Ново извеждане на трансформацията на Лоренц и приложения


Трансформацията на Лоренц, известна още като фактор на Лоренц или гама-фактор, е величина, която описва как се променят измерванията на време, дължина и други физични свойства на обект в движение. Този израз се появява в няколко уравнения в специалната теория на относителността и е производен на трансформациите на Лоренц. Терминът произлиза от по-ранната му употреба в лоренцовата електродинамика, кръстена на холандския физик Хендрик Лоренц.

В повечето учебници трансформацията на Лоренц се извежда от два постулата: еквивалентността на всички инерционни отправни системи и инвариантността на скоростта на светлината. По-обща трансформация на пространствените и времеви координати обаче може да се изведе, използвайки само еквивалентността на всички инерционни отправни системи и симетриите на пространството и времето. Тази обща трансформация се основава на един свободен параметър с размерност на скоростта, който може да се идентифицира със скоростта на светлината (c).

Все още няма просто изведена формула за уравнението на трансформацията. Обикновено то се извежда от матрично представяне на трансформацията между две пространствени координатни системи, като времето се третира като четвърто виртуално измерение. Времето е относително само спрямо наблюдателя и живите същества, които наблюдават общи физични събития, а не спрямо самите събития. По-долу е представено алтернативно извеждане на уравненията от гледна точка на квантовата наука, тъй като това уравнение важи не само за пространствено-времевия континуум, но и влияе върху симетриите в квантовата област.

Общи основи на квантовата теория

Древногръцкият философ Платон предположил, че фундаменталната структура на физическите обекти се основава на материални правоъгълни триъгълници. Той постулира, че разностранният правоъгълен триъгълник е основата за най-леките и най-подвижни обекти, докато равностранният правоъгълен триъгълник е в основата на най-стабилните обекти. Платон обяснил разликите между обектите чрез различните комбинации от тези триъгълници, които могат да образуват правилни геометрични фигури. Освен това той предположил, че частиците могат взаимно да се трансформират, концепция, експериментално потвърдена в днешно време.

Идеята за единство на света се появява в древната философия, според която всеки отделен обект съдържа всички останали обекти, като по този начин ефективно въплъщава цялостта на съществуването във всяко свое проявление. Тази концепция се простира и до философския възглед, че разнообразието и непрекъснатостта представляват повърхностните и видими аспекти на реалността, докато под тях светът съществува като едно неразделно цяло. Следвайки това разсъждение, човек стига до заключението, че съществува универсална структура от уникална материална частица, като всеки материален обект във Вселената е проявление на тази частица.

В резултат на това всички явления са корелирани и взаимно обусловени; те представляват „мутирано“ състояние на една или повече фундаментални корелации в границите на тази уникална материална частица. Всеки материален обект може да бъде разбиран в един аспект като елементарен (или единичен), а в друг аспект като сложен (или съставен). Например, клетката, основната единица на живата материя, се счита за елементарна, но от химическа и физическа гледна точка, тя е сложна единица.

От една гледна точка, всеки обект може да се разглежда като отделна единица със своя вътрешна структура и организация. От друга гледна точка, той е просто едно от многото проявления на уникалния материален обект, който притежава външни зависимости (т.е. своята външна структура и организация). Противоречивата природа на света налага съществуването на

от три независими, взаимно перпендикулярни пространствени измерения. По този начин пространството е триизмерно, тъй като природата се придържа към принципа за минимизиране на елементите.

Концепцията за вечността на света предполага, че някои елементи трябва да бъдат запазени. Тези елементи могат спокойно да бъдат идентифицирани като трите закона за запазване, които науката недвусмислено е потвърдила: законът за запазване на енергията, запазване на импулса и запазване на масата.

Според принципа за минимизиране на елементите, материалният обект се състои от два фундаментални аспекта. Също толкова фундаменталните принципи за борбата и единството на противоположностите и принципът на прогреса предсказват неизбежно разделяне на цялото на противоположности. Това разделяне поражда противоположни сили, отразяващи едновременните тенденции на всеки обект към борба и конформизъм. Фигура 1 илюстрира модела на такъв елементарен обект.

2024 11 25 77c81938296521d70a2dg 2
Фигура 1.

В хода на квантовото време \Delta t, обектът се счита за идентичен със себе си; той се състои от два противоположни елемента с еднаква маса m_{0}, разположени по ос “x”. В същото време обаче той не е идентичен със себе си, тъй като се развива чрез различна маса, m_{0}, и m_{1}, по ос ” y ”. Следователно, във всеки даден момент от квантовото време \Delta t обектът може да бъде описан като идентичен и неидентичен едновременно. За да е валидно това твърдение, двете оси „x“ и „y“ трябва да са независими и взаимно ортогонални.

Според философската концепция за движението, обектът в даден конкретен момент от време (квантово \Delta t) заема определена позиция (идентичен със себе си, m_{0} \equiv m_{0}). В същото време, той не заема тази позиция, защото се е променил (\mathrm{m}_{1} \neq \mathrm{m}_{0}). Този принцип служи като основно изискване при моделирането на базов материален обект. Както е илюстрирано на Фигура 1, можем да изведем следното уравнение:

\overline{m_{0} \times c}=\overline{m_{1} \times V}+\overline{m_{1} \times c}

Лявата страна описва момента на движение преди развитието, докато дясната страна представя момента на движение след развитието. Тук „c“ означава максималната квантова скорост на взаимодействие на материалния обект (или взаимодействието между двата противоположни елемента на обекта). „V“ представлява скоростта на развитие по y-оста, а „u“ е скоростта на развитие по x-оста. „m_{0}“ е масата на обекта преди развитието (която е идентична със себе си), а „m_{1}“ е масата на обекта след развитието. Тази трансформация ще доведе до:

\left(m_{0} \times c\right)^{2}=\left(m_{1} \times c\right)^{2}-\left(m_{1} \times V\right)^{2}

m_{1}= \pm \frac{m_{0}}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}}= \pm m_{0} \times \frac{c}{u}

Тази формула е фундаментална в Специалната теория на относителността (СТО). Тя може да бъде изведена, като се приеме, че енергията на материален обект в покой е m_{0} \times c^{2}, предположение, което може да изглежда произволно. Горната зависимост е изведена въз основа на разумно избран модел за фундаменталния материален обект и закона за запазване на импулса.

Важно е да се отбележи, че формулата има четири решения за \pm V, които зависят от стойностите за частици и античастици, както и \pm u стойности за противоположния вътрешен импулс на движение (спинове).

Сега, нека разгледаме по уникален начин триъгълния модел на квантов обект.

2024 11 25 77c81938296521d70a2dg 3
Фиг. 2

\left(m_{1} \times u_{p}\right)^{2}+\left(m_{0} \times c\right)^{2}=\left(m_{1} \times c\right)^{2}

\left(m_{0} \times c\right)^{2}=\left(m_{1} \times c\right)^{2}-\left(m_{1} \times u_{p}\right)^{2}=m_{1}{ }^{2} \times\left(c^{2}-u_{p}{ }^{2}\right)

\frac{m_{1}^{2}}{m_{0}^{2}}=\frac{c^{2}}{c^{2}-u_{p}^{2}}=\frac{1}{1-\frac{u_{p}^{2}}{c^{2}}}

От където:

\frac{m_{1}}{m_{0}}=\frac{1}{\sqrt{1-\frac{u_{p}^{2}}{c^{2}}}}

За \mathrm{m}_{1} :

m_{1}=\frac{m_{0}}{\sqrt{1-\frac{u_{p}^{2}}{c^{2}}}}

Където \frac{1}{\sqrt{1-\frac{u_{p}^{2}}{c^{2}}}} е Лоренцовият фактор \gamma.

\gamma=\frac{m_{1}}{m_{0}}=\frac{1}{\sqrt{1-\frac{u_{p}^{2}}{c^{2}}}}

Следователно, промяната в масата на индивидуалната форма в границите на съществуващата вселена се променя според фактора на Лоренц.

Водороден атом

Нека приложим горния модел, за да изчислим зависимостите от водородния атом.

2024 11 25 77c81938296521d70a2dg 4

If \mathrm{m}_{1}=\mathrm{m}_{\mathrm{p}} (маса на протона)

и m_{0}=m_{e} (маса на електрона)

m_{p}=\frac{m_{e}}{\sqrt{1-\frac{u_{p}^{2}}{c^{2}}}}=m_{e} \times \frac{c}{V_{p}}

\frac{m_{p}}{m_{e}}=\frac{c}{V_{p}}=1.84 \times 10^{3}

V_{p}=1.63 \times 10^{7} \mathrm{~cm} / \mathrm{s}

R_{\text {atom }}=\frac{h_{p}}{m_{e} \times e^{2}}=0.529 \times 10^{-8} \mathrm{~cm}

V_{h p}=\frac{e^{2}}{h_{p}}=3.5 \times 10^{7} \mathrm{~cm} / \mathrm{s}

\bar{V}_{\text {atom }}=\frac{c \times m_{e}}{m_{p}}=1.63 \times 10^{7} \mathrm{~cm} / \mathrm{s}

    \[\widehat{V}_{\text {atom }}=\frac{\pi \times \bar{V}_{\text {atom }}}{2}=2.56 \times 10^{7} \mathrm{~cm} / \mathrm{s}\]

Заключение

Тази статия показва алтернативно извеждане на трансформацията на Лоренц, базирано на общите и индивидуалните свойства на материята. Триъгълният модел на зависимост на материята може да отвори нови врати за научни разсъждения и да обясни обикновени квантови събития. Елементарните стабилни структурни единици на материята са електронът и протонът. Показахме как този модел може да се приложи към най-фундаменталната структура на водородния атом и да изведем най-често срещаните зависимости на този атом.

Автор

Кирил Чуканов

Кирил Чуканов

Български учен и иноватор в областта на квантовата енергия с бакалавърска, магистърска и докторска степен. Основател на "General Energy International" и "Chukanov Quantum Energy, LLC". Автор на три книги и притежаващ два патента в областта на квантовата енергия.