В своих лекциях по физике, том II, глава 28-2, Фейнман вычисляет импульс поля движущейся заряженной сферы с зарядом. , радиус и скорость . Он находит, что полный импульс в электромагнитном поле вокруг заряженной сферы определяется выражением:
Он называет коэффициент между импульсом поля, , а скорость, , электромагнитная масса:
Он утверждает, что эта электромагнитная масса необходимо добавить к стандартной «механической массе» сферы, чтобы получить общую наблюдаемую массу объекта.
Будет ли принята эта точка зрения большинством современных физиков?
Проводились ли какие-либо эксперименты, показывающие влияние дополнительной электромагнитной массы на динамику макроскопического заряженного объекта?
Я предполагаю, что проблема в том, что такой эффект будет достаточно большим, чтобы его можно было наблюдать только для заряженных частиц, таких как электроны. В этом случае было бы трудно отличить механическую массу, предположительно обусловленную полем Хиггса, от массы электромагнитной. Может быть, можно было бы провести эксперимент с высокой энергией/коротким масштабом на электроне, который исключил бы влияние электромагнитной массы?
Эта точка зрения не была бы принята современными физиками.
Заряженные частицы имеют механическую массу, импульс и энергию (покоя и кинетическую), а поля имеют энергию и импульс. Полная энергия сохраняется. Полный импульс сохраняется.
Есть ли случаи, когда имеет смысл представить импульс поля как дополнительный механический импульс? Конечно, рассмотрим статью «Электростатическая потенциальная энергия, приводящая к изменению инерционной массы для системы двух точечных зарядов» Тимоти Бойера в American Journal of Physics 46(4) 383-385 (1978); http://dx.doi.org/10.1119/1.11328
Это короткая статья, но суть в том, что если вы проигнорируете силы, с которыми заряды действуют друг на друга, то они могут вместе и коллективно действовать как частицы с различной массой. На самом деле существует более одной частицы, каждая из которых имеет свою массу, свою механическую энергию и свой механический импульс. А есть поля, как внешние, так и от каждого заряда. И поля вместе имеют энергию поля и импульс поля. И когда вы прикладываете силы к зарядам, каждая частица чувствует силу и соответственно меняет свою энергию и импульс, а также они обмениваются энергией и импульсом с полями, через которые заряженные частицы внутри системы также влияют друг на друга.
Так что дело не в том, что вы должны добавить импульс поля к простому механическому импульсу, чтобы получить какой-то общий механический импульс. Правильная физика состоит в том, что вам нужен общий импульс, который включает в себя весь механический импульс (т.е. на каждую частицу массы ) и весь импульс поля. И единственное допустимое отклонение состоит в том, что если вы хотите проигнорировать некоторые эффекты, вы можете попытаться избежать неприятностей, сделав это неправильно, пытаясь компенсировать это, настроив некоторые другие вещи.
Но будьте осторожны. Иногда люди выдумывают что-то в зависимости от фрейма. Например, с вашей заряженной сферой вы должны включить энергию связи, удерживающую заряд на сфере, прежде чем вы получите что-то, что является релятивистски ковариантным. Если включить все, то все работает. Но если вы включили все, у вас просто есть обычный механический импульс каждого заряда и общий импульс поля от общего поля. Или, что более вероятно, вы измеряете изменения импульса.
Кроме того, может быть важно, чтобы импульс был расположен в правильном месте по релятивистским причинам.
эта электромагнитная масса необходимо добавить к стандартной «механической массе» сферы, чтобы получить общую наблюдаемую массу объекта.
Будет ли принята эта точка зрения большинством современных физиков?
Это неправильная идея. Почему?
Нет причин (в данном случае) считать количество , определяемый исходя из импульса ЭМ, распределенного во всем бесконечном пространстве, к полной массе шара.
С представлен в сеттинге, где движется сфера, давайте подумаем об этом сеттинге. Предположительно идеи, лежащие в основе подсчета в качестве вклада в инерционную массу примерно такие:
куда — импульс Пойнтинга (интеграл плотности импульса Пойнтинга) поля вне сферы.
куда – коэффициент, зависящий от заряда и размера шара. Она была названа электромагнитной массой .
Вместе эти 3 идеи приводят к выводу, что заряженная сфера имеет большую массу.
Идея 1. верна в макроскопической теории; это формулировка уравнения движения при наличии электромагнитных и неэлектромагнитных сил.
Идея 2. верна только при условии, что поток ЭМ импульса в бесконечность или из бесконечности равен нулю. Это верно, если поле является электростатическим вне некоторой воображаемой сферы, содержащей рассматриваемую материальную сферу. Конечно, это можно считать правдой, поскольку у нас нет доказательств обратного — кто знает, что там. Тем не менее, это особое предположение, не основанное на опыте.
(Импульс ЭМ вне сферы не имеет непосредственной связи с движением сферы. Если вы думаете, что скорость изменения дает минус скорость изменения остаточного импульса в сфере и внутри нее, это неоправданно, потому что мы не знаем, что полный импульс мира постоянен - это зависит от состояния поля на бесконечности и не является частью теория.)
Идея 3. справедлива только до тех пор, пока сфера движется прямолинейно. При таком движении инерционная масса шара никак не проявляется. Сфера должна быть подвергнута внешней силе, и необходимо измерить изменение ее скорости. При изменении скорости ЭМ поле в системе наблюдения перестает быть полем прямолинейно движущейся сферы, а содержит рябь. Это означает, что формула в 3 больше не оправдана и в большинстве случаев будет недействительной.
Это означает, что идея массы ЭМ, основанная на импульсе ЭМ поля снаружи, ошибочна. Это также не нужно, так как у нас есть уравнение движения (см. 1.), которое можно использовать для моделирования движения сферы (только с нормальной механической массой).
Однако это не означает, что электромагнитной массы не существует; только то, что в данном конкретном случае он был рассчитан недопустимым образом.
Системы зарядов, которые некоторое время остаются вместе и имеют ненулевую ЭМ-энергию, распределенную в их окрестности, испытывают дефект массы (положительный или отрицательный) из-за взаимного ЭМ-взаимодействия. Например, положительная и отрицательная частицы, расположенные близко друг к другу, будут иметь положительный дефект массы - меньшую инерционную массу, чем сумма их механических масс.
Проводились ли какие-либо эксперименты, показывающие влияние дополнительной электромагнитной массы на динамику макроскопического заряженного объекта?
Я так не думаю.
Как вы можете понять из учебника, этот «импульс поля» движется в соответствии с уравнениями Максвелла, где электрон представляет собой обычный точечный заряд. А заряд движется по своему механическому уравнению с феноменологической (экспериментальной) массой. Так что к последнему ничего добавлять не надо - все и так ОК. Когда к экспериментальной массе добавляют электромагнитную массу, в уравнение вносится ошибка. Решения становятся плохими. Чтобы исправить эту ошибку, добавляют также «голую массу» противоположного знака, чтобы отменить электромагнитную массу. Таким образом, от него в уравнениях ничего не остается. Могу смело сказать, что электромагнитной массы нет. Но есть электромагнитный дефект массы из-за взаимодействия (а не из-за "самовоздействия").
« Приняло бы эту точку зрения сегодня большинство физиков? »
Нет, не было бы!
Почему бы и нет? Потому что Томсон в 1881 году, а значит, и Фейнман, и все КМ, использующие вывод Томсона, нарушают закон сохранения энергии.
Томсон, Фейнман и КМ незаслуженно игнорируют в своих выводах в Лекциях по физике, том II, гл. 28-2 , 1/3 электромагнитной массы.
Нарушение закона сохранения энергии Томсоном, Фейнманом и КМ в целом продемонстрировано в разделе 4 «Электромагнитная масса» статьи « Эквивалентность магнитной и кинетической энергии ».
Эта ошибка также является источником знаменитой задачи 4/3 в физике!
Дженсен Полл
Дженсен Полл
Ян Лалински