Герус объясняет, что всё так и есть для неуловимо малого начального момента времени dt, когда движение электрона можно считать поступательным. На том витке спора я высказал предположение, что вся эта задачка Геруса (парадокс Лоренца-Фейнмана) не имеет решения именно по причине отсутствия ИСО как таковых. Эта моя гипотеза не получила поддержки, как и большинство моих аргументов и выкладок. А ведь стоит только признать, что принцип относительности в этой задачке и не должен выполняться, как все противоречия снимутся сами собой.
И тогда надо совсем по-другому взглянуть на текст Фейнмана в самом начале параграфа: "Давайте подумаем, что произойдет с отрицательным зарядом, движущимся со скоростью параллельно проволоке, по которой течет ток (фиг. 13.10). Постараемся разобраться в происходящем, используя две системы отсчета: одну, связанную с проволокой, как на фиг. 13.10, а, а другую — с частицей, как на фиг. 13.10, б. Мы будем называть первую систему отсчета S, а вторую S`.
Фигура 13.10. Взаимодействие проволоки с током и частицы с зарядом , рассматриваемое в двух системах координат. а — в системе покоится проволока; б — в системе покоится заряд.
В системе S на частицу явно действует магнитная сила. Сила направлена к проволоке, поэтому, если заряду ничего не мешает, его траектория загнется в сторону проволоки. Но в системе S` магнитной силы на частицу быть не может, потому что скорость частицы равна нулю".
В этом тексте, как минимум, две принципиальные ошибки, которые я раньше включал в список ошибок Фейнмана, но потом, под действием убеждений Геруса, исключил их оттуда. Думаю, зря. Первая из них - использование ИСО, связанной с частицей. Связать с частицей можно только неинерциальную систему отсчета. Вторая ошибка в утверждении "в системе S` магнитной силы на частицу быть не может, потому что скорость частицы равна нулю". Ошибка в том, что в неинерциальной системе отсчета магнитная сила моментально появляется, а в инерциальной (даже будучи она "отвязана" от частицы) частица движется "инерциально", с нулевой скоростью, лишь нулевой промежуток времени.
Очень и очень возможно, что все попытки рационально разобраться в задачке Геруса и парадоксе Лоренца-Фейнмана разбиваются на этом этапе, на этапе постановки задачи. Принцип относительности "по Фейнману" здесь не работает. Работает лишь "по Ильичу" - путем прямого использования уравнений Максвелла.
ili...ili написал: Герус объясняет, что всё так и есть для неуловимо малого начального момента времени dt, когда движение электрона можно считать поступательным.
По теории Друде нет там поступательного движения электрона Ну ,разве ,если в момент подачи напряжения какой-то электрон двигался строго перпендикулярно сечению провода.Во всех остальных случаях поле изменяет угол отражения.
Цитата
ili...ili написал: А ведь стоит только признать, что принцип относительности в этой задачке и не должен выполняться, как все противоречия снимутся сами собой.
Именно эту очевидность и надо признать. Но тогда как-то скучно получается
Что бы не скучать, пока Герус с А.И разберутся между собой, предложу ознакомиться с материалом под спойлером А.И лучше не читать.
Скрытый текст
В конце 19 века в физике обозначились два парадокса: неинвариантность уравнений максвелла преобразованим Галилея и отсутствие эфирного ветра в опыте Майкельсона. Для объяснения этих парадоксов была создана СТО. Отсутствие эфирного ветра в опыте Майкельсона СТО объяснила отсутствием эфира в природе и абсолютностью скорости света, а преобразования Галилея были заменены преобразованиями Лоренца, которым уравнения Максвелла инвариантны. Объяснив указанные парадоксы, СТО внесла в физику свои еще более глуюбокие парадоксы: абсолютность скорости света и относительность и субъективность пространства, времени и материи. Поэтом все сто лет существования не прекращалась ее критика, которая особенно обострилась в последнее время. Причины отсутствия эфирного ветра в опыте Майкельсона на форуме неоднакратно обсуждались, и каждый участник форума имел возможность высказать свое мнение по этому вопросу. Причины неинвариантности уравнений Максвелла преобразованиям Галилея остались в тени. Есть предложение восполнить этот пробел. Представим себе стационарное электрическое поле с номинальной напряженностью Ен. Свяжем с этим полем неподвижную систему координат OXYZ. В точке О в начальный момент времени t0 вибратором начнем возмущать электрическое поле Ен по закону E(t)=E0coswt. Здесь Е(t) -- величина отклонения напряженности от номинального значения Ен взависимости от t; E0 -- амплитуда колебаний E(t); w -- угловая скорость косинусоиды. В результате этого из точки О в стационарном электрическом поле и в связанной с ним неподвижной системе координат OXYZ, за счет колебания напряженности Е(xt) возле своего номинала, бдут распространяться электромагнитные волны. А уравнения Максвелла описывают распространение этих волн в пространстве. Для простоты и наглядности будем рассматривать не сами уравнения Максвелла, а выведенное Максвеллом из них уравнения электромагнитной волны E(xt)=E0cosw(t-x/с). По этому уравнению как и по уравнениям Максвелла в любой точке пространства и в любой момент времени можно определить отклонение напряженности E(xt) от своего номинала Ен, которое равно отклонению от номина в точке О на х/с раньше, то есть с запаздыванием от точки О на время необъодимое волне для прохождения отрезка х. В нулевой момент времени подвижная система координат О'X'Y'Z' полностью совпадающая с OXYZ со скоростью u начинает свое движение в направлении оси Х. Для чего в нашем случае нужны преобразования Галилея? Для того чтобв мы могли перевести уравнение волны в подвижную систему координат, и уже по уравнению волны в подвижной системе координат в той же точке пространства и в тот же момент времени определить отклонение напряженности электрического поля от своего номинала. Полученные значения отклония напряженности в обеих системах координат, очевидно, должны быть одинаковы, так как это одна и таже точка пространства. Заменив в уравнении волны согласно преобразованиям Галилея x на x'+ut (t на t' пока заменять не будем, так как они равны) мы получаем уравнение волны в подвижной системе координат E(x't')=E0cosw(t-ut/c-x'/с). Согласно этому уравнению отклонение напряженности в точке х' равно его отклонению в точке О с запаздыванием на время ut/c+x'/с, то есть с запаздыванием от точки О на время неоходимое волне для прохождения отрезков ut и х'. Это значение равно напряженности, вычесленной по уравнению неподвижной системы координат в точке х. Но уравнение волны в подвижной системе координат изменило свой вид: в аргументе косинуса появился дополнительный член -ut/c. А это говорит о том что уравнение волны и уравнения Масвелла неинвариантны преобразованиям Галилея. Чтобы уравнение волны в подвижной системе координат приняло свой прежний вид, в нем t-ut/c необходимо заменить на t'. То есть преобразования Галилея для уравнений Максвелла необходимо подправить. Подправленные преобразования Галилея выглядят следующим образом x'=x-ut/c, y'=y, z'=z, t'=t-ut/c; И соответственно x=x'+ut/c, y=y', z=z', t=t'+ut/c. Здесь необходимо особо отметить, что t' в подправленных преобразованиях Галилея не какое-то местное время, как у Лоренца и не замедленное, как у Эйнштейна. t' в новых преобразованиях Галилея -- это время распространения электромагнитной волны из точки О' -- начала подвижной системы координат. И еще с в новых преобразованиях Галилея -- это скорость света в стационарном электрическом поле и в неподвижной системе координат. Таким образом не выходя за рамки классической физики, и в отличии от СТО не внося дополнительных парадоксов, объяснено что решение о неинвариантности уравнений Максвелла преобразованиям Галилея ошибочно. Отсутствие эфирного ветра в опыте Майкельсона объяснено неподвижностью его интерферометра относительно Земли и ее электросферы, в которой распространяются электромагнитные световые волны. И так оба парадокса конца 19 века, для объяснения которых была создана релятивистская СТО объяснены в рамках классической физики. Если бы эти объяснения были найдены в конце 19 века то неоходимости в создании СТО не было бы и мы бы о ней и ее релятивистских эффектах ничего не знали.
Герус давно устал что-либо втемяшить в голову здешнего ментора, которого терпеть приходится мне одному. А текст под спойлером я смогу посмотреть только завтра.
Про электронейтральность. 1. Задачка Фейнмана - чисто модельная, мало имеющая отношения к действительности и, тем более, к экспериментальной проверке. В ней неявно предполагается, что температура равна 0 К. Только тогда можно говорить о таких вещах, как электронейтральность. Почему, скажу дальше. Поэтому пока останемся в рамках этой модели - нет никакого теплового движения, свободные электроны находятся все на уровне Ферми, но в данной модели мы можем считать, что они без тока покоятся - это не принципиально..
2. Вспомним тот пример с машинами на очень ровной прямой дороге, о котором я писал. Пусть в начальный момент одинаковые машины с закрытыми боковыми окнами, находящиеся на одинаковом расстоянии друг от друга, в которых все пассажиры - глухие, заснули. Затем в ИС, связанной с неподвижной дорогой, по проводам одинаковой длины все водители получили одновременно сигналы о начале движения с инструкцией по окончании ускорения двигаться с одинаковой скоростью и разбудить пассажиров, которые могут видеть только машины спереди и сзади. Что увидят все пассажиры? Они увидят, что расстояния между машинами не изменились (а шум двигателя они не слышат). И они не смогут сказать, едут машины или нет. Что увидят наблюдатели на дороге? В соответствии с СТО они увидят, что расстояния между машинами сократились. Других вариантов СТО не предполагает.
3. Чем отличаются изначально неподвижные электроны от машин? Ничем. После того, как им всем дали указание двигаться, они начали это делать. И совершенно неважно, носители заряда сверхпроводящие или нет; при движении их относительно неподвижной решетки ситуация ничем не отличается от машин, движущихся относительно неподвижной дороги. А раз так, то они вынуждены сжаться, и их концентрация возрастет - электронейтральность пропала. Как я уже считал, при очень значительном токе порядка килоампера на длине провода в 1 м появляется избыточный заряд порядки 1/100 заряда электрона. Для того, чтобы отклонить летящий внешний электрон на расстоянии 1 см от провода этого более, чем достаточно. Но можно ли такой избыточный заряд измерить в реальной ситуации при комнатной температуре?
4. Теперь мы к этой температуре и перейдем. Если мы возьмем любой реальный проводник, пусть кусок провода с сопротивлением R и попытаемся измерить на его концах электрическое напряжение (без внешнего тока), то оно будет равно 0 только в среднем при бесконечном времени измерения. Добавлю, что и это не совсем верно - даже при такой ситуации напряжение не будет равняться 0. Но если мы будем измерять это напряжение не бесконечное время, скажем, t, то окажется, что величина напряжения при каждом измерении будет отлична от 0 и в разных измерениях будет разной. Если мы это сопротивление R замкнем проводом с нулевым сопротивлением, то аналогичная ситуация произойдет с током - он не будет нулевым при конечном времени измерения. Причем, величина этого ненулевого напряжения практически не зависит от материала, а зависит от времени измерения, температуры и величины сопротивления. Это - так называемый джонсоновский шум. В чем же причина этого? Причина заключается в том, что электроны, даже в разомкнутом проводнике, болтаются внутри него, и их концентрация не является постоянной величиной, а зависит от координат. И, если мы замкнем наш провод даже без источника напряжения, то флуктуации заряда внутри этого провода будут на много-много порядков больше, чем та величина (1/100 заряда электрона), которую мы хотим измерить. Если мы теперь в цепь вставим источник напряжения (или тока), то к этим флуктуациям добавится так называемый очень сильный дробовый шум, пропорциональный величине тока. Если мы, все же, захотим определить среднюю величину этого заряда, увеличивая время измерений, то опять потерпим фиаско - формула Джонсона (о величине мощности флуктуаций) имеет пределы своей применимости по отношению к времени измерения. Появляются новые шумы, носящие название 1/f. То есть, "куда ни кинь - всюду клин". То есть в реальных условиях, при реальных температурах электронейтральность - понятие, не имеющее вообще физического смысла, когда идет речь о ее сохранении с точностью до 1/100 электрона на 1 м.
5. Именно поэтому многие физике и писали о том, что в проводе электронейтральность выполняется, вовсе не предполагая такой безумной точности. И Фейнман на это нарвался, не предполагая, что применительно к этой задаче требуется как раз сохранение с такой точностью.
6. Подчеркну еще раз - во всем остальном Фейнман прав. Если он задал это лишнее условие, то неизбежно должен нарваться на внутреннее противоречие. То есть, его ошибка в этом и только в этом.
Отлично, возможно, мы приближаемся к консенсусу. Про "тот пример с машинами на очень ровной прямой дороге, о котором я писал" - вот и я только что всё это воспроизвел на форуме из доводов тому Самохину (пост #6151 в исходной теме):
Цитата
Давайте рассмотрим шаг за шагом принципы лоренцева сокращения размеров, чтобы понять, на каком этапе эти принципы начинают ломаться. Мы находимся в лабораторной системе отсчета и наблюдаем различные движущиеся объекты: а) классически улетает звездолет — нет никаких сомнений, что его длина L претерпевает лоренцево сокращение; б) вдоль по дороге уезжает вдаль автобус — видимо, его длина L также претерпевает лоренцево сокращение; в) на транспортере уплывает вдаль вереница автобусов — полагаем, что и длина автобусов L, и промежутки между ними Lп также претерпевают лоренцевы сокращения; г) на транспортере уплывает вдаль стайка электронов — полагаем, что размеры (форма) электронов нам не интересна, а вот промежутки между ними Lп претерпевают лоренцевы сокращения; д) вдоль по дороге уезжает вдаль вереница автобусов (все автобусы едут со строго равными скоростями) — полагаем, что и длина автобусов L, и промежутки между ними Lп также претерпевают лоренцевы сокращения; е) в воздушном пространстве уплывает вдаль стайка электронов — полагаем, что размеры (форма) электронов нам не интересна, а вот промежутки между ними Lп претерпевают лоренцевы сокращения; ж) в проводе под воздействием тока уплывает вдаль стайка электронов — полагаем, что размеры (форма) электронов нам не интересна, а промежутки между ними Lп не претерпевают лоренцевы сокращения
...скажите — почему? Почему в последнем пункте наших плавных рассуждений произошел такой невероятный сбой?
Однако у нас нет единства в том, что "во всем остальном Фейнман прав". Мне бы хотелось расставить здесь тоже все точки над и, так тут у нас тобой был очень серьезный спор, который зашел в тупик. Собственно, я даже не понимаю, как можно говорить "во всем остальном Фейнман прав", если он не прав в исходной посылке. В результате вместо сжатия в S у него растяжение, которое учитывается в S` по обратной формуле. Все дальнейшие выкладки становятся полностью неверными. Вот это требует прояснения и согласования.
ili...ili написал: если он не прав в исходной посылке. В результате вместо сжатия в S у него растяжение, которое учитывается в S` по обратной формуле.
Еще раз повторяю. Неверна его исходная предпосылка - в исходной ИС концентрации равны. Все остальное - следствие этого. В движущейся ИС он концентрацию электронов правильно пересчитывал по лоренцевским формулам, исходя из этого предположения. С остовами он не ошибался. Но по другому быть не может - если ошибка сразу, она тянет за собой все остальные расчеты. Не понимаю твоего возмущения.
Gierus, чего ж тут не понимать? Если я или Ильич ошибаемся в самой малости, то ты ставишь на нас вообще крест. А про Фейнмана пишешь, что "во всем остальном он прав". Да как же он прав, если у него после (13.24) нет ни одной правильной формулы?! (исключая цитаты из других разделов). Вот я о чем пишу и что меня возвущает в товей апологии Фейнмана.
ili...ili, Не пойму, чего ты докапываешься и до меня, и до Фейнмана. У тебя есть претензии к моему решению, выложенному, где-то с полтора года назад? Есть претензии к моему обоснованию отсутствия электронейтральности в исходной ИС? . Теперь по Фейнману. Я ему очень благодарен за саму постановку задачи с переходом в ИС, где в начальный момент электрон неподвижен. Я сам если бы и догадался о механизме возникновения электрического поля в этой ИС, то на это у меня ушло бы немало времени. Да и то - не факт. Я в то время был студентом и со временем было не просто. Да, на мой взгляд, он был не прав, когда ввел необоснованное лишнее предположение об электронейтральности, из-за чего в исходной ИС неверно определил концентрацию электронов. Но после этого никаких логических и арифметических ошибок он не делал. Из-за этого неверного предположения и появились различия с моим решением. Я об этом уже не один раз писал. Больше мне добавить нечего. Давай завязывать.
ili...ili, Формула, которую ты привел, скопировав ее у АИ (или у Фейнмана):
неверна. Третий член, связанный с ускорением, по этой формуле направлен по радиусу, как и остальные. Он связан, как известно, с излучением. Если бы эта формула была верна, это означало, что существуют продольные электромагнитные волны. Но невозможность их существования (в вакууме) прямо следует из уравнений Максвелла. На самом деле компонента, связанная с ускорением, направлена не по r, а перпендикулярна этому направлению. Нужно пользоваться точными векторными формулами потенциалов Лиенара-Вихерта. Я их уже приводил. Тем более, что, если говорить про реальность, как я же писал, этот член вообще не может работать для таких частиц, как электроны в твердых телах, поскольку такое излучение привело бы к тепловой смерти - все тела, излучив энергию, должны перестать существовать. В этом смысле свободные электроны ничем не отличаются от связанных.
Добавлю, что рассмотрение движения свободных электронов в твердых телах проводится аналогично квазиклассическому движению электронов в атомах. Квазиклассические орбиты в атомах отвечают тому, что их волновая функция после "движения" по кругу, придя в ту же точку, остается сама собой. Точно также рассматривается движение свободных электронов с помощью граничных условий Борна-Кармана, которые говорят, что волновая функция свободных электронов на одном конце кристалла (твердого тела) и на другом, совпадают. Именно это требование приводи к к тому, что свободные электроны, двигаясь в сильно неоднородном поле, энергию не излучают.
АИ, как всегда, врет, утверждая, что я в своих расмотрениях опирался на закон Кулона. Я опирался исключительно на симметрию геометрии, по которой знак поля ничем не может быть обоснован, что ты совершенно верно вспомнил.
Ну, блин, опять крушение основ! Еще одна ошибка Фейнмана? Описка? Почему её переписывают от издания к изданию? Почему в скалярной формуле получается "проекция" векторной величины в таком неприглядном виде? Я ничего не понимаю!
ili...ili написал: Ну, блин, опять крушение основ!
Ты что, когда-нибудь в жизни этой формулой пользовался??? Подозреваю, Фейнман тоже теорией излучения не занимался. Просто в своих лекция либо не обратил внимание на эту ошибку, либо ее сделали Лейтон или Сэндс, которые готовили курс к изданию после его смерти по конспектам. Уверен, что если бы виновники ошибки были более внимательны или были ближе к этой теме, ошибки бы не было. Ошибаться все могут. "Принцессы тоже какают".
ili...ili написал: Почему её переписывают от издания к изданию?
На это очень легко ответить. 1. Редакторы издания обычно не в состоянии серьезно разбираться во всех аспектах столь значительного по объему материала. У них, как правило, другое образование.
2. Замеченные мной ошибки или описки не так тривиальны. К примеру, про ошибку с излучением я, будучи студентом, когда читал курс, не заметил. Заметил сейчас, когда ты ее привел. Без ложной скромности скажу, что если специально не заострять внимание на этой формуле, мало кто, даже из физиков, этот нюанс заметит.
3. Я заметил, ну и что дальше? Редакторы при следующем переиздании курса навряд ли ко мне обратятся за комментариями. Наверняка я не один такой. Но, во-первых, мы не знаем, планируется ли переиздание курса, а если планируется, то когда. Кроме того, к нам не обратятся, а самим нам писать некуда. Это - не тема для статей в научных журналах.
Последний пост от А.И № 6226 в соседней теме. даёт надежду ,что он скоро положит на лопатки не только Геруса ,но и самого(страшно сказать) Феймана. И то сказать, он(Фейман) пишет --"давайте подумаем ,что произойдёт с отрицательным зарядом, движущимся со скоростью V параллельно проволоки ,по которой течёт ток" (Замечу, заряда ,а не электрона Это может быть некий шарик с ощутимой массой и зарядом в тысячи раз превышающим е.) И что же у него произойдёт.? Заряд притянется к проволоке. А с какой стати ? Заряд движется с постоянной скоростью, магнитное поле вокруг него не образуется.
Мне кажется, ответы неудовлетворительны. Таким образом допускается возникновение и всё большее нарастание физического мусора, вроде мусора космического. Каждый ученый делает те или иные ошибки, но очевидные ошибки должны исправляться. С неочевидными сложнее, из-за них порой теории рушатся или возникают квазинаучные версии теорий. А тут у нас возникает как бы параллельная реальность - ученые живут в одной и пользуются своими формулами, а преподаватели - в другой и помещают в учебники кому чего в голову взбредет. Из-за желания сделать учебник верным и строгим он иссушается до состояния ландавшица, а из-за желания сделать его понятным - до сборника нелепостей. Так что ли? Всё это досадно и, видимо, должно вызывать определенные дебаты в научном и университетском мире. И я не верю, что "простой к.ф.м.н." ничего не может поделать с ошибкой.
Да?А мне что-то навеяло.С какой бы стати там образовывалось магнитное поле?Если два заряда движутся параллельно ,равномерно ,друг против друга,то реально они относительно друг друга стоят. Не путать два проводника с током.
camus написал: В двух словах. Притянутся, оттолкнутся или индифферентно
В одном. Оттолкнутся.
Добавлю, в любой ИС. Я это уже считал с помощью потенциалов Лиенара-Вихерта. В соседней теме более года назад. Но искать не стану - тема стала неимоверно раздутой.
А что же вы меня упрекаете ,когда я пишу ,что магнитного поля у равномерно движущего электрона нет. Про Био-Савара - Лапласа (кажется так) я знаю ,как и то ,что нормальных экспериментов по фиксированию магнитного поля нет.
или.или написал Избыток отрицательных электрических зарядов по сравнению с положительными не приводит к появлению электрического поля, а приводит к появлению электромагнитного поля, которое проявляется как магнитное.
Избыток где? В эл.цепи,в каком-то объёме.?Допустим ,провод 1 м. В нём 100* электронов и 100* протонов. Пустили через него ток и стало -- 101* электрон и 99* протонов.
camus, я внес исправление в тот пост, добавив Примечание: Под "избытком отрицательных электрических зарядов" следует понимать также и релятивистский избыток плотности зарядов. То есть количество зарядов сохраняется.
Если плотность электронов увеличилась ,то должны свисать не охваченные полем электронов положительные ионы Как по другому? Те ,по концы провода будут заряжены положительно ,а середина отрицательно.Может и какая другая конфигурация ,но бедолага электрон должен лететь вскачь вдоль провода да ещё и закручиваться в магнитном поле. Правда ,все эти участки с свисающими протонами появятся на клеммах источника питания.Ток вообще может перестать идти.