Когда скорости не равны?

[realeugene]

stalvoron в сообщении #1520194 писал(а):

но мне представляется ,что - объект (гайка, кирпич) в вакууме, обладающий запасом потенциальной и кинетической энергии - не есть "поток энергии".

Осмысленность понятия потока энергии - это прямое следствие экстенсивности энергии и закона её сохранения. Если вы разделили пространство границей на две части, и если в одной части количество энергии увеличилось, тогда в другой части количество энергии уменьшилось на такую же величину, и можно говорить, что эта энергия перетекла через границу. Значит, если летящий кирпич пересекает эту границу, его кинетическая энергия за время пролёта кирпича переходит из одной половинки пространства в другую, а значит, существует и поток энергии через эту границу. Энергия покоя тоже переходит, но с ней, действительно, в ОТО требуется некоторая осторожность, так как в ОТО вообще говоря нет закона сохранения энергии, а значит, и поток энергии через её сохранение не определить, и нужно его определять более тонко. В любом случае, если не протекают ядерные реакции, то и энергию покоя можно не учитывать. А вот кинетическая энергия - совершенно нормальная в ньютоновской механике энергия, которая может переноситься движущейся через границу материей. (Но не только она, конечно.)

[Alastoros]

realeugene в сообщении #1518036 писал(а):

Грамотные физики обычно подразумевают какое-то определённое понимание в конекретном тексте, фрики могут сами не понимать, о чём они пишут. С нестрогостью определений этих понятий могут быть связаны "парадоксы".

realeugene в сообщении #1518132 писал(а):

Но вот закапываться в "скорость передачи энергии" в случаях таких суперпозиций совершенно точно не стоит: получатся те самые занятные, но мало осмысленные "парадоксы".

Получается, парадокс запаздывания энергии относительно сигнала в случае суперпозиции возникает из неточности определения понятия скорости передачи энергии? Какой именно тогда является точная формула скорости движения энергии, которая была бы справедлива и в случае суперпозиции полей? Просматривал тут старую тему https://dxdy.ru/topic74923.html и там говорилось, что скорость переноса энергии (для статического поля) не имеет такого смысла, поскольку преобразуется не как скорость, но если групповая скорость электромагнитных волн всегда, когда имеет смысл, совпадает со скоростью переноса энергии, то в среде она будет меньше скорости света в вакууме, и если предположить, что наблюдатель движется в воде относительно света, то здесь, с одной стороны, есть релятивистское правило сложения скоростей, а с другой, зная интенсивность света и электрическое и магнитное поля световой волны, наблюдатель может использовать преобразования Лоренца для полей и получит еще одно значение скорости света (конечно, расхождение получается очень маленькое - посчитал, что при скорости наблюдателя $0,5c$ оно составит $0,17c$ - но факт в том, что принципиально оно есть).

(Оффтоп)

По правилам этого раздела сначала надо предложить свои попытки решения, вот что я думаю, поля можно разделить на световые и несветовые, когда электрическое и магнитное поля не равны, а те разделяются на два случая, магнитное поле больше электрического и электрическое поле больше магнитного, в первом поле создает электрический дрейф, и именно в системе отсчета со скоростью дрейфа поле является чисто магнитным, вектор Пойнтинга равен нулю и энергия покоится, так что именно скорость дрейфа можно считать скоростью движения энергии, она равна вектору Пойнтинга, деленному на удвоенную плотность магнитной энергии, во втором - поле будет чисто электрическим, если скорость равна вектору Пойнтинга, деленному на удвоенную плотность электрической энергии, причем в обоих случаях предполагается, что большее поле (магнитное или электрическое) намного больше меньшего, поэтому знаменатель, по крайней мере приближенно, в обоих случаях будет равен вектору Пойнтинга, деленному на удвоенную плотность электромагнитной энергии, и для несветового поля скорость движения энергии равна половине "скорости переноса энергии". Следовательно, оба варианта являются частными случаями какого-то неизвестного универсального и он равен скорости переноса энергии, умноженной на некий множитель, который равен единице для светового поля и половине для несветового, это можно представить как $1 - f$, где $f$ - некоторая функция, зависящая от характера поля и равная $0$ для светового поля и $0,5$ для несветового, так как характер поля можно определить по первому инварианту, который как раз равен нулю для светового поля, то эта функция зависит от него, но что это за функция? Например, скорость переноса энергии можно было бы определить как $v_{en} = ({\frac{S}{u}}){\cdot}(1 - 0,5{\cdot}{\mid}{sgn({E^2} - {c^2}{B^2})}{\mid})$?

Кроме того, неясно, есть ли вообще влияние добавочного электромагнитного поля на энергетическую скорость света или нет? С одной стороны, измерения Фуко, Физо и других доказывают, что его вроде нет, по крайней мере в случае распространения света в статическом электромагнитном поле Земли. Вроде бы это подтверждает, что формула для скорости переноса энергии не имеет смысла в случае статических полей или суперпозиции света и статических полей (хотя это очень странно - если свет чистый, она работает, а стоит свету пройти в статическое поле, сразу же нет?!). С другой стороны, если рассмотреть явление интерференции, то в области интерференционного минимума вектор Пойнтинга и плотность энергии равны нулю, а значит, нет и движения энергии (как Вы сами сказали в другой теме), следовательно, скорость движения энергии равна нулю, и как минимум такое влияние другого поля на скорость света существует? (Конечно, обычно измеряется двусторонняя скорость света, а здесь она не только односторонняя, но и на конечном отрезке, но это несущественно, если рассматривать скорость света как локальную характеристику, зависящую от поля). Тогда получается, что электромагнитное поле все-таки может изменять скорость света, - но только в том случае, если влияние идет через ту компоненту вектора Пойнтинга, которая в ней фигурирует?

[realeugene]

Alastoros в сообщении #1523286 писал(а):

Какой именно тогда является точная формула скорости движения энергии

Понятия не имею, существует ли "универсалоьная точная формула" для этого не очень строгого понятия. Зачем вам оно?

[Alastoros]

А есть ли у интерференционного минимума какой-нибудь статический аналог? Если зарядить шарики электрофорной машины, на экваторе диполя будет угловая компонента электрического поля, а если поместить между ними неодимовый магнит так, чтобы электрический и магнитный моменты были перпендикулярны, в области углового электрического поля будет и угловое магнитное поле, так как силовые линии полей перпендикулярны, там будет радиальная компонента вектора Пойнтинга, направление которого будет зависеть от ориентации моментов и будет изменяться при перевороте магнита. Так как поля удовлетворяют принципу суперпозиции, это должно было суммироваться с вектором Пойнтинга света. Я трижды поставил такой эксперимент, проверяя на свете фонарика, которым освещал магнит, но почему ничего не обнаружил? Конечно, там не должен был создаваться полный аналог интерференционного минимума, скорее очень тонкий слой темноты в той области, где они в точности компенсируют друг друга, но хоть что-то в изменении яркости я должен был заметить? В самом первом эксперименте, на рассвете, только воздух слегка грелся рядом с шариками, но это, скорее всего, от разрядов, когда проверял работоспособность машины. Думал, могла ли электростатическая индукция создать вторичный момент на магните в фольге, который полностью компенсировал поле первого, но считал и он примерно в 100 раз меньше. Во втором эксперименте, ночью, заметил, что в результате даже кратковременного внесения магнита между шариками и удаления искра между ними получается слабее, думал, может, магнит заставляет шарики разряжаться, и радиальная компонента вектора Пойнтинга статического поля очень быстро исчезает, и я не успел бы ничего увидеть? Чтобы устранить эту возможную причину неудачи, поставил третий эксперимент, и сейчас обернул шарики полиэтиленом, чтобы заряды не рассеивались - они заряжаются (заряжаю, снимаю полиэтилен и искра нормальная). Проверил также на немагнитном шарике из фольги, при внесении между заряженными шарами утечки заряда нет. Но при максимальном разведении шаров магнит не создал утечки зарядов (вероятно, она могла быть из-за повышенной влажности?), поэтому утечки не могли быть причиной отрицательного результата. Впрочем, заметил, что в собранном состоянии (диполь плюс магнит) сбоку, примерно в 45 градусах от центра, где-то рядом с левым шаром, чувствуется тепло при поднесении туда руки, но не совсем так, как под солнцем в жару, а несколько слабее, для проверки, так ли это, отвел руку дальше от шарика и там обычный прохладный воздух, вернул - снова чувствуется нагрев, и несколько раз, а с полиэтиленом намного слабее; вероятно, вектор Пойнтинга все-таки создается, но в том месте должна быть скорее какая-то угловая компонента, а не радиальная. Но даже если принять, что вектор Пойнтинга для статического поля не имеет смысла, поля-то точно должны складываться, и среднее значение вектора Пойнтинга света все равно должно изменяться, или световые и статические поля не удовлетворяют принципу суперпозиции? Но он нарушается только в случае очень сильных полей (или нелинейных сред), а у меня они были явно слабее, и в чем тогда причина отрицательного результата? Вспомнил даже, что читал у Вейля, что точное поведение часов в произвольных электромагнитных и гравитационных полях пока неизвестно, и допустил, что здесь какая-то аналогия с гравитацией, там скорость света также изменяется, но замедляется и все время и потому локально ничего не заметно, однако при изменении энергетической скорости света через вектор Пойнтинга она будет изменяться по-разному для света разной интенсивности, и это изменение метрики не было бы универсальным.

[Alastoros]

Кажется, разобрался, если движется заряженная частица, она является источником и магнитного поля, и создает вектор Пойнтинга, и он равен нулю в системе, где частица покоится. Аналогичным образом, в случае суперпозиции магнита и заряда также можно создать вектор Пойнтинга, который можно убрать выбором системы отсчета, в которой реальный или фиктивный источник устраняемого этим поля будет покоиться. Следовательно, в случае суперпозиции света и статического поля необходимо учесть, что из СТО следует, что любое движущееся тело покоится относительно "светоносного эфира", или, что то же самое, справедлив релятивистский закон сложения скоростей, в соответствии с которым независимо от движения источника устраняемого поля свет будет двигаться относительно него с той же скоростью света в вакууме, источник будет покоиться относительно света, поле будет чисто электрическое или чисто магнитное и вектор Пойнтинга будет равен нулю, то есть принцип суперпозиции нарушается для светового и статического поля? Вспомнил, когда пытался ускорять разряды магнитным полем, чтобы вытягивать, при таком положении разрядника и магнита, когда должна была создаваться радиальная компонента вектора Пойнтинга, разряды вообще не шли, а когда менял так, чтобы она была угловой, разряды были, тогда думал, что магнитное поле прерывает разряды, но не есть ли это подтверждение нарушения принципа суперпозиции (магнитное поле $cB$ было сильнее электрического $E$)? Означает ли это, что при наличии света (а как создать абсолютную тьму?) такую систему создать невозможно?

[realeugene]

(Оффтоп)

Так неструктурировано писать - не уважать потенциальных читателей. Не читал.