В Теории размерности и теории подобия Б.М.Яворский и А.А. Детлаф Справочник по физике . стр. 328 рассматриваются формула размерности, однородные и одноименные физические величины, безразмерные, аксиомы и теоремы размерности, метод подобия, метод моделирования и метод аналогии. Особенно хочу остановиться на методе аналогии. Метод аналогии состоит в изучении какого-либо физического процесса путем экспериментального исследования качественно других физических процессов, а также в изучении и определении какой-либо физической величины путем обнаружения аналогии с качественно другой физической величиной. Вот, например, двумя фундаментальными физическими величинами являются Импульс P и Энергия Е, например, импульс и энергия элементарной частицы. Невозможно не заметить определенной аналогии во взаимозависимости этих физических величин с другими физическими величинами, с Постойной Планка, волновым числом или длиной волны и собственной частотой или периодом элементарной частицы.
P = h' k ; (1) E = h' v (2)
Мы видим явную аналогию во взаимозависимости h' и k в формуле определения импульса частицы (1) и во взаимозависимости h' и v в формуле определения энергии частицы (2).
P = h /L; (3) E = h /T ; (4)
Мы также видим аналогию отношения h / L в формуле определения импульса частицы (3) и отношения h / T в формуле определения энергии частицы (4).
где P и E - импульс и энергия частицы,
k и v - волновое число и собственная частота частицы
L и Т – длина волны и период частицы,
h' = h / 2pi, h – Постоянная Планка.
Аналогию между этими важнейшими величинами можно обнаружить в известных соотношениях неопределенностей В.Гейзенберга, которые можно записать в следующем виде
?Р ?x >= h; (5) ?Е ?t >= h; (6)
Эти соотношения неопределенности говорят о том, что невозможно одновременно с высокой точностью определить значения импульса частицы ?Р и координаты частицы в пространстве ?x, а также невозможно одновременно с высокой скоростью определить значения энергии частицы ?Е и момент времени или координаты частицы во времени ?t.
И опять мы видим аналогию во взаимозависимости ?Р и ?x (5) и во взаимозависимости ?E и ?t (6)
Известно, что Закон сохранения Импульса следует из однородности Пространства, а Закон сохранения Энергии следует из однородности Времени. И снова мы видим явную не только формальную, но и сущностную и смысловую аналогию между двумя важнейшими физическими величинами импульсом Р и энергией Е, не говоря уже об аналогии многих свойств Пространства и Времени.
Известно импульс в физике также называют количеством движения, в данном случае количества движения частицы в пространстве. Используя метод аналогии мы можем дать второе определение энергии. Энергия является физической величиной, которая определяет количество движения частицы, но только уже не в пространстве, а во времени. Обратите внимание импульс частицы теснейшим образом связан с длиной волны частицы и, соответственно, с определенным интервалом пространства, на который частица перемещается в пространстве в каждом цикле движения частицы в пространстве., а энергия частицы теснейшим образом связана с периодом частицы и, соответственно, с определенным интервалом времени, на который частица перемещается во времени в каждом цикле движения частицы во времени.
Таким образом, ИМПУЛЬС частицы – это КОЛИЧЕСТВО ДВИЖЕНИЯ ЧАСТИЦЫ В ПРОСТРАНСТВЕ, а ЭНЕРГИЯ частицы – это КОЛИЧЕСТВО ДВИЖЕНИЯ ЧАСТИЦЫ ВО ВРЕМЕНИ.
В физике Энергия определяется как единая мера различных форм движения. Однако согласитесь, что это достаточно расплывчатое определение. Так Импульс также характеризует количество движения частицы или тела в пространстве, но мы не называем Импульс Энергией. Уже давно пора дать Энергии более точное и специальное определение. И этим определением является Количество Движения частицы или материального тела во времени. Частица или материальное тело может совершать движения в пространстве, но может и не совершать или совершать незначительные движения, но при этом частица или материальное тело может обладать значительными величинами Энергии, так как частица или тело совершает движения во времени. И вот количество движения частицы или материального тела во времени мы и называем Энергией. Не следует путать данное определение энергии с так называемой «общей величиной энергии» частицы или материального тела, к которой относят и количество движения частицы или материального тела во времени и количество движения частицы или материального тела в пространстве, которое преобразовано в размерность энергии.
