Xreferat.com » Рефераты по математике » Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство

Недосекин Юрий Андреевич

Аннотация

При помощи законов сохранения энергии и импульса и релятивистского соотношения между энергией и импульсом частицы получены формулы для эффекта Допплера при произвольном расположении источника и приемника излучения. Приведены аргументы в пользу существования абсолютного пространства и абсолютной системы отсчета. Предложено провести опыт Майкельсона-Морли в новых условиях, позволяющих обнаружить “эфирный ветер”.

Закон изменения частоты излучения движущегося источника в релятивистской теории выводится при преобразовании волнового 4-вектора [1] и от классической теории отличается наличием поперечного допплер-эффекта, связанного с замедлением временных процессов в движущихся телах. Экспериментальная проверка продольного релятивистского закона была осуществлена Айвсом [2], результаты опытов которого неправомерно считают доказательством поперечного допплер-эффекта. На необходимость осуществления подобных опытов указывается в работе [3], в которой по теории автора, основанной на предположении абсолютности пространства-времени, утверждается отсутствие поперечного допплер-эффекта и предлагается опыт по его проверке. Достаточно убедительных экспериментальных результатов в настоящее время не имеется, поэтому постановка вопроса об опытном подтверждении поперечного допплер-эффекта является вполне уместной.

Закон изменения частоты излучения движущегося источника можно получить при помощи законов сохранения энергии и импульса и релятивистского равенства между энергией и импульсом в элементарных процессах излучения фотонов движущимися частицами. Таким же образом можно получить и закон изменения частоты излучения, воспринимаемой движущимся приемником. Шредингер [4] вывел этот закон на основе законов сохранения энергии и импульса при излучении источником световых квантов, предположив изменение скорости источника (атома) за счет отдачи фотона равным нулю. Однако формула допплеровского смещения частоты этим методом может быть получена точно, что в данной работе и предлагается. С признанием справедливости релятивистских соотношений между массой и энергией частицы, энергией и импульсом фотона, предположение об абсолютности пространства-времени не приводит к нулевому результату поперечного допплер-эффекта, при выводе которого в настоящей работе эффект замедления времени в движущихся телах не используется. Отсюда следует, что утверждение о равенстве нулю величины поперечного допплер-эффекта [3] является неверным, хотя предлагаемый автором эксперимент следует провести как можно точнее. Всякое отличие результатов эксперимента от формулы, выражающей закон Допплера, можно будет объяснить рядом причин, имеющих фундаментальное происхождение. Поперечный допплер-эффект в специальной теории относительности (СТО) объясняется замедлением временных процессов в движущихся телах. Вывод формулы этого же эффекта получается без всякого предположения о замедлении времени, основываясь лишь на законах сохранения энергии и импульса при излучении частицей фотона. Возникает вопрос – совместим ли эффект замедления времени в движущихся телах с величиной поперечного допплер-эффекта, полученного с помощью законов сохранения энергии и импульса? Есть это замедление или нет, оно при выводе формулы эффекта Допплера в данной работе не используется, поэтому можно считать, что на основе существования поперечного допплер-эффекта нельзя однозначно утверждать о замедлении временных процессов в движущихся телах.

Обозначения

И – источник излучения фотона (атом, частица);

П – приемник (атом, частица), воспринимающий энергию фотона, излученного источником;

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство– массы покоя И или П до и после их взаимодействия с фотоном;

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство– полные энергии и импульсы И или П соответственно до и после их взаимодействия с фотоном;

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство– импульс фотона, излученного И;

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство– скорости И или П до и после их взаимодействия с фотоном.

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство– энергия возбуждения И;

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство– энергия излучения И;

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство– энергия возбуждения (поглощения) П.

1. Поглощение фотона приемником

1) Неподвижные приемник и источник. Неподвижный И излучает энергию Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство, которую неподвижный П поглощает как . Этот процесс изображен на рис. 1.

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство

Запишем уравнения законов сохранения энергии и импульса для П

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(1)

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(2)

Исключая из этих уравнений Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство, получим

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(3)

Энергия, поглощенная П, равна Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространствоВыразив отсюда Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространствои подставив в (3), получим

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(4)

где Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство<< 1 .

2) Приемник движется, источник покоится. Неподвижный И излучает энергию Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство, которую движущийся П поглощает как  . На рис. 2 и рис. 3 изображены процессы взаимодействия фотона с П при его движении к И и от И соответственно.

