Заряд в лифте Эйнштейна

[Aleksand]

Будьте добры, объясните и мне заодно. Может быть я что-то не понимаю. У нас есть свободно падающее заряженное тело. Излучает оно? Оно может излучать, а может и нет. Если рядом расположены другие электропроводные тела, да ещё с активной нагрузкой, то будет. А если рядом тел нету, то и излучения не будет. Это примерно как ненагруженный генератор крутится в холостом режиме. То есть ускоренный заряд будет излучать, и тормозиться он будет об окружающие предметы. А производить всякого рода измерения с внешнем миром нельзя.

[apv]

Aleksand в сообщении #545182 писал(а):

Будьте добры, объясните и мне заодно. Может быть я что-то не понимаю. У нас есть свободно падающее заряженное тело. Излучает оно? Оно может излучать, а может и нет. Если рядом расположены другие электропроводные тела, да ещё с активной нагрузкой, то будет. А если рядом тел нету, то и излучения не будет.

Вы меня пытались перефразировать, теперь я отомщу и перефразирую Вас.
Вы пытаетесь спросить, будет ли заряд излучать лишь будучи ускоренным электромагнитным полем, а если гравитационным - то нет, или же причина ускорения не существенна?

[Aleksand]

Я уже сам почувствовал что неправ. Я имел ввиду что излучение заряда происходит только в том случае, если он наводит токи в других телах. А если тел нету, то и излучения не будет. Но такое "излучение" будет и при равномерном движении. У нас же тело движется с ускорением. То есть должна рождаться электромагнитная волна и излучаться в пустоту. Здесь я не могу ответить. У меня давно возникают такие вопросы: будут ли излучаться радиоволны, если вселенная будет пуста? Или: будет ли фотон излучаться в никуда? Или у фотона обязательно должна быть частица-источник и частица-приёмник? Но это нужно думать. И долго. За пол-часа я ничего не придумаю.

[BISHA]

apv в сообщении #545144 писал(а):

Вы эту имели ввиду Об излучении и силе радиационного трения при равномерно ускоренном движении заряда? Не читал.

http://ufn.ru/ru/articles/1969/7/f/

Очевидно, что вопрос был также и не моего уровня.

[apv]

Someone в сообщении #545171 писал(а):

Ещё есть статья "О принципе эквивалентности".

Я прочитал статью. Основное, что можно из нее заключить:

Цитата:

...заряд, покоящийся и инерциальной системе $K$ и, естественно, в ней не излучающий, в системе $K_a$ излучет

[прим. - система $K_a$ - ускоренная относительно $K$ система отсчета]

Теперь перенося эту ситуацию на падающий заряд, можно заключить, что наблюдатель, падающий вместе с зарядом излучения не увидит. (все те оговорки о малости СО и грубости приборов я опускаю, будем считать, что приборы настолько грубы, что зарегистрировать излучение системе порядка кубометра не удастся)

[Munin]

Aleksand в сообщении #545182 писал(а):

А если рядом тел нету, то и излучения не будет. Это примерно как ненагруженный генератор крутится в холостом режиме. То есть ускоренный заряд будет излучать, и тормозиться он будет об окружающие предметы. А производить всякого рода измерения с внешнем миром нельзя.

Теперь возьмите более простую ситуацию. Просто берёте заряженное тело за шкирку, и ускоряете. Берёте нейтральными телами, неэлектропроводными, неэлектризующимися. Будет оно излучать или нет? По вашей логике - не будет, но это неверно. Излучение - это не взаимодействие с близлежащими телами.

Aleksand в сообщении #545196 писал(а):

У меня давно возникают такие вопросы: будут ли излучаться радиоволны, если вселенная будет пуста?

Порешайте уравнения Максвелла. Вселенная не пуста - она заполнена электромагнитным полем.

Aleksand в сообщении #545196 писал(а):

Или: будет ли фотон излучаться в никуда? Или у фотона обязательно должна быть частица-источник и частица-приёмник?

У виртуального фотона обязательно должны быть частица-источник и частица-приёмник. У невиртуального (реального) - достаточно одного источника (или одного приёмника).

Aleksand в сообщении #545196 писал(а):

Но это нужно думать. И долго.

Это нужно учебники почитать. Что такое уравнения Максвелла, их волновые решения, запаздывающие потенциалы, граничные условия, фотоны, и так далее. Думать, конечно, тоже нужно, но над чем-то.

(Оффтоп)

BISHA в сообщении #545198 писал(а):

Очевидно, что вопрос был также и не моего уровня.

Это-то всем давно очевидно. Неочевидно, почему вы продолжаете встревать. И когда, наконец, прекратите.

[Aleksand]

В учебниках ничего нету. Да и я никак не могу понють, что такое "виртуальный фотон"? Может быть есть и виртуальный протон, нейтрон? Виртуальныи атом водорода? Я не могу сейчас что-либо написать. Мне нужно подумать.

[Munin]

Aleksand в сообщении #545241 писал(а):

В учебниках ничего нету.

Это смотря какие учебники читать. Здесь нужны учебники не ниже, чем по КТП.

Aleksand в сообщении #545241 писал(а):

Да и я никак не могу понють, что такое "виртуальный фотон"? Может быть есть и виртуальный протон, нейтрон? Виртуальныи атом водорода?

Не "есть", а "бывает".

Aleksand в сообщении #545241 писал(а):

Я не могу сейчас что-либо написать. Мне нужно подумать.

Да не подумать, а почитать учебники. Как вы можете надумать что-нибудь дельное, если не знаете, в какую сторону думать, и не знаете, о чём? И термины для вас ничего не говорят. Или ещё хуже, говорят что-то неправильное, по свободным ассоциациям (например, "виртуальный, как в компьютерной виртуальной реальности").

[apv]

apv в сообщении #545117 писал(а):

Я погуглил немного на счет этого вопроса и вот что я нашел в статьях: Equivalence Principle and Radiation by a Uniformly Accelerated Charge и Radiation from a Uniformly Accelerated Charge and the Equivalence Principle. К первой у меня доступа нету, ...

Кстати, нарыл таки на архиве http://xxx.lanl.gov/abs/gr-qc/0006037

[Munin]

Ну вот, теперь её читать придётся...

-- 05.03.2012 01:01:57 --

Вот ссылку [9] оттуда попробуйте найти... В самой статье обсуждается что-то дополнительное к ней.

[apv]

Munin в сообщении #545391 писал(а):

Ну вот, теперь её читать придётся...

Прочитал. Резюмирую. Сначала авторы статьи определяют что значит "излучение".

Цитата:

In section II, we review the meaning of radiation.

Собственно, то что и говорил Someone

Someone в сообщении #544157 писал(а):

Вопрос в том, что это значит: "излучает".

Дается три концепции:
1.

Цитата:

Flowing to infinity of energy in the form of electromagnetic waves.

Распространение энергии излучения на бесконечность. (Скорее всего имеется ввиду, что излучением нужно считать область поля, в которой векторы обратно пропорциональны растоянию)
2.

Цитата:

Detection of photons by a suitable device such as a photographic plate or an antenna.

Детектирование фотонов приборами (антенами, фотопленками ... в общем, это то, вроде, интуитивно понятно)
3.

Цитата:

Deviation of the world-line of a charged particle from that of a neutral one of the same mass experiencing the same force.

Отклонение мировых линий заряженной и нейтральной частиц одинаковых масс при действии одинаковой силы. (Предполагается, что такое отклонение должно быть из-за действия реакции излучения на заряженную частицу)

Основные выводы, как и водится, изложены в "conclusions".

Цитата:

The notion of radiation in terms of receiving electromagnetic energy by an observer is not absolute, but this relative notion is consistent with the principle of equivalence. That is, in a static spacetime, a supported charge does not radiate according to another supported observer; neither does a freely falling charge according to a freely falling ob-server. Also, a freely falling charge does radiate according to a supported observer, and a supported charge does radiate according to a freely falling observer.

Этот вывод, об относительном смысле понятия "излучение" согласуется с выводами Гинзбурга.
Далее в "conclusions", авторы указывают и на абсолютный смысл понятия "излучение":

Цитата:

The absolute meaning of radiation, i.e. radiation according to world line of the charge, was also discussed. We saw that a supported charge in a static spacetime, or a freely falling charge, do not radiate, in the sense that no extra force is needed to maintain their world-line the same as that of a neutral particle.

Здесь утверждается, что понятие "излучение" абсолютно в том смысле, что его нет, поскольку не нужно выполнять работу (силам радиационного трения) над заряженной частицей, для того, чтобы ее мировая была похожа на мировую нейтральной частицы. Такой вывод делается из расмотрения двух свободных покоящихся (в пространстве Минковского) частиц, заряженную и нейтральную с точки зрения риндлерова наблюдателя. Логично, что если их мировые в пространстве минковского паралельные, то с точки зрения ускоренного наблюдателя, их мировые хоть и искривленные, но одинаковые. Другими словами, "абсолютный смысл" излучения означает, что его нет в любой системе отсчета, поскольку нету радиационного трения.

Мне не понятно, зачем вводить два смысла? Ведь можно просто договориться, что если радиационного трения нету, и излучения нету, и не важно, есть ли потоки энергии, или нет.
К тому же, есть мнение Фейнмана на это счет. Он в своей книге "Фейнмановские лекции по гравитации" Лекция 9 (с. 187) пишет:

Цитата:

Принцип Эквивалентности постулирует, что ускорение будет неотличимым от гравитации в каком бы то ни было эксперименте. В частности, ускорение не может быть отличимо от гравитации по наблюдению электромагнитного излучения. В этом месте у нас возникает некоторое беспокойство, так как мы унаследовали предрассудок, что ускоренно движущийся заряд должен излучать, тогда как мы не ожидаем, что заряд, находящийся в гравитационном поле, излучает. Тем не менее, это обусловлено не ошибкой в нашем утверждении эквивалентности, а тем фактом, что закон, описывающий мощность излучения ускоренно движущегося заряда

$$\frac{dW}{dt}=\frac{2}{3}\frac{e^2}{c^3}a^2 \text{(9.1.1)}$$

вводит нас в заблуждение. Обычно этот закон выводится из вычисления потока из теоремы Пойнтинга вдали от заряда, и это справедливо только для круговых движений или, по крайней мере, движений, для которых характерен бесконечный рост во времени (как имеет место для постоянного ускорения). Этого закона оказывается недостаточно для того, чтобы сказать нам, "когда" электромагнитная энергия излучается. Ответ на этот вопрос может определяться только путем нахождения силы радиационного трения, которая есть $(2/3) \cdot (e^2/c^3) \dot a$.

Работа против этой силы представляет собой потери энергии. Для постоянного ускорения эта сила равна нулю. Вообще говоря, работа, совершаемая против этой силы, может быть записана в виде

$$\frac{dW}{dt}=-\frac{2}{3}\frac{e^2}{c^3} v \cdot \dot a = \frac{2}{3}\frac{e^2}{c^3}a^2 - \frac{2}{3}\frac{e^2}{c^3} \frac{d}{dt} (v \cdot a)\text{(9.1.2)}$$

дающая правильное выражение для $\frac{dW}{dt}$. Для круговых или ограниченных движений средний вклад последнего члена по достаточно большому времени мал или равен нулю (через один цикл, так как величина $v \cdot a$ сохраняет свое значение, то его вклад равен нулю) и для ычисления мощности излучения достаточно более простого соотношения (9.1.1).

Но конечно, есть же еще оно обстоятельство, связанное с фотонами:

Цитата:

If a system radiates, one can detect it by counting photons. The energy or momentum of these photons may differ for different observers but, since the number of them must be the same, we conclude that radiation is in some sense absolute, i.e., whether or not a system radiates does not depend on the observer. (See for example p. 506 of [9].) This argument, which is the basis for the paradox mentioned, is false.

Так вот, если рассматривать излучение в "относительно смысле", то что будет с числом фотонов? Похоже что один наблюдатель будет их регистрировать, другой - нет. Тогда что, число фотонов относительно? Я так и не понял.

Мое мнение такое, что все таки требуется вердикт эксперимента. (Тут можно в пример поставить историю с квантовой механикой: интерпритациями, неравенствами Белла, опытами Аспэкта)

[Joker_vD]

apv в сообщении #545412 писал(а):

Тогда что, число фотонов относительно? Я так и не понял.

Ну, вообще-то да, даже какое-то название в чью-то честь у этого явления есть, и он в опыте наблюдался.

[Munin]

apv в сообщении #545412 писал(а):

Похоже что один наблюдатель будет их регистрировать, другой - нет. Тогда что, число фотонов относительно?

Если рассматриваются инерциальный и ускоренный наблюдатели, то да. Эффект Унру (Unruh), есть даже в Wikipedia.

Joker_vD в сообщении #545446 писал(а):

и он в опыте наблюдался.

А вот это для меня новость. Я думал, он далеко ещё от экспериментальных возможностей (чтобы начать ловить фотоны обыкновенным фотоумножителем, ему надо придать нереально зверское ускорение).

apv в сообщении #545412 писал(а):

Мое мнение такое, что все таки требуется вердикт эксперимента.

Вердикт эксперимента требуется тогда, когда вы готовы сформулировать, чего вы от него ждёте, и как вы будете это интерпретировать. А здесь что произойдёт - и так ясно, расхождения только в том, как это называть: "излучением" или "не излучением".

Кстати, как у вас с подвешенным зарядом?

[Joker_vD]

А-хм. Ну, Munin, я все-таки далек от этой кухни. Кое-что из научно-популярной литературы я читал, но не более того. Так что если не наблюдали — вполне может быть. Хотя: http://www.sciencedirect.com/science/ar ... 1383906016 — связывают эффект Унру с эффектом Соколова-Тернова, и в arxiv'е вроде есть работы, которые в этом направлении дальше продвигаются.

[apv]

Munin в сообщении #545057 писал(а):

Кстати, не менее интересно рассмотреть, что происходит с зарядом, неподвижным относительно лифта Эйнштейна (например, подвешенным к потолку на ниточке).

Если расмотреть ускоряющийся вдали от галактик лифт, то относительно наблюдателя в лифте - будет лишь электростатическое поле, относительно внешнего инерциального, он будет излучать $I \propto a^2$, $a$- ускорение лифта. Или, под словом "происходить", Вы что то другое имеете ввиду?

Это как раз вывод из статьи:

Цитата:

a supported charge does not radiate according to another supported observer;