سقوط اجسام باردار

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 444

سپاس: 221

جنسیت:

تماس:

سقوط اجسام باردار

پست توسط rohamjpl »

تصور کنید که ما با دو جسم باردار مخالف روی زمین و با فاصله از یکدیگر جدا می شویم d، با اتهامات +q، −q و توده ها m.هر دو را تا ارتفاع بالا می بریم h.با این کار ما فقط آنها را با سرعت ثابت حرکت می دهیم تا هیچ یک از بارها یک میدان الکترومغناطیسی تابشی در مجاورت دیگری تولید کند.همچنین فرض کنید که اجسام به طور همزمان بر روی قطب های بدون اصطکاک حرکت می کنند به طوری که جاذبه کولن آنها همیشه افقی است و بنابراین نقشی در آزمایش ندارد.انرژی که ما در سیستم قرار داده ایم به سادگی:$ E_{grav} = 2mgh$حالا ما دو جسم را به طور همزمان رها می کنیم و آنها دوباره به زمین می افتند.نیروی جاذبه یا وزن ، mg، بر روی هر جسم از راه دور عمل می کند hبه این ترتیب که با فرض تأثیر گرانش به تنهایی ، با انرژی جنبشی نهایی اجسام به دست خواهیم آمد:
$ KE_{grav} = 2mgh$بنابراین به نظر می رسد که همانطور که انتظار می رود تعادل انرژی داشته باشیم.ولی این آخر ماجرا نیست. هرچه اجسام باردار به زمین شتاب می گیرند ، هر کدام یک میدان الکتریکی تابشی از فاصله دور تولید می کنندd داده شده توسط:$ \mathbf{E_{rad}} = -\frac{\pm q}{4 \pi \epsilon_0c^2d}\mathbf{g}$بنابراین به هر جسم یک نیروی رو به پایین اضافی وارد می شود:$\mathbf{F_{em}} =\frac{q^2}{4 \pi \epsilon_0c^2d}\mathbf{g} $همانطور که این نیرو بر روی هر جسم از راه دور عمل می کند hسپس انرژی جنبشی اضافی اجسام هنگام رسیدن آنها به زمین به دلیل تأثیر متقابل میدان های الکتریکی تابشی آنها:$KE_{em} = \frac{2 q^2 g h}{4 \pi \epsilon_0c^2d} $به نظر می رسد ما بیش از آنچه در سیستم قرار داده ایم انرژی خود را صرف می کنیم.این محاسبه چه مشکلی دارد؟ما داریم:F=maکل نیرو F روی یکی از اجسام مجموع اجزای گرانشی و الکترومغناطیسی است:$ F = m g + \frac{q^2a}{4 \pi \epsilon_0 c^2 d}$
اگر تعریف کنیم:$ m_{e} = \frac{q^2}{4 \pi \epsilon_0 c^2 d}$سپس کل نیروی وارد بر یک جسم توسط:$ F = m g + m_{e} a$معادله حرکت بدین صورت است:$ m a = m g + m_{e} a$
بنابراین شتاب a از رابطه زیر بدست می آید$a = \frac{mg}{m - m_{e}} $:کل انرژی بدست آمده توسط جسم تحت تأثیر نیروی جاذبه و نیروی الکترومغناطیسی هنگام افت فاصله h سپس است:
$ E = F h$و$E = \left(mg + m_{e} \cdot \frac{mg}{m - m_{e}}\right)h $و$ E = mgh \cdot \frac{m}{m-m_{e}}$این انرژی بیش از انرژی استmgh که ما در وهله اول قرار می دهیم.بنابراین پارادوکس هنوز پابرجاست.PS اگر $m_e $ کوچک است پس ما داریم:$E \approx mgh + m_{e}gh $که با محاسبه اصلی من در بالا ، جایی که من شتاب را به سادگی انجام دادم مطابقت دارد g.آزمایش فکری شما با یک ایده مهم در الکترودینامیک روبرو می شود که کاملاً ضد شهودی است. میدان EM تولیدشده به عنوان تابش در اثر بار در واقع باعث ایجاد نیروی واکنش به خود بار می شود.این نیرو به عنوان نیروی آبراهام-لورنتس شناخته می شود که متناسب با نرخ تغییر شتاب شارژ است.در واحدهای SI توسط$ F_{rad} = \frac{q^2}{6 \pi \epsilon_{0} c^3} \dot{\textbf{a}}$اگر این نیرو نیز در صرفه جویی در انرژی شما گنجانده شود ، ادامه خواهد یافت.
تصویر