Еобщ^2 = E^2 + P^2 c^2; (7)
Таким же образом можно рассматривать «общую величину импульса» частицы или материального тела, квадрат которой можно определять из суммы квадратов количества движения частицы или материального тела в пространстве и количества движения частицы или материального тела во времени, которое преобразовано в размерность импульса.
Pобщ^2 = P^2 + E^2 / c^2; (8)
Существуют два качественно различных способа передачи энергии от одного материального тела другому материальному телу – в форме работы и в форме теплоты. Элементарная работа А силы F, совершаемая при перемещении dr материальной точки под действием силы F, равна скалярному произведению векторов F и dr:
A = (F dr) = F ds cosa; (9)
Иначе говоря, определенная часть энергии может рассматриваться как работа и измеряться в единицах измерения работы:
E = F L; (10)
Энергия частицы определяется в результате произведения величины силы F, которая воздействуя на элементарную частицу, сообщает ей движение в пространстве и перемещает её в пространстве на интервал L.
Рассмотрим случай движения частицы под действием силы F. Изменение величины импульса или количества движения частицы или материального тела P(2) –P(1) за промежуток времени от t(1) до t(2) равно:
P(2) – P(1) = F (t(2) – t(1)); (11)
Пусть P = P(2) – P(1) и T = t(2) – t(1), то мы получим формулу определения величины импульса или количества движения частицы или материального тела в пространстве. в которой вместо интервала пространства L рассматривается интервал времени T:
P = F T; (12)
Импульс частицы определяется в результате произведения величины силы F, которая воздействует на элементарную частицу в течении интервала времени T. Опять мы не можем не заметить явной аналогии и сходства формул (10) и (12).
Казалось бы мы могли воспользоваться методом аналогии и дать импульсу P ещё одно определение. Если энергия или количество движения частицы или материального тела E может передаваться и, следовательно, определяться как работа, совершаемая силой F при перемещении частицы или материального тела в пространстве на интервал пространства L, то значит импульс или количество движения частицы или материального тела P может передаваться и, следовательно, определяться как работа , совершаемая силой F при перемещении частицы или материального тела во времени на интервал времени T. Однако это новое определение импульса является неверным.
В действительности передача импульса от одной частице к другой частице или от одного материального тела к другому материальному телу нельзя рассматривать в форме работы, совершаемой во времени, которая была бы аналогична передачи энергии от одной частицы к другой частицы или от одного материального тела к другому материальному тела в форме работы, совершаемой в пространстве. То, что способно передавать от одной частице к другой частицы или от одного материального тела к другому материальному телу в форме работы, совершаемой во времени, является совсем иной физической величиной. Для частицы работа, совершаемая во времени A(T) характеризуется взаимозависимостью длины волны частицы ? и периода частицы Т.
A(T) = L Т; (13)
Иначе говоря, эта величина характеризуется взаимозависимостью интервала пространства L и интервала времени T, на которые перемещается частица или материальное тело в одном полном цикле движения в пространстве и во времени. Эту величину, можно назвать работой совершаемой во времени и обозначить символом Q. Работа, совершаемая во времени определяется из формулы:
Q = L T; (14)
Мы не можем не заметить явной аналогии формул (10), (12) и (14). Эти формулы можно записать в один ряд:
P = T F; (15) E = F L: (16) Q = L T; (17)
Если мы и далее будем опираться на метод аналогии, то возникают два важнейших вопроса, на которые я пока ответа дать не могу.
Первый вопрос. Если (16) можно рассматривать как работу, совершаемую в пространстве E = A(L), если (17) можно рассматривать как работу, совершаемую во времени Q = A(T), то в каких измерениях какой субстанции можно рассматривать импульс (15) , как работу. P = A(?)?
Второй вопрос. Если импульс (15) является количеством движения частицы или материального тела в пространстве, если энергия (16) является количеством движения частицы или материального тела во времени, то в каких измерениях какой субстанции физическая величина (17) является количеством движения частицы или материального тела?
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать