Издание, популяризирующее образовательные и культурные вопросы физики icon

Издание, популяризирующее образовательные и культурные вопросы физики



НазваниеИздание, популяризирующее образовательные и культурные вопросы физики
страница1/8
Дата конвертации28.08.2012
Размер0.5 Mb.
ТипДокументы
  1   2   3   4   5   6   7   8

АМЕРИКАНСКИЙ ЖУРНАЛ ФИЗИКИ

(American Journal of Physics, V. 33, №1, 1965, p.1)

издание, популяризирующее образовательные и культурные вопросы физики

Том 33, номер 1

Январь 1965 г.


СВИДЕТЕЛЬСТВА ПРОТИВ ЭМИССИОННЫХ ТЕОРИЙ*

Дж. Г. Фокс

(Evidence Against Emission Theories, J.G. Fox)

Технологический институт имени Карнеги, Питсбург, штат Пенсильвания

(Статья поступила 4 сентября 1964 г.)


В связи с результатами экспериментов подвергается критике выдвинутая Ритцем теория электромагнетизма и света в случае простой и естественной модификации гипотезы о скорости излучения, рассеянного электронами среды. Здесь покажем, что эта теория находится в согласии с электронной теорией дисперсии, количественно удовлетворяет явлению аберрации, эффекту Доплера первого порядка от движущихся источников и интерференционным наблюдениям двойных звёзд. Двойные звёзды не дают никаких свидетельств против этой теории. Она совместима и с эффектом Доплера второго порядка, и, вероятно, с экспериментом Физо, поскольку предлагаемые аргументы показывают, что эти явления зависят по сути от импульса и энергии излучения. Обсуждаются и другие явления. Всё это приводит к выводу, что убедительные свидетельства против теории дают только измерения времени жизни быстрых мезонов и скорости лучей, света от движущихся источников. Оправданием данной дискуссии служит желание получить экспериментальное обоснование важной составляющей физики настолько строгое, насколько возможно, а также надежда, что это позволит обострить наше понимание имеющегося экспериментального обоснования специальной теории относительности и побудит к разнообразным новым экспериментам.


ВВЕДЕНИЕ

Существует множество экспериментальных исследований, опубликованных недавно, целью которых было проверить постоянство скорости света в случае, когда имеется относительное движение источника и наблюдателя. Эти эксперименты предоставляют прямое свидетельство в вопросе об исключении из серьёзной физики эмиссионных теорий электромагнетизма, таких как теория Ритца1, в пользу современного релятивистского электромагнетизма. Другие причины для такого исключения часто даются более или менее подробно в книгах по теории относительности2 и электромагнетизму3. Однако, они не всегда правильны и, конечно, не включают самых последних экспериментов. К тому же, некоторые из этих наиболее новых экспериментов имеют существенные недостатки, которые обесценивают их результаты. Таким образом, самое время проанализировать все свидетельства и аргументы, относящиеся к этому старому, но важному вопросу физики. Это и есть главная цель настоящей дискуссии.
Обобщающий наш вывод состоит в том, что всё ещё имеются неплохие свидетельства против эмиссионных теорий, однако свидетельства эти не столь уж велики и отличаются от тех, какие обычно приводятся.

Дискуссия может иметь и другие полезные результаты. Мы рассматриваем некоторые известные явления новыми способами или, по крайней мере, способами, которые редко приводятся.

Это может способствовать лучшему пониманию некоторых разделов физики. Также мы можем добиться более ясного понимания того, насколько разные виды свидетельств говорят в поддержку специальной теории относительности. Полезные следствия дискуссия имела бы и в том случае, если б она стимулировала проведение дополнительных экспериментов, принципиально отличающихся от любого из тех, что уже известны. Всегда актуально испытывать такую фундаментальную теорию, как специальная теория относительности, новыми способами.

Приводимый ниже список разделов отображает план обсуждения, которому мы будем следовать:

1. ТЕОРИЯ РИТЦА

2. МОДИФИКАЦИЯ ГИПОТЕЗЫ РИТЦА ДЛЯ РАССЕЯННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