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство

Для обоих процессов, изображенных на рис. 2 и рис. 3, запишем общие уравнения законов сохранения энергии и импульса и релятивистские равенства между энергией и импульсом для П

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(5)

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(6)

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(7)

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(8)

Подставив Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространствоиз (5) в (8) и учитывая (7), получим Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространствоКвантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространствогде m – полная масса П до поглощения им энергии Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство. Обе части равенства (6) возведем в квадрат, откуда выразим Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространствоКвантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространствоИсключив Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространствоиз последних выражений, запишем

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(9)

где  – угол между векторами Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство, Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространствоЭнергия возбуждения (поглощения) П равна Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство. Выразим отсюда Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространствои подставим в (9), в результате получим

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(10)

где Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство<< 1 . Заменяя в формуле (10)  и  на другие обозначения, получим:

для процесса (рис. 2) Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(11)

для процесса (рис. 3) Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(12)

Формулы (11) и (12), если в них символы Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространствозаменить на обозначения частот, совпадают с соответствующими формулами, полученными в СТО [5], с точностью до малой величины  . Современные измерительные средства не позволяют обнаружить влияние члена  на смещение частоты излучения, воспринимаемой П.

2. Излучение фотона источником

1) Неподвижные источник и приемник. Неподвижный И возбужден до энергии Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространствоизлучает энергию Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство. Этот процесс изображен на рис. 4.

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство

Запишем законы сохранения энергии и импульса для И

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(13)

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(14)

Энергия возбуждения И равна Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство. Выразив отсюда Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространствои подставив в (13) и (14), исключая в них  = v /c, получим энергию излучения И

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство<< 1 . (15)

Эта энергия поглощается неподвижным П как  в соответствии с формулой (4), в которой Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространствоопределяется из (15)

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(16)

2) Источник движется, приемник покоится. Движущийся И излучает энергию Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство, которую неподвижный П поглощает как  . На рис. 5 и рис. 6 изображены процессы взаимодействия фотона с И при его движении к П и от П соответственно.

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство

Для этих двух процессов запишем общие уравнения законов сохранения энергии и импульса и релятивистские соотношения между энергией и импульсом частицы для И

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(17)

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(18)

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(19)

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(20)

Энергия возбуждения И равна Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство. Проделав такие же вычисления как в п.1.2), получим

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(21)

где  – угол между векторами Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство. Заменяя в формуле (21) Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространствои  на другие обозначения, получим:

для процесса (рис. 5) Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(22)

а неподвижный П в соответствии с формулой (4) поглотит энергию

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(23)

для процесса (рис. 6) Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(24)

а неподвижный П в соответствии с формулой (4) поглотит энергию

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(25)

Формулы (22) и (24) совпадают с соответствующими формулами, полученными в СТО [1], если энергетические символы заменить на частотные и пренебречь малым членом Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство.

3. Совместное движение источника и приемника в одном направлении с равными скоростями

Пусть векторы скоростей Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространствои вектор импульса излучения Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространстворасположены в одной плоскости.

1) Направление движения системы (П–И) от И к П. Процесс излучения И при его движении к П изображен на рис. 5. Энергия излучения И определяется по формуле (22). Эту энергию воспринимает П при своем движении от И (рис. 3) в соответствии с формулой (12). Используя формулы (12) и (22), для энергии поглощения энергии П получим

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(26)

2) Направление движения системы (П–И) от П к И. Процесс излучения И при его движении от П изображен на рис. 6. Энергия излучения определяется по формуле (24). Процесс поглощения энергии П при его движении к И изображен на рис. 2. Энергия поглощения П определяется по формуле (11). Используя формулы (11) и (24) для поглощения энергии П получим

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(27)

Выражения (26) и (27) показывают отсутствие изменения энергии поглощения П, излученной И, при их совместном движении в одном направлении с равными скоростями.

4. Движение источника и приемника с противоположно направленными скоростями

Пусть векторы скоростей Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространствои вектор импульса излучения Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространстворасположены в одной плоскости.

1) Скорости Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространствонаправлены друг от друга. Энергия излучения И при его движении от П определяется по формуле (24), а энергия поглощения П при его движении от И – по формуле (12). Введя обозначения Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство, из этих формул получим выражение для энергии поглощения П

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(28)

2) Скорости Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространствонаправлены навстречу друг другу. Энергия излучения И при его движении к П определяется по формуле (22), а энергия поглощения П при его движении к И – по формуле (11). Из этих формул для энергии поглощения П запишем

Квантовая теория эффекта Допплера и абсолютное пространство(29)

5. Абсолютное пространство

Формулы (28) и (29) получены при помощи законов сохранения энергии и импульса и использовании релятивистского соотношения между энергией и импульсом частицы, достоверность которых подтверждена множеством экспериментальных результатов релятивистской физики. Эти же формулы без учета

Похожие рефераты: