Дальнодействия принцип.

[jurij]

Принцип дальнодействия.
(Взаимодействие электрически заряженных тел).
Вниманию участников форума предлагаются результаты небольшого исследования по использованию принципа дальнодействия в описании взаимодействия электрически заряженных тел. И хотя исследование небольшое, его объем превышает допустимый на форуме лимит. По этой причине я представляю только его первую часть. Надеюсь на критическое, но доброжелательное внимание участников форума.

Предварительно определим (в рамках принципа дальнодействия) такие понятия как: пространство, энергия, взаимодействие, скорость взаимодействия. В рамках принципа дальнодействия основное свойства электрических зарядов можно определить так:

1. Способность электрических зарядов взаимодействовать в пространстве есть их суть, которая к другим более простым сущностям не сводится.

То есть, электрические заряды осуществляют свое взаимодействие без каких либо пространственно-силовых посредников. По этой причине в рамках принципа дальнодействия нет нужды наделять пространство существования электрических зарядов какими-то особыми свойствами.

2. Пространство не обладает никакими иными свойствами кроме способности разделять взаимодействующие тела.

Из первого постулата также следует, что для обмена энергией электрически заряженные тела не нуждаются, в каких либо энергетических посредниках, а значит, нет нужды в существовании «чистой» энергии и ее переносчиках: теплород, фотон, квант и т.п. В рамках принципа дальнодействия

3. Энергия электрически заряженного тела есть мера его состояния относительно другого заряженного тела (системы тел) и вне этих тел смысла не имеет.

Пусть есть два электрически заряженных тела, которые закреплены на некотором расстоянии друг от друга. Очевидно, что на каждое из них действуют сила Кулона. Однако определенно утверждать это нельзя т.к. тела закреплены, а значит, действие этих сил на них никак не проявляется. Поставим опыт, который позволит объективно установить факт существования кулоновского взаимодействия между этими телами, и определим скорость, с которой они взаимодействуют друг с другом. При этом будем полагать, что между зарядами существует мгновенная силовая связь, меру которой определяет закон Кулона.
Суть опыта заключается в следующем. Выберем одно из тел в качестве пробного, и станем наблюдать за ним с помощью измерительного прибора, который позволяет фиксировать его положение относительно второго тела с точностью $\Delta r_1$, которое значительно меньше $r$ – расстояние между телами. Освободим пробное тело и измерим промежуток времени, по истечении которого оно в результате взаимодействия со вторым телом сместится на величину равную или большую $\Delta r_1$, т.е. величину, которую уже можно измерить прибором, а значит зафиксировать смещение объективно.

Будем считать факт существования взаимодействия между телами объективно установленным, если такое смещение произойдет в течение конечного промежутка времени. Тогда скоростью взаимодействия этих тел будем называть отношение расстояния их разделяющего, к величине этого промежутка времени.

Пусть пробное тело имеет массу и заряд: ${m_1, q_1}$ а второе тело ${m_2, q_2}$. После освобождения пробное тело под действием силы $F = q_1q_2/r^2$ станет двигаться с ускорением $a = q_1q_2/m_1r^2$. А так как $\Delta r_1$ значительно меньше r, то можно считать, что вплоть до его смещения на s равное или большее $\Delta r_1$ оно будет двигаться равноускоренно: $s = at^2/2$. Отсюда время, необходимое для этого смещения будет равно:

$$t_{12} = r{(2m_1\Delta r/q_1q_1)}^{1/2}. (1) $$

.

Соответственно скорость $u_{12} = r/t_{12}$, с которой пробное тело взаимодействует со вторым телом, будет равна:

$$u_{12} = {(q_1q_2/2m_1\Delta r_1)}^{1/2}. (2)$$

Очевидно, что если в качестве пробного использовать второе тело, а его положение измерять с точностью $\Delta r_2$, то скорость его взаимодействия с первым телом будет равна:

$$u_{21} = {(q_1q_2/2m_2\Delta r_1)}^{1/2}. (3)$$

Таким образом, в рамках принципа дальнодействия скорость взаимодействия электрически заряженных тел может быть самой разной, но конечной величиной. Распространенное мнение, что она должна быть бесконечной основывается на представлении о том, что в рамках этого принципа причина и следствие находятся в мгновенной связи. То есть предполагается, что результат действия причины (т.е. следствие) можно обнаружить мгновенно.
Формально это означает, что в соотношении (1) время должно быть равно нулю. Это условие может быть выполнено, например, если $r = 0$ или $q = \infty$ , что выходит за рамки реального опыта. Вариант $m = 0$, также нереален, поскольку означает, что пробное тело нематериально. Остается $\Delta r = 0$, т.е. положение пробного тела определяется с бесконечно большой точностью. Однако чтобы сделать это, необходимо использовать измерительный прибор, имеющий бесконечно большую чувствительность. Но такой прибор не пригоден для измерений, поскольку его показания будут меняться в отсутствие объекта измерения.
Будем измерять расстояние между взаимодействующими телами прибором, который имеет сколь угодно большую, но конечную точность измерений. По мере увеличения точности измерений скорость взаимодействия будет возрастать. Однако как угодно возрасти она, не сможет. Это связано с тем, что в реальности, по достижении некоторой точности измерений, расстояние между телами r станет неопределенной величиной. От измерения к измерению оно будет случайным образом меняться в пределах некоторой величины $\delta r$. То есть далее, сколь не велика будет точность измерений определить положения пробного тела точнее, чем $r \pm \delta r/2$, будет невозможно. Отсюда, подставив $\delta r/2$ в (2) получим, что скорость кулоновского взаимодействия двух одинаковых электрически заряженных тел не может превзойти величины:

$$u = (q^2/m\delta r)^{1/2}. (4)$$

где: $\delta r$ – неопределенность положения пробного тела.


Взаимодействие электронов.

Пусть есть два атома водорода. Электрон, который содержится в одном из атомов, выберем в качестве пробного, и определим скорость его взаимодействия с электроном, который находится в другом атоме. Будем считать, что неопределенность положения электрона в атоме водорода равна радиусу самого атома: $\delta r = {\hslash}^2/m_e e^2$ , где: $e$ – заряд электрона; $m_e$ – масса электрона; $\hslash = h/2\pi$, $h$ – постоянная Планка. Тогда, подставив $\delta r$ в (4), получим, что электроны взаимодействует со скоростью:

$$u_{ee} = e^2/\hslash. (5)$$

Будем считать, что взаимодействие электронов, сводится к их обмену своим состоянием. Например, в одном атоме водорода состояние электрона - его положение и скорость движения относительно протона равны $r_1, v_1$; а во втором $r_2, v_2$. Тогда результатом взаимодействия этих электронов будет изменение состояние каждого из них на величину $\Delta r = r_2 - r_1; \Delta v = v_2 - v_1$.
Очевидно, что время перехода электрона из одного состояния в другое будет тем меньше, чем меньшим будет величина изменения этого состояния. То есть скорость обмена состоянием будет тем выше, чем меньшим будет произведения $\Delta r \Delta v $. Кроме того, эта скорость будет тем выше, чем больше сила, которая вызывает изменение состояние электрона к его массе. А поскольку сила кулоновского взаимодействия между электронами пропорциональна $e^2$, то скорость, с которой электроны массой $m_e$ обмениваются состоянием $\Delta r \Delta v $, будет равна:

$$u = e^2/m_e\Delta r\Delta v. (6)$$

Отсюда следует, что скорость (5) соответствует случаю, когда электроны двух атомов водорода обмениваются состоянием равным:

$$ \Delta r\Delta v = h/2\pi m_e. (7)$$

То есть (5) определяет скорость парного обмена энергией (состоянием) двух атомов водорода, которые переходят при этом (согласно второму постулату Бора) из одного стабильного состояния в другое.

[EvilPhysicist]

jurij в сообщении #462294 писал(а):

1. Способность электрических зарядов взаимодействовать в пространстве есть их суть, которая к другим более простым сущностям не сводится.

Эво как!Сразу в философию

jurij в сообщении #462294 писал(а):

То есть, электрические заряды осуществляют свое взаимодействие без каких либо пространственно-силовых посредников. По этой причине в рамках принципа дальнодействия нет нужды наделять пространство существования электрических зарядов какими-то особыми свойствами.

По есть прощай вся Максвелловская электродинамика.

jurij в сообщении #462294 писал(а):

Из первого постулата также следует, что для обмена энергией электрически заряженные тела не нуждаются, в каких либо энергетических посредниках, а значит, нет нужды в существовании «чистой» энергии и ее переносчиках: теплород, фотон, квант и т.п. В рамках принципа дальнодействия

Да, тут определенно только теплорода и не хватало.

По скольку лень читать дальше скажу кратко. Теория дальнодействия не актуальна. С помощью неё можно только статические поля описывать.
Тему можно закрывать.

[vvb]

jurij в сообщении #462294 писал(а):

Предварительно определим (в рамках принципа дальнодействия) такие понятия как: пространство, энергия, взаимодействие, скорость взаимодействия.

По-моему, "дальнодействие" и "скорость взаимодействия" - вещи взаимоисключающие. В дальнодействии скорость полагается бесконечной. Иначе появляется некий процесс, переносчики взаимодействия и т.п. в противоречии с дальнодействием.

[мат-ламер]

vvb в сообщении #462301 писал(а):

По-моему, "дальнодействие" и "скорость взаимодействия" - вещи взаимоисключающие. В дальнодействии скорость полагается бесконечной. Иначе появляется некий процесс, переносчики взаимодействия и т.п. в противоречии с дальнодействием.

Рассмотрим теорию гравитации (не квантовую). Два тела (Земля и Луна) взаимодействуют без всякого некоего процесса и переносчиков взаимодействия. Они могут не знать о существовании друг друга. Если хотите, можете считать, что пространство искривляется. Это эквивалентно заданию геодезических (траекторий распространения фотонов).
Топикстартеру бы порекомендовал бы почитать правила форума, насчёт того, что надо максимально чётко формулировать - какая тема выносится на обсуждение.

[EvilPhysicist]

мат-ламер в сообщении #462309 писал(а):

Рассмотрим теорию гравитации (не квантовую). Два тела (Земля и Луна) взаимодействуют без всякого некоего процесса и переносчиков взаимодействия. Они могут не знать о существовании друг друга

Земля и Луна взаимодействуют через поле, в роли которого выступает само пространство.
Собственно концепция близкодействия не предполагает, что Земля "знает" про Луну. Она предполагает, что своей массой они возбуждают поле, которое передаёт возбуждение от точки к точке с какой-то конечной скоростью.
В теории дальнодействия этого нет. А раз нет поля, то даже банальный электромагнит нельзя описать.

[vvb]

мат-ламер в сообщении #462309 писал(а):

Рассмотрим теорию гравитации (не квантовую). Два тела (Земля и Луна) взаимодействуют без всякого некоего процесса и переносчиков взаимодействия. Они могут не знать о существовании друг друга. Если хотите, можете считать, что пространство искривляется. Это эквивалентно заданию геодезических (траекторий распространения фотонов).

Это частный случай для статического гравитационного поля. Т.е. мы рассматриваем движение пробного тела в постоянном поле, фактически исключая взаимодействие.

[EEater]

vvb в сообщении #462301 писал(а):

По-моему, "дальнодействие" и "скорость взаимодействия" - вещи взаимоисключающие. В дальнодействии скорость полагается бесконечной. Иначе появляется некий процесс, переносчики взаимодействия и т.п. в противоречии с дальнодействием.