3. ТЕОРИЯ ДИСПЕРСИИ И ТЕОРЕМА ЗАТУХАНИЯ

4. АБЕРРАЦИЯ

5. ЭФФЕКТ ДОПЛЕРА ПЕРВОГО ПОРЯДКА

6. ДВОЙНЫЕ ЗВЁЗДЫ

7. ФОТОННАЯ МОДЕЛЬ И ИНЕРЦИЯ ЭНЕРГИИ

8. ПЕРЕНОС СВЕТА ДВИЖУЩЕЙСЯ СРЕДОЙ

9. ЭФФЕКТ ДОПЛЕРА ВТОРОГО ПОРЯДКА

10. ИЗМЕНЕНИЕ МАССЫ СО СКОРОСТЬЮ

11. E =mc2

12. ПРОДЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ БЫСТРЫХ МЕЗОНОВ

13. КИНЕМАТИКА ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ

14. ДВИЖУЩИЕСЯ ИСТОЧНИКИ

15. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Пункты 3, 5, 6 и 8 обсуждались ПаулиError: Reference source not found как представляющие собой наиболее важное свидетельство против эмиссионной теории. Можно заметить, что список не включает наиболее известного из всех релятивистских явлений - эксперимент Майкельсона-Морли. Причина этого в том, что теория Ритца была релятивистской (вводила относительность в смысле Галилея) и тем самым автоматически объясняла отрицательные результаты этого эксперимента, также как и эксперименты Кеннеди-Торндайка и Троутона-Нобля.
^

1. ТЕОРИЯ РИТЦА


Эта электромагнитная теория и единственная серьёзная попытка построения эмиссионной теории ныне является наполовину забытой, в то время как её создатель упоминается лишь в связи с другими его достижениями: комбинационным принципом Ритца и теорией возмущений Релея-Ритца. Ниже обрисуем вкратце некоторые из её основных идей.

Прежде всего, Ритц предполагал, что каждый электрический заряд непрерывно испускает по всем направлениям "фиктивные" частицы, имеющие бесконечно малые размеры. Он употреблял это прилагательное, чтобы подчеркнуть, что чисто логически не было абсолютной необходимости в таком мысленном образе, хотя в нём не было и никакого вреда: фактически, он показал его преимущества. Эта концепция позволила сделать конкретные заключения о скорости света в вакууме, даже в случае, если скорость источника была переменной, она утверждала, что состояние системы зависит только от состояния, непосредственно предшествующего ему. И она же позволяла спасти законы сохранения энергии и импульса для промежутка времени между моментами, когда излучение испускается и поглощается веществом.

Эти частицы были введены таким образом, чтобы они покидали заряд с относительной скоростью c. После испускания (эмиссии - здесь и далее примечания переводчика, С.Семиков) они путешествовали с постоянной скоростью (предположительно относительно любой инерциальной системы) независимо от дальнейшего движения заряда. Таким образом, их скорость была векторной суммой скорости заряда в момент испускания и c. Сила, действующая со стороны этого заряда на другой, принималась зависящей исключительно от распределения и относительных скоростей этих частиц возле второго заряда. Разрабатывая классическую кинематику этой идеи, Ритц смог записать формулу для силы действия одного заряда на другой, которая зависела только от их относительных положений, скоростей и ускорений.

Идя по этому пути, он достиг своей цели – создал теорию, которая была бы релятивистской в смысле Галилея и включала бы в себя принцип микроскопической необратимости, которому он придавал фундаментальное значение, считая причиной второго закона термодинамики. Одной из сильнейших сторон его критики максвелловской теории было то, что дифференциальные уравнения допускали нефизические решения с опережающими потенциалами.

Ритц не раз подчёркивал, что он рассматривает свою теорию не как истину в конечной инстанции, но лишь как пример, показывающий, что лоренцев инвариант не является необходимым понятием. Выражение для силы не является наиболее общим среди возможных, но в то же время оно достаточно всеобъемлюще, чтобы использоваться в качестве конструктивной части его критики теории Максвелла-Лоренца. Его работа над "истинной" теорией, более детальной и включающей в себя оптику, осталась незавершённой и неопубликованной из-за его преждевременной смерти, наступившей спустя полтора года после выхода его первой публикации по этой теме.

В то время как коэффициенты, стоящие возле некоторых низших степеней относительной скорости и ускорения были записаны явно, некоторые из них, а также коэффициенты всех более высоких степеней скорости остались неопределёнными. Он весьма подробно показал, что эмпирические законы электромагнетизма, описывающие и радиоволны, не зависят от неопределённых коэффициентов – в этой области имелось полное согласие между его теорией и экспериментом. Он многократно обращался к энергии и импульсу излучения, но подробно не разрабатывал оптику. Среди редко упоминаемых следствий его теории было получение верной формулы для реактивного излучения ускоряющегося электрона (или тормозного излучения электрона - С.С.).

Одним из наиболее важных следствий (электродинамики Ритца - С.С.) была её связь с гравитацией. Ритц подчеркнул, что, принимая вращательное движение элементарных заряженных частиц вещества, его теория предлагала конкретную возможность объяснения силы тяготения как разности членов высоких порядков в выражении для электромагнитной силы, действующей между двумя электрически нейтральным телами4. Он выполнил расчёт5 смещения перигелиев планет и получил выражение, которое согласовывалось с экспериментом и общей теорией относительности для случая Меркурия, если одной неопределённой постоянной придавалось надлежащее целочисленное значение. Изначально неопределённый коэффициент в его формуле для электромагнитной силы становится при этом простым рациональным числом.6 Если б эта теория получила какое-то дальнейшее развитие, то для верного описания как минимум гравитации этой постоянной уже нельзя бы было придавать произвольное значение. Также это позволило бы верно описать и другие явления, возможно, типа тонкой структуры водородного спектра.