نمایه کاربر
ماشین زمان

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۹/۱۰/۸ - ۲۱:۵۳


پست: 40

سپاس: 6

Re: سقوط اجسام باردار

پست توسط ماشین زمان »

رهام جان، می شه واضح تر توضیح بدی؟ در ضمن، لطفاً پست هات رو درست بنویس (گاهی اوقات اشتباهات تایپی منو به اشتباه می ندازه)
من خیلی وقته که یک استدلال محکم واسه ی این پارادوکس پیدا کردم ولی ریاضیات من افتضاحه و باید فرمول بندی درست و حسابی واسش بذارم...
smile028 برای تمام زمان های آینده فقط می گم «بزودی»!

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 444

سپاس: 221

جنسیت:

تماس:

Re: سقوط اجسام باردار

پست توسط rohamjpl »

بیایید یک بار را در یک چارچوب مرجع آزادانه در نظر بگیریم. در چنین قاب ، میدان جاذبه محلی لزوماً صفر است و ذره هیچ نیرویی را تسریع یا تجربه نمی کند. بنابراین ، این شارژ در چنین قاب ازاد است. اما ، شارژ ازاد هیچ فوتونی ساطع نمی کند. به نظر می رسد یک تناقض وجود دارد. آیا بار آزادانه در حال سقوط در یک میدان گرانشی تابش می کندپارادوکس به شرح زیر برطرف می شود: وقتی بین قاب های غیر اینرسی جابجا می شوید ، تعداد فوتون ها تغییر می کند. این در واقع یک واقعیت قابل توجه است و همچنین در مورد ذرات کوانتوم ، که می تواند به صورت جفت ذرات و ضد ذرات ایجاد شود و تعداد آنها به چارچوب مرجع بستگی دارد ، صدق می کند.
حالا یک قدم به عقب لحظه ای گرانش را فراموش کنید ، زیرا اینجا بی ربط است (گرچه ما هنوز در GR هستیم). یک بار نقطه ای را تصور کنید که با توجه به فضای خالی مسطح شتاب می گیرد. اگر به قاب استراحت شارژ بروید ، یک میدان الکتریکی ثابت مشاهده می کنید. هنگامی که به قاب اینرسی برگشتید ، می بینید که میدان با زمان در هر نقطه تغییر می کند و تابش را از شارژ دور می کند.
پارادوکس یک بار در یک میدان گرانشی آشکار است تناقض فیزیکی در زمینه نسبیت عام . ذره باردار در حالت استراحت در یک میدان گرانشی، مانند بر روی سطح زمین، باید توسط یک نیروی پشتیبانی می شود برای جلوگیری از سقوط است. طبق اصل معادل سازی ، باید از ذره ای که در فضای زمان مسطح توسط یک نیرو تسریع می شود ، قابل تشخیص نیست . معادلات ماکسول می گوید که یک بار شتاب دهنده باید امواج الکترومغناطیسی را تابش دهد ، با این حال چنین تابشی برای ذرات ثابت در میدان های گرانشی مشاهده نمی شود.
با کنار هم قرار دادن این دو واقعیت اساسی نسبیت عام و الکترودینامیک ، به نظر می رسد با یک تناقض روبرو هستیم. زیرا اگر ما یک ذره خنثی و یک ذره باردار را در یک میدان گرانشی رها کنیم ، باید ذره باردار شروع به تابش کند زیرا تحت نیروی جاذبه شتاب می گیرد ، بنابراین انرژی خود را از دست می دهد و نسبت به ذره خنثی کند می شود. سپس یک ناظر در حال سقوط آزاد می تواند سقوط آزاد را از نبود واقعی نیروها تشخیص دهد ، زیرا یک ذره باردار در یک آزمایشگاه سقوط آزاد شروع به کشیدن به سمت بالا نسبت به قسمتهای خنثی آزمایشگاه می کند ، حتی اگر هیچ میدان الکتریکی آشکاری وجود نداشته باشد .به طور معادل ، می توانیم در مورد یک ذره باردار در حالت استراحت در یک آزمایشگاه روی سطح زمین فکر کنیم. برای استراحت ، باید توسط چیزی پشتیبانی شود که به آن نیروی صعودی وارد کند. این سیستم معادل قرار گرفتن در فضای بیرونی است که با سرعت 1 متر به طور مداوم به سمت بالا شتاب می گیرد و ما می دانیم که یک ذره باردار با سرعت 1متر به سمت بالا شتاب می گیرد ، چرا تابش ذرات باردار را در حالت استراحت در آزمایشگاه نمی بینیم؟ به نظر می رسد که ما می توانیم بین یک میدان گرانشی و شتاب تمایز قائل شویم ، زیرا بار الکتریکی ظاهراً فقط هنگامی تابش می یابد که از طریق حرکت شتاب می گیرد ، اما نه از طریق جاذبه.شما ممکن است در مورد آن آزمایش فکری باشید که یک ناظر در جعبه ای محصور شده است که توسط یک میدان گرانشی یکنواخت سرعت می گیرد. طبق "اصل هم ارزی" نسبیت ، هیچ آزمایشی وجود ندارد که ناظر در این جعبه بتواند فریم مرجع خود را از یک قاب بدون شتاب متمایز کند.با این حال ، قوانین ماکسول در مورد الکترومغناطیس به ما می گوید که یک ذره باردار تحت شتاب باید یک میدان الکترومغناطیسی را تابش کند (علاوه بر این در میدان کوولن در حالت استراحت است). بنابراین ، آیا ناظر موجود در جعبه نمی تواند با مشاهده تابش ساطع شده از ذره باردار ، قاب شتاب گرفته آنها را از یک قاب اینرسی تشخیص دهد؟پاسخ "نه" است.
بیایید ابتدا قاب مرجع مشاهده کننده را در کادر بررسی کنیم. در این قاب ، به نظر می رسد ذره باردار در حالت استراحت است ، بنابراین به نظر می رسد که فقط میدان کوولن معمول خود را تابش می کند. در مرحله بعدی ، بیایید قاب مرجع یک ناظر را در خارج از جعبه ، در داخل میدان گرانشی ، در حالت ایستاده پشتیبانی کنیم ، در نظر بگیریم. معادلات ماکسول تحت تحولات لورنتس ثابت نیستند ، اما این فریم ها نسبت به یکدیگر شتاب می گیرند ، بنابراین ما نمی توانیم از این عدم تغییر در اینجا استفاده کنیم.
من از ریاضیات صرف نظر می کنم ، اما شما می توانید یک تغییر مختصات (غیر لورنتس) بین این دو قاب ایجاد کنید. و هنگامی که آن را در میدان الکترواستاتیک بار در قاب متحرک آن اعمال کنید ، متوجه خواهید شد که همانطور که انتظار می رود یک بار شتابدهنده انجام شود ، در چارچوب مشاهدهگر پشتیبانی شده تابش می یابد.
اکنون همه چیز خوب و خوب است ، مشاهدهگر پشتیبانی شده تابش ذره را می بیند ، در حالی که ناظر شتاب دهنده این کار را نمی کند. اما چیزی در اینجا هنوز نوعی پارادوکس احساس می کند! منظور من این است که ناظران در چارچوب های مختلف مرجع می توانند در بسیاری از موارد اختلاف نظر داشته باشند: سرعت نسبی ، ترتیب زمانی وقایع جدا از فضا و غیره. اما چگونه آنها می توانند در مورد تابش یا عدم تابش ذره ای اختلاف نظر داشته باشند؟ مطمئناً هر کدام باید تعداد یکسان فوتون ساطع شده را بشمارند؟خوب ، همانطور که معلوم شد ، نه ، آنها نیازی ندارند.
آنچه ما را از این پارادوکس آشکار نجات می دهد ، وجود ظریف افق های رویداد است. ممکن است با اصطلاح "افق رویداد" آشنا باشید ، زیرا در مورد سیاهچاله ها صحبت می کند. خوب ، مفهوم اینجا یکسان است. در زمینه سیاهچاله ها ، یک نقطه در فضا-زمان که درون افق رویداد است ، هرگز نمی تواند سیگنالی را که در یک نقطه از فضا-زمان خارج از افق رویداد مشاهده می شود ، منتقل کند. این به دلیل انحنای شدید فضا-زمان در مجاورت سیاهچاله است. در پارادوکس ما در اینجا ، نقاطی در فضا-زمان وجود دارد که به طور مشابه ، حتی یک سیگنال نور مانند نیز نمی تواند به ناظر شتاب یکنواخت برسد.
تصور کنید که وقتی یک ناظر از شما دور می شوند ، سعی در سیگنال زدن دارید. با نزدیک شدن سرعت مشاهده گر شتاب به سرعت نور ، ممکن است هرگز یک سیگنال نور مانند که خیلی دیر ارسال می شود از خیلی دور ارسال شود. این همیشه نزدیکتر و نزدیکتر خواهد شد ، زیرا سرعت مشاهدهگر همیشه از نور کندتر است ، اما ممکن است فاصله بین سیگنال شما و ناظر به دیواره مجانبی نزدیک شود. در این حالت ، می توانید بگویید که بین نقطه فضا-زمان ارسال سیگنال و مسیر ناظر ، یک افق رویداد وجود دارد.
اگر به مسئله اصلی برگردیم ، ریاضیات اینجا کاملاً ظریف است ، اما همانطور که مشخص شد ، تمام تشعشعات اضافی حاصل از ذره باردار شتاب دهنده به گونه ای حرکت می کند که برای ناظر هم حرکت غیرقابل دسترسی باشد! یک افق رویداد به طور اجتناب ناپذیری از هم جدا می شود. و به موجب همین امر ، تناقض حل می شود. ناظر در حال حرکت فقط یک میدان الکترواستاتیک را می بیند ، و در حالی که ناظر ایستاده تابش اضافی ناشی از شتاب ذره را می بیند ، آنها آن را به صورت فشرده از ناظر متحرک می بینند به گونه ای که دیگر امیدی به مشاهده آن ندارند!
تصویر

نمایه کاربر
M_J1364@yahoo.com

نام: م. ج. معروف به گُربه ی زَبّادی

محل اقامت: تهران

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۰/۹/۲۴ - ۱۱:۴۹


پست: 1329

سپاس: 493

جنسیت:

تماس:

Re: سقوط اجسام باردار

پست توسط M_J1364@yahoo.com »

رهام جان ممکنه مسایلی که مطرح می کنی جالب باشن ولی نوع نگارشت به مقدار زیادی نامفهومه انگار که یه روبات یا Translator یه متنی رو داره از یه منبع دیگه ترجمه می کنه. اگه یه مقداری روی نگارشت کار کنی، کاربرای بیشتری متن هاتو می خونن و بازخورد بهتری می گیری. حالا گذشته از اینا تو خودت به راه حلی که برای پارادوکس ذرات باردار در میدان گرانشی ارائه شده و خودت هم در آخر پستت بهش اشاره کردی (همون قضیه ی افق رویداد) اعتقاد داری؟ می خوام نظر شخصیتو بدونم. از طرف دیگه، به نظرت معقوله که تعداد فوتون ها یا ذراتِ دیگه وابسته به نوع چارچوب (شتابدار یا لخت) باشه؟ اگه جوابت به هر دوتا سؤال مثبته، فکر نمی کنی که ابهام خودت هم که توی پستِ اوّلت گذاشتی ممکنه به طریقی مشابه جواب داده بشه؟

البته من آزمایش فکریت رو درست متوجه نشدم ولی مثلاً ممکنه یکی ادعا بکنه که اون میدانِ $\mathbf{E_{rad}}$ در حالت برگشت، ممکنه مثلاً یه میدان مغناطیسی متناظر $\mathbf{B_{rad}}$ رو هم تولید کنه که به بارهای متحرک در اون، نیروی لورنتسی برابر و در جهت عکسِ $\mathbf{F_{em}}$ وارد می کنه که ممکنه بتونه اثر نیروی ناشی از $\mathbf{E_{rad}}$ رو بر روی بارها خنثی کنه. نمی خوام پارادوکستو دقیق تحلیل یا حل کنم، فقط می خوام گوشزد کنم که پیدا کردن پارادوکس توی مسایلی که با نسبیت عام درگیر میشن به مراتب پیچیده ترن و حتی ممکنه سالیانِ سال بلاتکلیف باقی بمونن. به نظر من، اصلِ همون پارادوکس ذرات باردار در میدان گرانشی هم به درستی حل یا توجیه نشده. البته پارادوکسی که خودت مطرح کردی رو اگه بتونی شفافتر و ساده تر و با رسم شکل توضیح بدی ممکنه ارزش بررسی رو داشته باشه. (از این نکته هم مطمئن شو که از ریاضیات یا مفاهیمِ فیزیکیِ پیچیده ای صرف نظر نکردی)

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 444

سپاس: 221

جنسیت:

تماس:

Re: سقوط اجسام باردار

پست توسط rohamjpl »

شما به http://repositorio.unicamp.br/bitstream ... 100012.pdfوhttps://arxiv.org/pdf/physics/0506049.pdf مراجعه کنید.
من ابتدا عنوان کنم رشته من فیزیک نیست ومن هوافضا میخونم و با فیزیک نیوتنی وClassical physicsسر کار دارم.لذا درک فهم کاملی از نسبیت و کوانتوم ندارم فقط در حد مطالعه همین را میدونم. اصل هم ارزی: اگر آسانسوری در حال سقوط آزاد در یک میدان گرانشی همگن (هَمگِن یک ویژگی است که اندازه‌گیری آن در هر نقطه‌ای از فضا به نتیجه‌ای یکسان منجر شود یایک خاصیت (یا قانون) همگن با جابه‌جا شدن ما (یا با عوض کردن مبداء مختصات) تغییر نمی‌کند) باشد؛ چهارچوب مربوط به آسانسور خود را یک مرجع لخت(دستگاهی است که در آن قانون اول و دوم نیوتون معتبر هستند، یعنی دستگاه مختصاتی که دارای شتاب نیست وتمام فریمهای اینرسی نسبت به یکدیگر در حالت حرکت ثابت و مستقیم قرار دارند . شتاب سنج در حال حرکت با هر کدام از آنها شتاب صفر را تشخیص دهد) خواهد دید.معادله ژئودزیک می گوید(مربوط به فضا در ریاضی و انواع ان مانندفضای متریک (Metric Space)فضای منیفولد (Manifolds Space)فضای باناخ (Banach Space)فضای هیلبرت (Hilbert Space)( ذره‌ای که هیچ نیروی غیرگرانشی خارجی به آن وارد نشود، نوع خاصی از ژئودزیک است. به عبارت دیگر ذره در حرکت یا سقوط آزاد همواره در راستای یک ژئودزیک حرکت می‌کند.)که دانش ریاضی و فهم کامل از فضا ها و درک از نسبیت را میخواهد .
در نسبیت عام گرانش عنوان مثال مسیر سیاره‌ای که به دور یک ستاره می چرخد تصویری از یک ژئودزیک فضازمان چهاربعدی به دور ستاره در یک فضای سه بعدی است.که انرژی جرم مسیر طبیعی ژئودزیک خود را از طریق فضا-زمان دنبال می کند ، اما جرم فقط در صورت مقاومت در برابر آن مسیر ژئودزیک طبیعی ، از طریق جستجوی نیرو قابل اندازه گیری است. وقتی یک جسم را به شکلی شتاب می دهید که خاصیت اینرسی ماده را بپذیرد (جسمی که در برابر مسیر ژئودزیکی طبیعی خود در برابر فضا-زمان مقاومت می کند) مانند ... نیروی هل دادن به عقب ما هنگام شتاب گرفتن در اتومبیل ، باید در نتیجه مقاومت اشیا به منابع گرانشی در سراسر جهان (و زمین نیز مقاومت می کند).اصل هموردایی عام: قوانین فیزیک باید برای تمام ناظرها یکسان باشد.یک ذره باردار در نظر بگیرید که در یک میدان گرانشی یکنواخت در حال سقوط آزاد باشد.حالا دو چهارچوب به نام های roham1 and roham 2رو هم در نظر بگیرید.چهارچوب roham1 چهارچوبیه که در اون ذره باردار ساکن هست ، به عبارتی همراه با ذره درحال سقوطه.چهارچوب roham2 که نسبت به میدان گرانشی ساکنه و مشاهده می‌کنه ذره در حال سقوط آزاده.اroham1 ادعا میکنه که مرجع لخته. (ب هم باتوجه به اصل هم‌ارزی این ادعای roham1 رو تایید میکنه.چون در این چهارچوب ذره ساکنه پس نباید شاهد تابش از ذره باشیم.اما چهارچوب roham2 ادعا می‌کنه که چون ذره در حال شتابه پس باید تابش کنه.اگر شما روی زمین قرار گرفته باشید و توپی را از ارتفاع مشخصی رها سازید، توپ با شتابی مشخص به سمت زمین حرکت می‌کند. حال فرض کنید در فضاپیمایی در فضای تهی قرار گرفته‌اید. در این حالت اگر توپ را رها کنید، در محل خودش باقی می‌ماند. اما اگر فضاپیما شتاب داشته باشد، با رها کردن توپ می‌بینید که به صورت شتاب‌دار در خلاف جهت شتاب فضاپیما به حرکت در می‌آید.
یا شما فرض کنید دو اتاق یکسان و بدون پنجره وجود دارد ، یکی روی زمین و دیگری روی یک سفینه فضایی با سرعت 9.8 متر بر ثانیه (شتاب ناشی از جاذبه زمین) شما در یکی از آنها هستید و می توانید هر آزمایش مکانیکی را که دوست دارید انجام دهید به شرطی که به هیچ وجه به شکل و فرم بیرون زدن در اتاق نباشد.متأسفانه هر آنچه را که امتحان کنید نمی توانید تعیین کنید که در کدام اتاق قرار دارید زیرا آزمایشات در هر دو اتاق نتایج یکسانی به همراه خواهد داشت.با این حال یک اتاق شتاب گرانشی و دیگری شتاب اینرسی را تجربه می کند. اصل معادل سازی به ما می گوید که این دو چیز برابر هستند ، یا همانطور که انیشتین گفت: "نتیجه هر آزمایش محلی غیر گرانشی در یک آزمایشگاه که به طور آزاد سقوط می کند ، مستقل از سرعت آزمایشگاه و مکان آن در زمان-زمان است."
بیان مینکوفسکی بستری از فضا زمان را توصیف می‌کند که تحت گرانش قرار نگرفته است. این در حالی است که یک جرم، فضا و زمان اطرافش را خم می‌کند. ارتباط بین فضای تخت مینکوفسکی و فضای خمیده ناشی از وجود جرم، با استفاده از نسبیت عام قابل توصیف است. فرمول‌بندی ریاضیاتی نسبیت عام، تحت عنوان تانسور متریک یا تانسور متریک انیشتین شناخته می‌شود. البته هندسه ریمانی نیز می‌تواند این فضا زمان را توصیف کند. که نحوه تغییر هر نوع میدان، طول، هندسه و فاصله بین نقاط را در فضای خمیده فرمول‌بندی کرده است.
سوال اصلی اینه که آیا ذره تابش می‌کنه یا نه؟ در چنین قاب ، میدان جاذبه محلی لزوماً صفر است به ذره نیرویی وارد نمیشه. آیا بار آزادانه در حال سقوط در یک میدان گرانشی تابش می کند.پارادوکس به شرح زیر برطرف می شود: وقتی بین قاب های غیر اینرسی جابجا می شوید ، تعداد فوتون ها تغییر می کند. این در واقع یک واقعیت قابل توجه است و همچنین در مورد ذرات کوانتوم ، که می تواند به صورت جفت ذرات و ضد ذرات ایجاد شود و تعداد آنها به قاب مرجع بستگی دارد ، صدق می کند. یک بار نقطه ای را تصور کنید که با توجه به فضای خالی مسطح شتاب می گیرد. اگر به قاب استراحت شارژ بروید ، یک میدان الکتریکی ثابت مشاهده می کنید. هنگامی که به قاب اینرسی برگشتید ، می بینید که میدان با زمان در هر نقطه تغییر می کند و تابش میکند.در حضور جاذبه قضیه کاملاً مشابه است. برای نتیجه گیری ، کلیدهای بین قابهای غیر اینرسی یک میدان الکتریکی ساکن را متغیر می کند و مربوط به تابش است. فرض کنید در میدان گرانشی یک بار ثابت وجود دارد آیا تابش می کند؟ اگر از اصل هم ارزی استفاده کنیم ، به نظر می رسد که تابش خواهد یافت ، زیرا میدان گرانشی معادل یک قاب شتاب دهنده است. از این رو بار ثابت در یک میدان گرانشی معادل یک بار شتاب دهنده در یک میدان گرانشی صفر است. بنابراین باید اشعه ساطع کند. برخی از فیزیکدانان می گویند ، این اتفاق نخواهد افتاد. این یک پارادوکس واقعی است که اصل هم ارزی را به چالش می کشد. در مرحله دوم یک موشک بدون بار را در نظر بگیرید که با سوزاندن سوخت شتاب گرفته . فرض کنید برای به دست آوردن شتاب 1 متربر مجذور ثانیه ما از یک کیلوگرم سوخت استفاده کرده ایم. چه مقدار سوخت برای شتاب موشک شارژ شده باید استفاده کنیم؟ کمتر از 1 کیلوگرم سوخت یا بیشتر از 1 کیلوگرم سوخت؟ اگر ذره باردار تشعشع کند ، موشک دوم به سوخت بیشتری نیاز دارد. اما برخی محاسبات فیزیکدان نشان می دهد که ما به همان مقدار سوخت نیاز داریم؟ یک پارادوکس وجود دارد! ، در مورد انرژی چطور؟ تفاوت موشک شارژ شده و بدون بار چیست؟ تصویر
بگذارید یک آزمایش ساده در مورد بارها ، شتاب ، تابش و گرانش انجام دهیم. یک ناظر اینرسی را در نظر بگیرید ، در فضای آزاد شناور است. حالا یک ذره باردار به تصویر اضافه کنید ، با شتاب دور از ناظر شتاب می گیرد . با توجه به دانش فیزیک فعلی ما ، این شتاب باید تابشی الکترومغناطیسی را از بار شتاب گرفته شده تولید کند ، که توسط ناظر قابل مشاهده است . (به فرمول لارمور ، میدان الکترومغناطیسی یک بار شتاب مراجعه کنید ). حال بیایید به یک مشاهده گر دیگر فکر کنیم که با ذره باردار شتاب می گیرد. با استفاده از اصل معادل سازی اینشتین در این سیستم ′و ، می توانیم شتاب را به "ایستادن در یک میدان گرانشی یکنواخت" تبدیل کنیم. پس از این تحول ، یک مشکل جدی بوجود می آید. اگر بار هنوز تابش می کند ، این یک نقض مستقیم قانون بقا در انرژیبوجو میاد : ما فقط می توانیم صفحه های خورشیدی را در اطراف این بار تابشی قرار دهیم واز انرژی نامحدود رایگان تولید کنیم. ، این بدان معناست که ما فرض اشتباهی را در جایی از زنجیره قبول کرده ایم: به نظر نمی رسد که از آنجا که هم فرمول لارمور و هم اصل معادل سازی انیشتین توضیحات معتبری از پدیده های طبیعی تأیید شده اند. با این حال، یکی دیگر از فرض پنهان ما را ساخته اند وجود دارد: این است که "اگر برخی از تابش قابل مشاهده توسط ناظر یک است ، پس از آن نیز قابل مشاهده توسط ناظر دوم هست.. زیر سوال بردن این فرض امری پوچ به نظر می رسد زیرا به هر حال تابش یک جسم باید مستقل از حالت ناظران باشد. "به نظر می رسد بررسی ما در مورد ذرات باردار در یک زمینه گرانشی نشان می دهد که ما همیشه می توانیم یک سیستم مختصات (حداقل به صورت محلی) پیدا کنیم که با توجه به آنها یک ذره باردار (در یک لحظه خاص) تابش نمی کند - حتی اگر این ذره باشد در آن لحظه با توجه به برخی دیگر از مختصات سیستم تابش می کند. "تصویر
تناقض مربوط به تابش بار در یک میدان گرانشی را می توان با استفاده از الکترومغناطیس کلاسیک یا در الکترودینامیک کوانتوم حل کرد. در الکترودینامیک کوانتوم جالب است زیرا به طور مستقیم نشان می دهد فوتون های به اصطلاح "مجازی" قابل مشاهده هستند. تناقض این است: این یک اصل شناخته شده از الکترومغناطیس کلاسیک است که یک بار شتاب گرفته از آن تابش می کند ، اما ما مشاهده می کنیم که یک ذره باردار در حالت آرام در سطح زمین تابش نمی کند ، علیرغم این واقعیت که دارای یک نسبت شتاب بالا به سمت مناسب است به یک چارچوب مرجع اینرسی یک ذره باردار ، در حال سقوط آزاد در یک میدان گرانشی ، توسط یک ناظر ثابت روی زمین تابیده می شود. تصور می شود که باید انرژی خود را از دست بدهد و در مقایسه با ذره خنثی که آزادانه سقوط می کند ، کند شود. اما اگر چنین شود ،سپس یک ناظر در حال سقوط آزاد با ذره باردار قادر خواهد بود که سقوط آزاد در یک میدان گرانشی را از حرکت اینرسی در فضای زمان مسطح تشخیص دهد ، هم از تغییر حرکت و هم از حضور تابش. اگر چنین بود ، اصل معادل سازی را نقض می کرد..پس مشکل کجاست.
این را می توان با تفکر دقیق تر در مورد نحوه توصیف معادلات ماکسول از تابش ، درک کرد. موج الکترومغناطیسی راه حل معادلات ماکسول است. آنچه به عنوان تابش می بینیم در واقع نوسان در میدان الکترومغناطیسی است. اگر مشاهده کننده و شارژ در حال جابجایی باشد ، خواه از نظر پشتیبانی یا در سقوط آزاد ، یا حتی در حرکت نوسانی باشد ، هیچ تغییری در میدان الکترومغناطیسی مشاهده نمی شود (برای تقریب نزدیک. تجزیه و تحلیل دقیق نشان می دهد تحولات بین این دیدگاه ها توسط Rohrlich F.، 1965، Classical Charged ذرات، آدیسون-وسلی). بنابراین ، هیچ اشعه ای دیده نخواهد شد. اگر ناظر توسط سطح زمین پشتیبانی شود و بار در حال سقوط آزاد باشد ، تغییراتی را در میدان الکترومغناطیسی مشاهده می کند. اگر شارژ پشتیبانی شود و مشاهده گر در حال سقوط آزاد باشد ، مشاهده کننده تغییرات مشابهی را در میدان الکترومغناطیسی مشاهده می کند.
در هر دو مورد تغییرات به نظر تابش می رسند ، اما اگرچه شکل ظاهری یکسان است ، اما برای بار اینرسی انرژی "تابش" آشکار از نیروی شتاب دهنده ناظر است نه از بار. علت تناقض این است که توصیف تشخیص فوتون ها به عنوان "تابش" گمراه کننده است. تغییر در میدان الکترومغناطیسی ناشی از شتاب یک بار می تواند دور شود. این تفاوت اساسی با تابش لامپ دارد ، جایی که بارهای زیادی به طور متفاوتی حرکت می کنند. حرکت آن بارها را نمی توان از طریق انتخاب مناسب قاب مرجع تغییر داد.
این پارادوکس که از منظر الکترودینامیک کوانتوم مشاهده می شود ، واقعی یا مجازی بودن فوتونهای میدان الکترومغناطیسی را روشن می کند. یک بار توسط فوتون های حاوی انرژی میدان الکترومغناطیسی تولید شده توسط بار احاطه شده است. اگر ناظر نسبت به بار شتاب نگیرد ، این فوتون ها قابل مشاهده نیستند. برخی نویسندگان آنها را مجازی توصیف کرده اند. شتاب ناظر نسبت به بار وضعیت برخی از فوتون ها را در این زمینه تغییر می دهد. قابل مشاهده می شوند. مشاهده این فوتون ها به هیچ وجه رفتار بار را تغییر نمی دهد ، اما نشان می دهد که کلمه "مجازی" هنگام استفاده بر روی فوتونهایی که میدان الکترومغناطیسی را به کار می برند ، گمراه کننده است...
شما اگر نظر خاصی دارید بگویید ممنون میشم .
تصویر

ارسال پست