Физика. Порядок вещей, или Осознание знаний

Квант, излученный вперед, будет иметь энергию

E?=???=?? * (1+ v /c)

и импульс

p?=??? / c=?? * (1+ v / c) / c.

Квант, излученный назад, будет иметь энергию

E? =??? =?? * (1— v / c)

и импульс

p?=??? / c =?? * (1— v / c) / c.

При этом импульсы квантов направлены в противоположные стороны.

Важно здесь подчеркнуть, что это один и тот же процесс, но с точки зрения разных наблюдателей. Один наблюдатель покоится относительно излучающего тела, а второй – движется.

Подсчитаем баланс энергии и импульса для второго случая.

Потеря энергии в системе координат, где излучатель имеет скорость v, равна

?E? = E? + E? = ?? * (1 + v / c) + ?? * (1 – v / c) = 2?? = ?E,

т.е. она такая же, как и в системе, где излучатель покоится (см. формулу (9)). Но потеря импульса в системе, где излучатель движется, не равна нулю, в отличие от системы покоя:

?p? = p? – p? = ?? * (1 + v / c) / c – ?? * (1- v / c) / c = ??v / c

 + ??v / c

 =

= (2?? / c) * v / c = ?E * v / c

 (10)

Движущийся излучатель теряет импульс ?E * v / c

 и, следовательно, должен, казалось бы, тормозиться, уменьшать свою скорость.

Но в системе покоя излучение симметрично, излучатель не меняет скорости. Значит, скорость излучателя не может измениться и в той системе, где он движется. А если скорость тела не меняется, то как оно может потерять импульс?

Чтобы ответить на этот вопрос, вспомним, как записывается импульс тела массой m:

p = mv

– импульс равен произведению массы тела на его скорость.

Если скорость тела не меняется, то его импульс может измениться только за счет изменения массы:

?p = ?mv

Здесь ?p – изменение импульса тела при неизменной скорости, ?m – изменение его массы.

Это выражение для потери импульса надо приравнять к выражению (10), которое связывает потерю импульса с потерей энергии. Мы получим формулу

?E * v / c

 = ?mv

?E / c

 = ?m

или

?E = ?mc

,

которая означает, что изменение энергии тела влечет за собой пропорциональное изменение его массы.

Отсюда легко получить соотношение между полной массой тела и полным запасом энергии:

E = mc

»

Но, во-первых, в следствие конечности скорости света наблюдатель получает искажённую информацию о реальной физике наблюдаемых объектов и процессов. Степень искажения определяется скоростью света, скоростью относительного движения объекта и наблюдателя и рассчитывается в соответствии с эффектом Доплера.