Г. Шипов теория физического вакуума
Относительность сил и полей инерции
жүктеу/скачать 3.52 Mb. Pdf көрінісі
|
| Относительность сил и полей инерции
Со времен Ньютона физиков озадачивали самые загадочные силы природы - силы инерции, которые проявляют себя в ускоренных системах отсчета. Более чем триста лет назад И. Ньютон поставил перед учеными вопрос, почему по- верхность воды в ведре искривляется, если, взявшись за ручку, начать вращать ведро над головой. Причиной этого искривления является центробежная сила инерции 2 1 mr - F , действующая на массу воды в ведре. В этой формуле m -масса воды, - угло- вая скорость вращения ведра, r - радиус вращения. Эта же сила действует во вращающемся барабане стиральной машины на капельки воды в мокром белье, обеспечивая быстрое отжимание белья при вращении барабана. Для объяснения природы сил инерции И. Ньютон вводит в механике некое ненаблюдаемое в опыте абсолютное пространство. По представлениям учено- го именно при ускоренном движении относительно ненаблюдаемого абсолют- ного пространства возникают силы инерции. Фактически для объяснения сил инерции И. Ньютон впервые вводит понятие абсолютного вакуума, о котором мы говорили ранее. Физикам трудно было оперировать с объектом, который не наблюдается в эксперименте непосредственно. Кроме того, введение абсолютного пространст- ва было эквивалентно утверждению, что в природе существует класс выделен- ных абсолютных систем отсчета, связанных с абсолютным пространством. Эти представления сдерживали развитие теории относительности. Поэтому в начале двадцатого века Э. Мах предложил физикам отказаться от абсолютного пространства и выдвинул другое объяснение причины появления сил инерции. Он предположил, что силы инерции возникают всякий раз, когда начинается ускоренное движение относительно удаленных звездных масс, распределенных во Вселенной. С позиций здравого смысла принцип Маха так же страдает существенным не- достатком, поскольку предполагает, что источник сил инерции не локален и удален от нас на огромные расстояния. В тоже время нам известно, что силы инерции начинают проявлять себя сразу же, как только начинается ускоренное движение. Следовательно, признание принцип Маха предполагает сверхсвето- вое распространение взаимодействий, в которых участвуют силы инерции. Новая точка зрения на природу сил инерции состоит в том, что эти силы име- ют локальное происхождение и порождены кручением пространства, интерпре- тируемым в механике как поле инерции. Всего физикам известно четыре типа 28 сил инерции и все они порождены полями инерции (полями кручения). На- помним, что в теории гравитации известна одна сила - ньютоновская сила гра- витационного притяжения. В теории электромагнитного поля различают две си- лы - электрическую и магнитную. А сил инерции четыре и все они возникают при вращении материи, но именно вращение материи вызывает появление тор- сионных полей (или полей инерции). Перечислим оставшиеся три силы инерции: сила Кориолиса ; v m 2 F 2 сила, возникающая при ускоренном вращении r, m F 3 где - угловое ускорение; и, наконец, поступательная сила инерции mW, F 4 где W - поступательное ускорение. Поступательная сила инерции возникает при ускоренном поступательном движении. Например, вы сидите в кресле самолета и он начинает разгоняться для взлета. Вы чувствуете как вас вдавливает в кресло некая сила. Это и есть действие поступательной силы инерции. Казалось бы, какое отношение к вра- щению имеет поступательная сила инерции, если она возникает при поступа- тельном ускорении? Тем не менее, с точки зрения четырехмерного пространства событий поступательное ускорение тоже есть вращение, но вращение в про- странственно-временных плоскостях (см. рис. 3). Физики экспериментально установили, что силы инерции действуют только в ускоренных системах отсчета. С помощью преобразований координат, которые соответствуют переходу из ускоренной системы отсчета в инерциальную, силы инерции обращаются в нуль. Таким образом, силы инерции имеют относитель- ную природу. Это их свойство заставляет некоторых исследователей считать их нереальными. Дело доходит до курьеза. В одном из технологических универси- тетов студентам читают лекцию по теоретической механике и говорят, что силы инерции фиктивны, поскольку их можно обратить в нуль преобразованиями ко- ординат. Их удобно использовать в ускоренных системах отсчета для решения некоторых задач. Через некоторое время студентам читают лекцию по деталям машин, где рассматривают устройство турбины реактивного двигателя, которая вращается с большой угловой скоростью. При этом говорят, что если не учесть возникающих при вращении турбины сил инерции, то при недостаточной проч- ности металла они могут разорвать ее лопасти. Бедные студенты! Они никак не возьмут в толк, как это фиктивные силы могут разорвать металлические детали турбины. Безусловно, силы инерции надо рассматривать как реальные. Но порождены эти силы особыми полями - полями инерции. Эти поля можно рассматривать как проявление торсионных полей в нашей повседневной жизни. Если в инерциальных системах отсчета силы инерции обращаются в нуль, то, как оказалось, порождающие их поля инерции в инерциальных системах от- личны от нуля. Такое в физике обнаружено впервые. Обычно обращение, на- пример, гравитационной силы в нуль означает равенство нулю гравитационно- го поля, которое порождает эту силу. Это правило выполняется и для других физических полей. Поля инерции представляю собой разновидность торсионно- го поля, для которых обращение в нуль вызванных им сил не означает равенст- ва нулю самого поля. 29 Поле инерции может быть обращено в нуль с помощью преобразований вра- щательных координат. Это наглядно видно из формулы Френе v, которая устанавливает связь между угловой частотой вращения и кручением (од- ной из компонент торсионного поля). Выбирая вращательные координаты так, чтобы 0 , мы обращаем в нуль кручение (т.е. поле инерции). Следова- тельно, поле инерции относительно, поскольку всегда можно найти систему от- счета, где оно оказывается равным нулю. жүктеу/скачать 3.52 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|