Карпенко Владимир Никитович
О зависимости
ускоряющей силы,
действующей на материальную частицу в физическом поле,
от скорости
Аннотация
В работе принят нестандартный подход к выводу формул Лоренца - Эйнштейна зависимости массы от скорости материальных частиц.
В результате получены альтернативные формулы зависимости силы, действующей на ускоряемую заряженную частицу в электромагнитном поле, от скорости последней при неизменной, как это принято в классической механике, массе.
Высказывается также утверждение, что в полях, по своей физической природе отличных от электромагнитного, зависимость ускоряющей силы от скорости, действующей на материальную частицу, может иметь и другое выражение.
В работе рассматриваются известные формулы Лоренца-Эйнштейна зависимости массы от скорости (выражения для "поперечной" и "продольной" масс).
В результате нетрадиционного подхода к выяснению физического смысла указанных выражений получены альтернативные формулы зависимости ускоряющей силы, действующей на заряженную частицу в электромагнитном поле, от скорости последней при неизменной, как это принято в классической механике, массе.
В отличие от формул Лоренца-Эйнштейна, которые были затем обобщены Эйнштейном на случай нейтральных частиц, автор воздерживается от подобных обобщений полученных ими формул. Высказывается также утверждение, что в полях, отличных по своей физической природе от электромагнитного, зависимость ускоряющей силы, действующей на материальную частицу, от скорости последней может иметь и другое выражение.
Создание теории элементарных частиц в настоящее время является актуальнейшей проблемой. Однако применение идей современной физики, в том числе теории относительности, к решению проблемы не приносит успеха. Высказываются даже мнения, о пересмотре наших пространственно - временных представлений в достаточно малых областях микромира.
Если учесть, что подобный пересмотр уже был в начале нашего века (имеется в виду создание теории относительности, которая в настоящее время играет роль фундаментальной физической теории пространства-времени), то возникает закономерный вопрос: не являются ли нынешние трудности создания теории элементарных частиц в некоторой степени следствием этого пересмотра.
Рассмотрим известную формулу Лоренца-Эйнштейна изменение массы элементарной частицы с изменением скорости последней:
, (1)
где V - скорость частицы; m - масса, ускоренной до скорости V частицы; mc - масса покоя частицы; с - скорость света в пустоте.
Формула (1) получена Лоренцем и Эйнштейном исходя из принципиально различных концепций классической и релятивистской механики [1], [3].
Сам по себе этот факт говорит о том, что одно дело получить формулу, другое - раскрыть ее физический смысл. Следует отметить, что прямого вывода формулы (1) нет ни у Лоренца, ни у Эйнштейна.
Эта формула берется из уравнений движения электрона,
где она является компонентом одного из уравнений. В таком случае оказывается
под вопросом отнесения радикала 
(обозначим его через b) к массе. Ведь его можно отнести и к силе,
действующей на ускоряемую частицу.
Подтверждением правильности формулы (1) принято считать
эксперименты по определению отношения заряда частицы е к ее массе
m, т.е. измеряется отношение 
для различных скоростей частицы.
На эти эксперименты имеются ссылки и у Эйнштейна [3], а позже они были
проведены с более высокой точностью, что общеизвестно. Но ведь тот же
радикал b можно отнести не к массе, а к заряду частицы.
Ведь величина заряда ( в статике) в конечном счете характеризует силу
взаимодействия в системе заряд - заряд, по определению [2]. Видимо в
динамике (и Лоренц, и Эйнштейн при выводе формулы (1) рассматривали
ускоренный электрон) заряд величины q будет взаимодействовать с полем
как заряд величин bq, если
радикал b отнести к заряду.
По второму закону Ньютона, используя (1), можно записать:
, (2)
где F - сила, действующая на ускоряемую элементарную частицу; а - ускорение частицы.
Так как при выводе формулы (1) и в указанных выше
экспериментах по определению отношения во всем диапазоне скоростей при
ускорении частиц считается, что F=const, то можно принять:
F=F0 при V=0. (3)
Тогда, не входя в противоречие с выкладками Лоренца
и Эйнштейна при выводе формулы (1) и теоретическими основами экспериментов
по определению отношения , можно записать,
используя (2) и (3)
F0b = mca, (4)
откуда видно, что величина F0b, есть не что иное, как сила, действующая на частицу, изменяющаяся в зависимости от скорости последней.
По принятой терминологии выражение (1) является "поперечной" массой частицы. Аналогичные рассуждения можно провести и для выражения "продольной" массы, полученного Лоренцем и Эйнштейном там же [1], [3]:
. (5)
В этом случае сила, действующая на ускоряемую частицу, по второму закону Ньютона, учитывая (5), будет равна
. (6)
И опять же, так как сила F, действующая на частицу в процессе ускорения считается (по Лоренцу и Эйнштейну) не зависящей от скорости то, приняв F=F0 при скорости частицы V=0, получим из (6):
F0b3 = m0a (7)
где F0b3 - не что иное, как сила, действующая на ускоряемую частицу и зависящая от скорости.
Выражения (1) и (5) получены Лоренцем и Эйнштейном из рассмотрения движения ускоренного электрона и их обобщения на случай движения других электрически заряженных частиц являются естественным. Этого нельзя сказать об обобщении этих формул Эйнштейном на случай движения нейтральных частиц, так как в природе существуют взаимодействия, не сводимые к электромагнитным, например гравитационные. Поэтому утверждение Эйнштейна в пользу универсальности формулы (1) о том, что к любой нейтральной массе можно присоединить заряд, нельзя считать убедительным, в рамках созданной им теории.
В работах Эйнштейна нет достаточно аргументированного доказательства правомерности обобщения выражения (1), на случай ускорения частиц в полях, по своей природе отличных от электромагнитного [3]. Поэтому и формулы (4) и (7), полученные в результате нетрадиционного подхода к выводу формул (1) и (5), как считает автор, нельзя обобщать на случай ускорения материальных частиц в полях неэлектромагнитной природы.
Общий вывод можно сделать из изложенного следующий:
сила, действующая на ускоряемую материальную частицу в поле любой природы, зависит от условий ускорения (в частности от скорости) и природы ускоряющего поля. При этом масса, как и в классической механике, постоянна и не зависит от скорости.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Лоренц Г.А. Теория Электронов, М., 1953г.
2. Тамм И.Е. Основы теории электричества, М., 1957г.
3. Эйнштейн А. Собрание научных трудов, т.1-2, М., Наука, 1965 - 1966 гг.
г. Днепропетровск 16.08.79
