Масса и энергия

 

     Чтобы продолжить наши рассуждения необходимо чётко разобраться с понятиями масса и энергия. Все виды энергии можно разделить на потенциальную энергию и кинетическую энергию. Рассмотрим, как относиться «классическая» физика к потенциальной энергии:
     «Потенциальную энергию называют также энергией положения, так как она не зависит от того, по какому пути происходил подъём, а определяется лишь положением тела (высотой, на которую оно поднято). При опускании тела на первоначальный уровень сила тяжести произведёт такую же работу, какая была затрачена на подъём тела. Значит, поднимая тело, мы запасли работу. При данном исходном положении тела, величина работы, которую может совершить тело, то есть потенциальная энергия, зависит от того, насколько тело может опуститься. В гиревом механизме это определяется длиной цепочки, на которой висит гиря, в примере с наклонной плоскостью - высотой наивысшей точки наклонной плоскости над её наинизшей точкой. В других случаях наинизший уровень не может быть так естественно определён. Например, если тело лежит на столе, то можно определять его потенциальную энергию той работой, которую оно совершило бы, опускаясь до пола, до уровня земли или до дна погреба и т.д. Поэтому нужно условиться заранее, от какого уровня отсчитывать высоту, а вместе с тем и потенциальную энергию тела. Выбрать этот уровень можно совершенно произвольно, так как во всех физических явлениях всегда бывает важна не сама потенциальная энергия, а её изменения, которыми определяется совершаемая работа. Изменения же потенциальной энергии будут, очевидно, одинаковыми, какой бы мы ни выбрали уровень». (Элементарный учебник физики под редакцией Г.С. Ландсберга том 1 стр.191 «Наука» 1967г.)

     «Классическая» физика рассматривает только изменения потенциальной энергии, не вдаваясь в подробности, что же это такое. Для неё этого вполне достаточно. Мы можем продолжить рассуждения. На нашей планете тело может максимально «падать» до центра Земли. Но достигнет ли оно предела своей потенциальной энергии? Такое же тело может «падать» и на других планетах, которые могут быть на много больше Земли. А если будет «падать» на звезде? Там силы гравитации гораздо больше и соответственно на высоту падения выделится гораздо больше энергии. Есть ли граница у потенциальной энергии? Или потенциальная энергия бесконечна?
     Есть такая замечательная формула E=mc². Зная массу тела, можно посчитать сколько энергии в нём может содержаться. Значит, тело может «падать» пока кинетическая энергия не достигнет расчётной, тогда потенциальная энергия «кончиться». Тогда потенциальную энергию можно связать с массой вещества. При «падении» тела его потенциальная энергия уменьшается, следовательно должна уменьшиться и масса. Кинетическая энергия должна увеличиваться. Общая энергия тела сохраняется. Общая энергия тела показывает его инерционность. Однако инерционность это тоже масса. К чему мы пришли? Потенциальная энергия в большинстве случаев меньше общей энергии тела, так как общая энергия складывается из потенциальной и кинетической. Как же так? В «классической» физике существовали две массы: гравитационная масса и инерционная масса. Их существование выводится из двух разных законов Ньютона, в которых упоминается масса. Исходя из нашего предположения, потенциальную энергию мы можем связать с гравитационной массой, а общую энергию с массой инерционной. На поверхности нашей планеты разница этих масс будет небольшой, так как на единицу массы приходиться огромное количество энергии.

     Что нам на это скажет общепринятая теория?

     «Масса фигурирует в двух различных законах: во втором законе Ньютона и в законе всемирного тяготения. В первом случае она характеризует инертные свойства тела, во втором – гравитационные свойства, то есть способность тел притягивать друг друга. В связи с этим возникает вопрос, не следует ли различать инертную массу и массу гравитационную…

      Итак, вся совокупность опытных фактов указывает на то, что инертная и гравитационная массы всех тел строго пропорциональны друг другу. Это означает, что при надлежащем выборе единиц гравитационная и инертная массы становятся тождественными, поэтому в физике говорят просто о массе. Тождественность гравитационной и инертной масс положена Эйнштейном в основу общей теории относительности». (И.В.Савельев «Курс общей физики» том 1 стр.174, 177 «Наука» 1987г.)

      Итак, опытные факты указывают на то, что инерционная и гравитационная массы, при одинаковых гравитационных условиях, строго пропорциональны друг другу. Это не противоречит нашим рассуждениям. А если тела находятся в разных гравитационных условиях? Например, одно на поверхности нашей планеты, а другое на поверхности звезды? Равна ли у них пропорциональность инерционной и гравитационной масс? Вывод совсем не убедительный. Сначала устанавливается пропорциональность, потом предлагается подобрать соответствующие единицы измерения и утверждается, что массы тождественны, то есть равны. Потом ссылаются на авторитет Эйнштейна. Эйнштейн предложил эту тождественность как постулат. Тогда получается, что нам говорят, так как опытные факты указывают на строгую пропорциональность инертной и гравитационной масс всех тел, при одинаковых гравитационных условиях, то они тождественны при любых гравитационных условиях.  Совсем не убедительно. Постулат - утверждение, принимаемое без доказательств в качестве исходного положения. И поэтому можно выдвигать другие постулаты, и сравнивать полученные из них модели реальности с самой реальностью. Сам по себе постулат доказательством не является, кто - бы его не выдвинул.

     Почему теория относительности Эйнштейна была принята, будет рассмотрено позже. А сейчас только скажем, что Эйнштейн постулировал относительность пространства и времени. Но отсюда следует и относительность энергии, которая будет зависима от системы отсчёта. Например, широко применяемое в квантовой физике понятие – масса покоя частицы в теории Эйнштейна не имеет смысла. Так как в разных системах отсчёта частица будет либо покоиться, либо двигаться с различными скоростями. Тогда у частицы к массе покоя будет добавляться масса энергии движения. Для понятия массы покоя необходима абсолютная система отсчёта, связанная с неизменяемым пространством.
     Вот ещё пример, в одной системе отсчёта заряженное тело неподвижно, а в другой системе отсчёта это тело движется. Тогда во второй системе отсчёта вокруг двигающегося заряженного тела возникнет магнитное поле, а в первой системе отсчёта нет. Магнитное поле связанно с энергией. При исчезновении магнитного поля его энергия передаётся заряженным частицам. Тогда в разных системах отсчёта у заряженного тела разная энергия. Получается нарушение закона сохранения энергии. Можно придумать множество примеров с разными системами отсчёта и энергией, всегда будет нарушение закона сохранения энергии. А вот примерами, рассматривающими пространство и время можно манипулировать, и что-либо доказать релятивистам невозможно, так как у них будут свои доводы. Может быть потому, что не существует закона сохранения пространства? Закона сохранения времени тоже нет.

     Релятивисты способны рассматривать все явления только в собственной модели реальности. Кроме неё они знают только "классическую" модель, которая оперирует "классическими" понятиями пространства и времени. "Классическую" модель они считают устаревшей и неправильной, которой можно пользоваться только как приближением к "настоящей" модели, при скоростях много меньше скорости света. Всех кто не принимает их модель пространства и времени, считают просто неучами, которые не смогли оторваться от "классической" модели (возможно из-за дефектов мышления). И поэтому, если снисходят до общения со своими противниками, то обычно либо пробуют объяснять сущность своей модели, либо советуют читать больше литературы по этой теме - и тогда всё станет ясно. Понять, что могут быть люди, которые при сравнении "классической", "релятивистской" или даже какой-то другой модели, в силу каких-нибудь причин выберут "классическую" или другую модель им, как мне кажется, не дано. Если не принимают "релятивистскую" модель, то значит, не поняли её - и соответственно неучи, которым нужно просто почитать больше необходимой литературы. И поэтому конструктивного диалога между релятивистами и их противниками не получается.

     Мы немного отвлеклись. Мы рассматривали возможность «падения» в гравитационном поле. Модель устойчивости атома можно рассматривать как возможность «падения» в электрическом поле. Показательно «падение» в взаимодействии электрона и позитрона. Так как у них массы одинаковые, то и устойчивого состояния не получиться. Электрон и позитрон начнут сближаться под действием сил Кулоновского притяжения. При их движении, вокруг них образуется магнитное поле. У частиц возникнет ЭДС самоиндукции и сила Лоренца. Электрон и позитрон будут сближаться не прямолинейно, а закручиваться относительно друг друга (вокруг точки, находящейся посередине между ними). ЭДС самоиндукции не сможет компенсировать силы притяжения, потому что у частиц одинаковые массы, скорости и ускорения. Устойчивое положение может быть при условии вращения частицы вокруг точки, которая и является центром притяжения. У электрона и позитрона скорость будет возрастать, при этом будет уменьшаться потенциальная энергия (гравитационная масса), а возрастать кинетическая энергия и магнитный поток вокруг частиц. До какой скорости могут разогнаться частицы? Предельной скоростью считается скорость света в вакууме (относительно абсолютного неподвижного пространства). При этом их потенциальная энергия (гравитационная масса) исчерпается, а останется только кинетическая энергия и магнитный поток. Может быть, энергия магнитного потока возникающего вокруг двигающейся заряженной частицы и есть кинетическая энергия? Когда потенциальная энергия (гравитационная масса) полностью перейдёт в кинетическую энергию (энергию магнитного потока), то тогда исчезнет гравитационное взаимодействие и кулоновское притяжение, а магнитный поток в виде двух фотонов разлетится в разные стороны. Такой процесс называют аннигиляцией. Частицам совсем не обязательно сталкиваться, достаточно достигнуть скорости света в вакууме.

      Сделано предположение, что фотон это квант магнитного поля, а не электромагнитного, как мы привыкли считать. Что можно сказать? Во всех опытах по влиянию электрического и магнитного поля на свет использовалось посредником вещество. То есть полями воздействовали на вещество, а уже оно оказывало влияние на свет. Непосредственное воздействие полей на свет не доказано (возможно те поля которые могут влиять на свет должны быть гораздо сильнее, а в веществе есть такие участки). То, что свет это именно электромагнитные волны является рабочей гипотезой, на смену которой ничто не пришло. Как именно выглядит электромагнитная волна - никто не знает. Никто не смог построить наглядной модели электромагнитной волны. Это ли не доказательство эфемерности подобной конструкции. Считается, что самый лучший и правильный путь – абстрактное представление электромагнитного поля. Надо просто, не ломая себе голову по поводу действительной картины, рассматривать поле как математические функции координат и времени. Тому, что все волны которые мы называем электромагнитными (свет, радиоволны и т.д.) действительно являются электромагнитными нас учили с малых лет. Сменилось много поколений людей которые использовали понятие именно электромагнитной волны. И усомниться в правильности этого понятия совсем не лёгкое дело (знаю по себе). О фотонах мы порассуждаем позднее.

      Сделано ещё одно предположение, что энергия магнитного потока – это и есть кинетическая энергия. Мы привыкли связывать магнитные явления в первую очередь с электрическим током. Почему при рассмотрении движения макроскопических тел в механике мы говорим о кинетической энергии, куда же девается тогда магнитное поле? Дело в том, что в электрических цепях, в основном, движутся частицы одного заряда – электроны. При их движении в одном направлении магнитные потоки отдельных электронов имеют возможность слияния в одно общее магнитное поле. А при движении макроскопических тел, всегда рассматриваются тела, у которых количество положительных и отрицательных частиц одинаково, то есть электрически нейтральных. И поэтому, при движении таких тел магнитные поля отдельных частиц соединиться не смогут и останутся внутри вещества, вокруг частиц. Существование этих магнитных полей мы не заметим. Макроскопическое тело будет магнитно-нейтральным, как и электрически нейтральным. Ведь из-за того, что макроскопическое тело электрически нейтрально мы не отрицаем того, что оно состоит из заряженных частиц.

     Может возникнуть ещё один вопрос: окружающее нас вещество состоит из протонов, нейтронов и электронов. Ну хорошо, протоны и электроны заряженные частицы, вокруг них может образовываться магнитное поле при их движении, а как быть с нейтронами? Ведь они могут иметь кинетическую энергию, и в тоже время они электрически нейтральны. Можно сказать, что по современным представлениям, нейтрон только для внешних объектов электрически нейтрален. А состоит из кварков, которые электрический заряд имеют. Просто он компенсируется наличием как положительного заряда, так и отрицательного.
     Действительно проблематичной частицей, с точки зрения нашего предположения, является нейтрино. Эта частица не укладывается в рамки нашего предположения. О ней мы поговорим позже. (Рассматриваются только частицы, устойчивые продолжительное время. Из протонов, нейтронов и электронов состоит окружающее нас вещество. Нейтрино из-за своего слабого взаимодействия с веществом, должно быть устойчивым продолжительное время, а бета-распад при котором оно появляется не такое уж и редкое явление).

      Согласно теории относительности Эйнштейна, частица, имеющая массу покоя, не может достигнуть скорости света, так как при этом её масса превращается в бесконечность. С точки зрения нашего предположения проблема бесконечности исчезает и частица, имеющая массу покоя, может достигнуть скорости света, при этом вся её гравитационная масса (потенциальная энергия) переходит в энергию магнитного поля (кинетическая энергия) и получается квант света – фотон. Закон сохранения энергии при этом выполняется. Главное не накачивать частицу дополнительной энергией, а создать условия для перехода её потенциальной энергии в кинетическую (гравитационное поле, электрическое поле).