А.М. Жмудь: другие произведения.

Квант "действия" или квант "момента количества движения"?

Журнал "Самиздат": [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь]
Peклaмa:
Литературные конкурсы на Litnet. Переходи и читай!
Конкурсы романов на Author.Today

Продавай произведения на
Peклaмa
Оценка: 6.41*4  Ваша оценка:
  • Аннотация:
    Автор - мой отец. А.М. Жмудь

  А.М. Жмудь: КВАНТ "ДЕЙСТВИЯ" ИЛИ КВАНТ "МОМЕНТА КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ"?
  
  
   Из истории получения размерности постоянной Планка известно, что, ликвидируя так называемую "ультрафиолетовую катастрофу", Планк пришёл к соотношению для излучения:
  ( λмакс. / с ) kТ = Соnst = h, ( 1 )
  где c - скорость света в вакууме, k - постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура, λмах - длина волны излучения и h - постоянная названная его именем. В приведенном соотношении левая часть имеет размерность [время / х / энергия], что назвали "действием". Исходя из этого, для h определили размерность [см. с.] и назвали эту величину "квант действия". Но в физике не было такого понятия "действие" и, тем более, нет, не было закона "постоянства действия".
   Тем не менее, такая размерность в настоящее время является общепринятой в современной физике. Однако, после работ А.Эйнштейна по фотоэффекту, стало очевидно, что "...соображения размерности не дают обнадёживающего результата, не говоря о том, что невозможно придумать классический механизм, который дал бы формулу Е /ν = h. Это никому не удалось сделать, и законы фотоэффекта являются сильнейшим доводом в поддержку идеи Эйнштейна о квантовании энергии.
   'В дальнейшем нам станет ясно, что в формуле Е / ν = h выражен фундаментальный принцип квантовой физики, а именно имеющая универсальный характер связь между энергией и частотой: Е = hν. Эта связь полностью чужда классической физике, и мистическая константа h есть проявление не постигнутых в то время тайн природы' [1, т.4, с.43-44].
  Такое положение сохраняется в физике до настоящего времени.
   С другой стороны, принятая для постоянной Планка размерность, не совсем корректна, так как при её образовании не раскрыта размерность самой энергии. Оказывается, что определение "мистической константы" возможно, если в соотношении (1) раскрыть размерность энергии и произвести сокращения. При этом получится для постоянной Планка размерность (г. см2 /с). На такую размерности для постоянной Планка обращал внимание Бор, записав соотношение: J = mVr = h / 2pi, где m - масса, V - скорость, r - радиус орбиты. Эту размерность имеет хорошо известная в физике величина - "момент количества движения". К тому же известен и закон постоянства момента количества движения, что не маловажно для такой константы, каковой является постоянная Планка. Известно, что закон сохранения количества движения относится к важнейшим законам сохранения, справедливым для любых изолированных систем. Понятие момента количества движения широко используется в динамике твёрдого тела, а так же в электромагнитном, гравитационном и других физических полях. И, наконец, "большинству элементарных частиц присущ собственный, внутренний момент количества движения - спин" [2,с.438].
   Приняв такую размерность, постоянную Планка следовало бы назвать квантом момента количества движения.
   Основной вопрос, возникающий при этом, заключается в том, что понятие момента количества движения относится к динамике вращательного движения. Следовательно, рассматривая постоянную Планка как постоянную момента количества движения, мы должны согласиться с тем, что имеем дело с вращательным движением. Не зависимо от нашего желания такова размерность этой постоянной - г.см2 / с. Но какое это вращение? Либо оно происходит вокруг собственной оси элементарной частицы, либо это вращение вокруг некоторого центра с ненулевым радиусом?
   Некоторые авторы физических гипотез пришли к выводу, что "Точечная частица, к какой бы разновидности она ни принадлежала (какой бы массой она ни обладала), не может существовать иначе, как вращаясь по собственной орбите конечного ненулевого радиуса" [3, с.32.]
   Следовало бы отнести понятие кванта момента количества движения, прежде всего, к фотону. Фотон, как известно, весьма противоречивая частица. В соответствии с существующими понятиями он не имеет массы покоя и для него "не существует системы отсчёта, в которой фотон покоится" [2,с.826]. И в то же время он относится к стабильным частицам.
   Каким же образом может существовать стабильная частица, если она не имеет массы покоя и не покоится? Очевидно, что только в движении. Но что это за движение в то время, когда фотон ещё не излучён и, следовательно, не движется прямолинейно, но всё же существует как стабильная частица? И в этом случае стабильно существовать фотон может, только вращаясь по некоторой орбите с радиусом отличным от нуля. Допустим, что вращение происходит по окружности со скоростью V . При этом, чтобы вращение было без излучения оно должно быть резонансным. Из условия резонанса минимальная длина этой окружности должна быть равной половине длины волны: 2πRф = λ ф/ 2, где Rф - радиус орбиты.
  Отсюда Rф = λ / 4π.
   Вернёмся вновь к кванту момента количества движения. Преобразуем выражение для момента количества движения, разрешив его относительно скорости: Vф = h / 2πRфmф. Выразим в этом соотношении Rф через частоту ν = 2πw, учитывая, что Rф = V / 2πν, тогда получим: Vф = hν / mфVф.
   Перенося в полученном соотношении знаменатель в левую часть, получим знаменитое соотношение Эйнштейна для энергии фотона
  
   Е = mфVф2 = hν .
  
   Таким образом, перейдя от кванта действия к кванту момента количества движения, вполне логично получается "классический механизм, который дал бы формулу Е / ν = h".
   Следует отметить так же, что переход к моменту количества движения и принятые допущения о вращении фотона вокруг некоторого центра в состоянии "покоя" делает понятным и логически обоснованным определение спина фотона: J = h / 2π = ?.
   Рассматривая Эйнштейновские соотношения Е = mс^2 = hν, Бриллюэн отмечал, что они представляют собой "фундаментальную основу всех физических наук" и в то же время он писал: "Мы не берёмся объяснить смысл этих соотношений. Он для нас мало понятен. Ни одна теория (по крайней мере, в настоящее время) не в состоянии объяснить нам, почему эти соотношения именно такие и как их можно понять" [4, с.55, 56].
   Однако, из приведенных соотношений видно, что, переход от кванта действия к кванту момента количества движения позволяет получить Эйнштейновское соотношение в рамках классической физики и подтвердить правильность Боровского подхода к определению размерности и физической сущности постоянной Планка.
  Предложенный подход позволяет определить и массу фотона. Подставляя в соотношение mф = h /с Л величину скорости, равную скорости света в вакууме, для длины волны 5x10 -5 см получим mф = 4,417x10 -33г = 4,417x10 -36 кГ.
  В справочной литературе для этого значения длины волны приводится масса фотона (4,4x10 -36 кГ) [5].
  
   Цитируемая литература
  
  1. Берклеевский курс физики. Том 4."Наука", Москва. Физматгиз,1974г.
  2. Физический энциклопедический словарь. Москва. "Советская энциклопедия".1983г.
  3. Ф.Ж. Вильф. "Ещё раз о спине точечной частицы, формуле Эйнштейна и релятивистском уравнении Дирака" УРСС, Москва, 2000.
  4. Л. Бриллюэн. Новый взгляд на теорию относительности. "Мир". Москва,1972г.
  5. А.С. Енахович. Краткий справочник по физике. Москва, 'Высшая школа',1976г. Стр.16 .
Оценка: 6.41*4  Ваша оценка:

Популярное на LitNet.com Л.Джейн "Чертоги разума. Книга 1. Изгнанник "(Антиутопия) Д.Маш "Золушка и демон"(Любовное фэнтези) Д.Дэвлин, "Особенности содержания небожителей"(Уся (Wuxia)) Д.Сугралинов "Дисгардиум 2. Инициал Спящих"(ЛитРПГ) А.Чарская "В плену его демонов"(Боевое фэнтези) М.Атаманов "Искажающие Реальность-7"(ЛитРПГ) А.Завадская "Архи-Vr"(Киберпанк) Н.Любимка "Черный феникс. Академия Хилт"(Любовное фэнтези) К.Федоров "Имперское наследство. Забытый осколок"(Боевая фантастика) В.Свободина "Эра андроидов"(Научная фантастика)
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
Э.Бланк "Колечко для наследницы", Т.Пикулина, С.Пикулина "Семь миров.Импульс", С.Лысак "Наследник Барбароссы"

Как попасть в этoт список
Сайт - "Художники" .. || .. Доска об'явлений "Книги"