Инженерные знания

Максвелл сделал для электродинамики не меньше, чем Ньютон когда–то сделал для механики, но про заслуги второго все знают больше. Мы вместе попробуем осознать глубокий смысл работы Максвелла.

В качестве спойлеров: Именно тут сформировалось окончательное понимание электромагнитного поля, именно здесь само поле было описано как математический объект, а не как этакая мнимая физическая структура или набор шестерёнок. Максвелл предположил, что свет — это энергия и даже подошёл к логике Эйнштейна. На базе работ Максвелла свои идеи построил и Эйнштейн, но об этом, увы, мало кто знает.

⚡ Смотрим ролик. Будет интересно!

Сегодня считается, что масса объекта появляется в результате взаимодействия объекта с полем Хиггса. Теория довольно сложная и не будем сейчас её подробно разбирать. Основная идея в том, что масса - это результат взаимодействия с полем. При таком раскладе сложно понять, как связывается бесконечная масса с увеличением скорости.

Масса никогда не изменяется со скоростью. Она инвариантна. Теория относительности Эйнштейна не говорит о том, что вы становитесь массивнее по мере приближения к скорости света. Она говорит о том, что по мере того, как измеренная скорость приближается к скорости света, ваш импульс приближается к бесконечности.

Это происходит не потому, что ваша масса изменяется. Это связано с тем, что "измеренная" скорость не может описать вашу "общую скорость".

Любое измерение позволяет узнать только реальную часть того, что на самом деле является сложным процессом. Как правило, измерения измеряют только реальные для этого направления проекции.

Изменение скорости приводит к тому, что импульс растет экспоненциально, даже несмотря на то, что масса инвариантна. Дело не в том, что масса увеличивается. Просто больше импульс.

И, в общем-то, вопрос становится ещё более прозрачным, если вы попытаетесь разобраться с возможностью достижения световых скоростей безмассовыми частицами.

Самый распространенный ответ тут тоже прозвучит как: ну ведь у фотона нет массы, значит его масса не станет бесконечной. Но подставьте нулевую массу в формулу Эйнштейна и увидите, что свет якобы не обладает энергией при его нулевой массе. Однако, очевидно, что это не так.

Тут даже если опустить простое определение о квантовой природе света, которая наделяет его такими свойствами изначально, есть и простое объяснение.

Дело в том, что почему-то основную формулу E=mc2 все помнят, а вот её правильную запись с учетом относительности забывают. Из релятивистской взаимосвязи между массой, энергией и импульсом следует, что E2 = p2 * c2 + m2 * c4.

Подставим сюда нулевую массу и в итоге получим, что применительно к фотону должно получаться E = p * c. Собственно, главная часть тут - импульс.

Так что дело совсем не в бесконечной массе.

⚡ Обязательно подпишитесь на мой Telegram! Очен нужна ваша поддержка в виде подписки. Я делюсь авторскими заметками про то, как научиться изобретать понимать физику.

Мы уже как-то обсуждали и самые вонючие, и самые активные элементы на Земле. Теперь давайте поговорим про самую тяжелую материю во Вселенной, одна чайная ложка которой будет весить как товарный поезд.

Масса материи определяется двумя параметрами - плотностью и объемом. Часто плотность и объем взаимосвязаны. Но в классической формуле речь не об этом. Чем больше плотность и чем больше объем (читай как количество этого вещества), тем больше и масса. Всё довольно-таки очевидно.

Из всего этого следует, что для создания невероятной массы нужна и невероятная плотность. Невероятная плотность будет у той материи, частички которой расположились максимально близко друг к другу. В случае естественного её формирования такое расположение вряд ли возможно. А вот искусственное формирование вполне может иметь место. Нужно только давление.

Максимальное давление наблюдается внутри нейтронных звёзд. Нейтронная звезда - это вариант космического тела, который появляется после того, как обычная звезда выработала всё своё топливо. Остаётся нечто типа "каркаса" и огромная гравитация стягивает оставшийся материал к центру. При этом происходит вырождение протонов и электронов, которые разлетаются в разные стороны. Сама ткань нейтронной звезды состоит из нейтронов.

Нейтроны удерживаются рядом друг с другом посредством сильнейшей гравитации. И тут есть интересная котовасия. Нейтроны отталкиваются друг от друга, но мы-то с вами помним, что отталкиваются разноименные частицы. Тогда как нейтроны нейтральны. Почему же они "распрыгивают"?

Всё сложнее. Нейтроны имеют спин 1/2 и, следовательно, подчиняются принципу исключения Паули, что означает, что два нейтрона не могут занимать одно и то же пространство одновременно. Когда волновые функции двух нейтронов перекрываются, они ощущают сильную силу отталкивания. Поэтому, без гравитации, нейтроны бы тоже не находились рядом.

И тут интересный момент. Нейтронная материя (которую часто именуют нейтронием) претендует на самую тяжелую материю во Вселенной. В научпоп статьях часто любят писать, что одна ложка такой материи будет весить, как гора. Это действительно так.

Нейтроний может иметь плотность 4 ×10^17 кг / м3, что примерно на 14 порядков величины плотнее самых плотных известных обычных веществ. Собственно, это ответ на вопрос, поставленный в заголовке.

Но взвесить нейтроний вне нейтронный звезды или отрезать от неё кусочек, как от торта, мы не сможем. В условия отсутствия гравитации нейтроны разлетятся во все стороны. Нейтронная материя моментально распадается при обычных условиях.

Поэтому, хотя ткань нейтронной звезды и является теоретически самой плотной и тяжелой, использовать это свойство на практике невозможно. Собственно, как и определить точные значения массы экспериментальным путём.

⚡ Обязательно поддержите подпиской мой Telegram канал! Там множество интересного по теме.

Скорость света является одной из фундаментальных величин в физике и имеет важное значение. Часто связывают скорость света с работами Альберта Эйнштейна, и некоторые думают, что он буквально изобрел скорость света. Однако, история и понимание света гораздо более интересны!

Уже в древнем Египте люди рассуждали о свете как о величине, способной нести жизнь. В последующие времена этой теме уделяли внимание в научных работах. Даже сам Галилей предполагал, что свет является чем–то очень важным. Но что же это могло быть? Почему именно свет так важен?

Свет - это электромагнитное излучение, которое распространяется в виде волн. Скорость света в вакууме составляет примерно 299 792 458 метров в секунду. Это огромная скорость, которая имеет фундаментальное значение в физике. Она оказывает влияние на множество явлений, таких как оптика, электромагнетизм, теория относительности и другие области науки.

Свет играет фундаментальную роль во многих аспектах нашей жизни и в науке. Свет позволяет нам видеть окружающий мир, передвигаться и ориентироваться в пространстве. Он также является ключевым фактором в фотосинтезе растений, что позволяет им производить питательные вещества. Но есть и ещё кое–что. Это мы рассмотрим в ролике и узнаем наконец, почему именно скорость света важна и откуда её вытащили?...