Понятно, что теория, являющаяся инвариантной в смысле Галилея, сможет сказать кое-что новое и в насущном вопросе о структуре электрона. Теория также приводила к выводу7, хоть и не обязательному, но в то же время не исключаемому, что масса электрона имеет целиком электромагнитную природу.

В то время, когда Ритц вплотную подошёл в своей теории к квантовыми идеям, имел место интереснейший ряд дискуссий между Ритцем и Эйнштейном относительно законности использования уравнений Максвелла в анализе излучения чёрного тела.8 Ритц утверждал, что ультрафиолетовая катастрофа в классическом законе Релея-Джинса имела в качестве основной своей причины неявное и незаконное использование опережающих потенциалов. Эйнштейн выразил несогласие, Ритц ответил и внешне эта дискуссия завершилась короткой совместной публикацией, в которой каждый заявлял о своей собственной позиции. Невозможно сказать, вышло бы в итоге что-нибудь из этой дискуссии, поскольку два месяца спустя Ритц умер, и его идеями больше никто не занимался.

Было сказано достаточно, чтобы показать, что в смысле фундаментальности это была весьма интересная теория. Это не вызывает сомнений, поскольку Зоммерфельд однажды заметил, что теория была " ... подвергнута критике в отношении экспериментов с тщательностью соразмерной с уровнем её создателя."9
  1   2   3   4   5   6   7   8




Похожие:

Издание, популяризирующее образовательные и культурные вопросы физики iconЭлектронное издание (журнал болельщика) «Третий Тайм»; Номер: 1(1) от 10 августа 2004 г.; Санкт-Петербург Электронное издание (журнал болельщика) «Третий Тайм»
Это издание создано для Зенита, во имя Зенита. Издание о болельщиках и для них. Давайте создавать его вместе!
Издание, популяризирующее образовательные и культурные вопросы физики iconОбразовательные программы
Направление «010700 Физика» с присвоением академической степени (квалификации) «бакалавр физики». Срок обучения – 4 года
Издание, популяризирующее образовательные и культурные вопросы физики iconДокументы
1. /ВОПРОСЫ ПО ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ..doc
Издание, популяризирующее образовательные и культурные вопросы физики iconЛев толстой полное собрание сочинений издание осуществляется под наблюдением государственной редакционной комиссии Серия вторая Дневники и записные книжки
Издание: Л. Н. Толстой, Полное собрание сочинений в 90 томах, академическое юбилейное издание, том 57, Государственное Издательство...
Издание, популяризирующее образовательные и культурные вопросы физики iconЛев толстой полное собрание сочинений издание осуществляется под наблюдением государственной редакционной комиссии Серия вторая Дневники и записные книжки
Издание: Л. Н. Толстой, Полное собрание сочинений в 90 томах, академическое юбилейное издание, том 52, Государственное Издательство...
Издание, популяризирующее образовательные и культурные вопросы физики iconЛев толстой полное собрание сочинений издание осуществляется под наблюдением государственной редакционной комиссии Серия вторая дневники том 50
Издание: Л. Н. Толстой, Полное собрание сочинений в 90 томах, академическое юбилейное издание, том 50, Государственное Издательство...
Издание, популяризирующее образовательные и культурные вопросы физики iconЛев толстой полное собрание сочинений издание осуществляется под наблюдением государственной редакционной комиссии Серия вторая дневники том 51
Издание: Л. Н. Толстой, Полное собрание сочинений в 90 томах, академическое юбилейное издание, том 51, Государственное Издательство...
Издание, популяризирующее образовательные и культурные вопросы физики iconПриказ №210 о работе по переходу на Федеральные государственные образовательные стандарты с целью организованного перехода на Федеральные государственные образовательные стандарты
Ные совещания с руководителями органов, осуществляющих управление в сфере образования муниципальных районов и городских округов Нижегородской...
Издание, популяризирующее образовательные и культурные вопросы физики iconЛев толстой полное собрание сочинений издание осуществляется под наблюдением государственной редакционной комиссии Серия вторая Записки христианина Дневники (1881-1887) том 49
Издание: Л. Н. Толстой, Полное собрание сочинений в 90 томах, академическое юбилейное издание, том 49, Государственное Издательство...
Издание, популяризирующее образовательные и культурные вопросы физики iconКонтрольная работа по дисциплине «Философия»
Философские вопросы – это вопросы не об объектах, будто природных или созданных людьми, а вопросы об отношении к ним человека. Философские...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов