасть в точку на траектории криволинейного движения. Однако, если скорости ПРПД и криволинейного движения определяемые отношением пути ко времени его преодоления равны, то падение по отвесу на эквипотенциальную траекторию не совпадает с реальным положением тела на этой траектории. Это первый момент, ведущий к физической интерпретации постоянной Дирака (для однозначности). Второй момент связан с отклонением места положения тела на эквипотенциальной траектории от линии отвеса. Это значит, что тело в состоянии ПРПД в тангенциальном направлении должно выйти за указанный угловой сектор, чтобы оказаться на линии отвеса реального положения тела на эквипотенциальной траектории. В результате и на траектории ПРПД и на эквипотенциальной траектории получаются две пары точек. В двух конечных точках на траектории ПРПД тело будет иметь разную потенциальную энергию выражаемую приращением потенциальной энергии dП и соответственно будет и разница кинетических энергийdК падения из этих точек на эквипотенциальную траекторию. Требует пояснений с помощью геометрических изображений.


Оставить комментарий


 
 

Вверх