Топикстартер под "скоростью взаимодействия" понимает совсем не то, что все. Он там свое определение вводит.

[EvilPhysicist]

В любом случае эта тема очень похожа на кандидата в лепрозорий пургаторий.

[vvb]

EEater в сообщении #462316 писал(а):

Топикстартер под "скоростью взаимодействия" понимает совсем не то, что все. Он там свое определение вводит.

Да, совершенно верно. Почитал дальше.
Не понятно, зачем это называть "скоростью взаимодействия"?
Скорее тогда, "скоростью обнаружения изменения положения". Тем более, что она зависит исключительно от характеристик прибора.
Не касаясь уже совокупления с квантовой механикой.

[мат-ламер]

Также прочитал о авторском определении скорости взаимодействия. По его определению она может быть в принципе больше скорости света. Ввиду несоответствия с основными принципами электродинамики - тему в пургаторий.

-- Вс июн 26, 2011 15:47:44 --

Перечитав правила, понял, что в дискуссионном разделе имеют право находиться темы, противоречащие основным научным положениям. jurij. Хочу Вам заметить, что скорость распространения взаимодействия между двумя зарядами невозможно определить, находясь в рамках одной электростатики. Двигая один из зарядов, мы меняем электрическое поле (электростатика рассматривает стационарные поля), что приводит к возникновению электромагнитного поля, т.е. к испусканию фотона, который, в свою очередь, движется с фиксированной скоростью (скоростью света).

[anik]

jurij
Два заряда взаимодействуют по закону Кулона. Сколь велико бы расстояние между зарядами ни было, они будут взаимодействовать пусть хоть с очень малой силой. Эти два заряда взаимодействуют всегда, покуда существуют сами заряды. С изменением расстояния между зарядами изменяется сила взаимодействия между ними. С позиции принципа дальнодействия зачем вообще говорить о скорости передачи взаимодействия. Можно представить себе такую ситуацию: два заряда $Q_1$ и $Q_2$ сначала не взаимодействовали(?), и вдруг им вздумалось начать взаимодействовать. Вот в такой ситуации можно было бы говорить о скорости передачи взаимодействия.
Можно представить себе и такую ситуацию: заряд $Q_1$ "вдруг изменился", а заряд $Q_2$ "еще не знает об этом". Но в природе ничего не происходит "вдруг". Чтобы изменить заряд $Q_1$, необходимо перенести на него какой-то другой заряд, который уже существовал раньше, и уже взаимодействовал с $Q_1$ и $Q_2$. Но заряды не могут переносится с бесконечно большой скоростью, по мере перемещения зарядов меняется и сила взаимодействия между ними по закону Кулона. Нет необходимости говорить о скорости передачи взаимодействия по принципу дальнодействия.

[мат-ламер]

anik в сообщении #462449 писал(а):

С изменением расстояния между зарядами изменяется сила взаимодействия между ними.

Но не сразу. А через какое время? - об этом ветка.

[anik]

мат-ламер в сообщении #462474 писал(а):

anik в сообщении #462449 писал(а):

С изменением расстояния между зарядами изменяется сила взаимодействия между ними.

Но не сразу. А через какое время? - об этом ветка.

Именно через то время, которое необходимо для изменения этого расстояния и в полном соответствии с законом Кулона.

[EvilPhysicist]

anik в сообщении #462483 писал(а):

мат-ламер в сообщении #462474 писал(а):
anik в сообщении #462449 писал(а):
С изменением расстояния между зарядами изменяется сила взаимодействия между ними.

Но не сразу. А через какое время? - об этом ветка.
Именно через то время, которое необходимо для изменения этого расстояния и в полном соответствии с законом Кулона.

Вообще-то через время, за которое поле передаст возмущение.

[мат-ламер]

Через время, равное расстоянию между зарядами, делённое на скорость света.