представлять себе электрон как простую материальную крупинку, имхо не стоит этого делать, потому, как материи, из которой сделан электрон - нет. Материя, в привычном понимании этого слова, возникает при наличии "связки" протон-электрон (атом водорода).

имхо не стоит этого делать
Я тоже стараюсь избегать представлять себе электрон крупинкой. Хотя есть примеры, где это не ведёт к ошибкам - например, можно считать (ибо так проще, как и в примере с проводником :), что электроны в обычной электронно-лучевой трубке летят подобно крупинкам заряженной материи. Так же и в любимой народом радиолампе.))

Но ведь есть и другие примеры, в них существенна интерференция электрона: облако вероятности приобретает вид пучностей и узлов, что никак не вяжется с "крупинкой". Собсно, в атоме и в других "нано-объектах" как раз картинка становится интерференционной.

Вот, кстати, я нашёл у себя в расчётах (для уч. пособия) картинки электронного облака вероятности в цилиндрическом проводнике очень малого диаметра - в этом случае пучности и узлы облака вероятности уже не усредняются (на рис. - картинки для одного электрона, т.е. в пренебрежении взаимодействием электронов между собой. Первые 4 картинки изображают состояния, отчасти аналогичные 1s, 2s и 2p-состояниям электрона в атоме; остальные - более сложные. Если состояние электрона не меняется, то можно считать, что это есть распределение плотности заряда одного электрона по сечению нано-проволоки):


Увеличить

есть примеры, где это не ведёт к ошибкам
Есть, но примеров где ведет - большинство. Встречал целые собрания сочинений, на тему, почему не уменьшается масса катода радиолампы и не меняются его химические свойства, если оттуда вылетают электроны.
В прочем, к делу это не относится, все споры связаны скорей всего с неправильно проведенными экспериментами и попытками привязать к термоэлектронной эмиссии "подкачку" электронов из эфира.

Статик Сам 3 тома Ландсберга искурил :)
Туда им и дорога :)

Требую, что бы Дума внесла в справочники, учебники и шпоргалки понятие плотность вакуума.
Programmist Оно уже есть, только выражено константами с другим названием.

Да, всё окей. Мне позвонили с Думы, пока я тут вздремнул после ужина: сказали, что уже бегут вносить в школьную программу весь 2-й том МТУ "Гравитация" (издание 1977 г.). Там на стр.42 как раз самое то:


Увеличить

Статик В разных величинах гравитации излучения одних и тех же атомов одинаковое по частоте ? А ? Чую, что разное...

Чутьё Вас не подвело.)) Эффект такой есть, измерен с высокой точностью. Интересно, что его легко предвидеть из очень простого соображения (впервые высказанного Эйнштейном) - о невозможности perpetuum mobile:

Вообразим, что у нас есть идеальный преобразователь фотона в камушек, и обратный преобразователь - камушка в фотон. Первый укреплён над поверхностью Земли на высоте h выше второго. Как устроены эти два фантастических прибора - роли не играет; главное, что сами по себе они не противоречат закону сохранения энергии.

Направим фотон лететь вверх. Энергия фотона равна его частоте, умноженной на постоянную Планка. Значит, если частота фотона не меняется, то и его энергия не меняется. Пусть поднявшись на высоту h, фотон попадает в прибор и превращается в камень с массой m. Тем самым энергия фотона превращается в энергию покоя камня mc².

Затем пусть камень падает вниз с высоты h. Тем самым к его энергии покоя добавляется кинетическая энергия, равная величине mgh. Вся эта энергия преобразуется в нижнем приборе в новый фотон - значит, его энергия на величину mgh больше, чем была у первого фотона. Новый фотон мы тоже направляем вверх, там он становится камнем, камень падает вниз и т.д. В каждом таком цикле энергия фотона (или камня) всё растёт и растёт - получился хороший perpetuum mobile :) Другими словами, получилось противоречие закону сохранения энергии. Чтобы противоречия не было, у поднимающегося вверх фотона должна соответствующим образом уменьшаться частота.

Т.е. имеет место эффект гравитационного красного смещения: если излучение испускается передатчиком вблизи источника гравитации, а приёмник находится вдали от источников гравитации, то приёмник "видит" меньшую частоту излучения, чем увидел бы от такого же передатчика, находящегося тоже вдали от источников гравитации.

Да, всё окей.
Нет, там далеко не все окей. Гипотетические 10^−29 г/см³ могут оказаться на много порядков больше, если верна квантовая теория. Так что в школьную программу пока вносить рано, да и не дай бог какой школьник сумеет извлечь энергию из вакуума. Тогда точно наступит конец света, медленный, но верный.
Строить "гравицапы" из дрелей и болгарок куда более безобидное занятие. :)

получился хороший perpetuum mobile :)
Интересный пример, но летящий вверх фотон имеет массу, а когда прибор находится далеко, то фотон до него не долетит, потеряв по дороге массу и энергию, если гравитация достаточно велика. Получается perpetuum mobile обыкновенный, т. е. неработоспособный. Возможно, что это и есть эффект гравитационного красного смещения. Никаких противоречий закону сохранения.
С другой стороны выходит так, что долетев до критической точки, фотон исчезнет и возникает вопрос, куда ушла его энергия? На изменение кинетической энергии того тела, с которого он был запущен. Опять замкнутый круг.

Вот, кстати, я нашёл у себя в расчётах (для уч. пособия) картинки электронного облака вероятности в цилиндрическом проводнике очень малого диаметра
Ага, условия методов и интерференции картинки, стробоскоп этакий.

да не парьтесь. Всё есть поле. Электрон тоже. Вся материя. Вопрос в другом. Если всё есть поле, то ЧТО его создает?
Блин, всё таки, наверное, нематериальная реальность существует. Мы видим только часть реальности. После физической смерти - целиком.

Мы видим только часть реальности. После физической смерти - целиком.

Намного более вероятно, что после смерти мы увидим то же, что каждый из нас видел до рождения, то есть: НИ-ЧЕ-ГО.

Поэтому надо сейчас глазеть на всё подряд, пока глазеется))

Если всё есть поле, то ЧТО его создает?
Можно предположить - эфир. Если эфира нет, то возникает множество противоречий, в том числе и с массой фотона. Главный вопрос на сегодняшний день, ЧТО такое эфир?

Простой опыт для позырить и подумать:

Москва, предприятие, участок пайки, ультразвуковая ванна, 40 литров воды и 40 кгц могучего ультразвука. В пучине корыта (в местах пучностей сложения волн) молодые пузырьки сбиваются в группы по 6-10 человек и бешено вращаются вокруг друг друга. А тут я, весь такой неожиданный - клац по тумблеру ВКЛ-ВЫКЛ ....и пузырьки мгновенно растворились в воде. Повторил это раз 97 или 98. На большее терпения не хватило.
Не до работы мне стало. Много думал - вдруг Создатель по тумблеру клац и ... рассосутся электроны с позитронами в толще того из чего они сделаны. Ибо ежели нет вибрации, то и нет локальных разряженных неоднородностей материи, где частичек поменьше, а скорости и длинна их пробега побольше. Примерно как место для драки в толпе. Несколько буйных машутся, а вокруг народ расступился.

ЗЫ
Кипит наш разум вакуум возмущённый... вот так кратко можно было бы описать состояние пространства вокруг нас.

Статик
А по-моему наоборот, не кипит. Когда Вы выключаете тумблер, пузырьки исчезают, но вода-то в ванне остаётся! И ванна остаётся. И остаётся, всё, что в ней плавало или было в неё погружено. Поплавок на воде даёт круги, а другой поплавок от них качается - вот аналогия для радиоволн, которую любят приверженцы эфира (но и она не объясняет статические взаимодействия, гравитацию). Попробуйте-ка выключить тумблер так, чтобы вообще весь мир исчез - не получится:)

Идея, будто материя аналогична пузырькам, непонятна, и ничего не объясняет. Она не объясняет главного: ведь материя, в отличие от пузырьков, бывает разных видов - стол, стул, молекула, атом, нейтроны, протоны, электроны, нейтрино, мюоны, пионы, кварки... и все они себя ведут совершенно по-разному, оттого и различаются на опыте! Значит, в Вашем примере материя скорее аналогична всевозможным предметам, с самыми разными свойствами, которые спокойно могут находиться в ванне с водой без всякого "ультразвука". При таком варианте, в нашей Вселенной всё нормально - рубильник давно выключен, пузырьков нет и не ожидается.

(Правда, есть нынче такие теории - будто целиком вселенные постоянно рождаются и раздуваются, как пузыри. Но тогда мы живём внутри одного пузыря; очевидно, это не то же самое, что Ваша модель.)

Shephard Если всё есть поле, то ЧТО его создает?

Большой Взрыв однажды взял да и создал поле. И с тех пор оно вот уже ~ 14 млрд. лет хорошо себя чувствует. Ведь если ВСЁ есть поле, то что могло бы его уничтожить? ))

Programmist летящий вверх фотон имеет массу, а когда прибор находится далеко, то фотон до него не долетит, потеряв по дороге массу и энергию, если гравитация достаточно велика.

Да нет, с фотоном-то дела обстоят как нельзя лучше - у него нет массы, она равна нулю. Именно поэтому фотон всегда летает с одной и той же скоростью, его невозможно остановить.

Вот, камень, да, совсем другое дело: у него есть масса. И поэтому камень, подкинутый вверх со скоростью, меньшей космической скорости, достигает некоторой высшей точки, а затем падает обратно. А фотон как ни в чём ни бывало продолжит полёт прочь от Земли со скоростью света. Вблизи Земли (на высотах, заметно меньших радиуса Земли) фотон успевает лишь чуть-чуть покраснеть. Вдали же от Земли её гравитационное поле резко ослабевает с расстоянием, так что дальнейшее покраснение улетающего фотона практически прекращается.

Да что там Земля... На Солнце и вблизи звёзд гравитация гораздо сильнее, чем у Земли, однако это не препятствует фотонам улетать от Солнца или от звёзд и долетать до наших глаз. А иначе мы бы не видели ни звёзд, ни Солнца; ведь фотоны - это свет. Вообще, расчёты и эксперименты показывают, что влияние гравитации на частоту света совсем невелико; гораздо сильнее влияет скорость источника или приёмника (эффект Доплера).

Главный вопрос на сегодняшний день, ЧТО такое эфир?
Хорошо, я подумаю.

с фотоном-то дела обстоят как нельзя лучше - у него нет массы, она равна нулю.
Это фантастика. Такое утверждение противоречит закону сохранения энергии.
В квантовой теории нулевая масса фотона - бездоказательное предположение.
Фотон – ни что иное, как одно из возможных состояний поля и ничем в этом смысле не отличается от других элементарных частиц и масса его
m = E/c^2 = hv/c^2, где h - постоянная Планка.
Само по себе покраснение фотона уже говорит о наличии массы.

Sinus
Вы так красиво пишете, что я, при вечернем прочтении ваших постов не раз засыпал :) чес слово - прямо как в конце 90-х... лекция... и наша кафедра 502 :)) Спасибо! ))

Sinus
Большой Взрыв однажды взял да и создал поле.
ну я не приверженец теории Большого взрыва.
Меня больше устраивает теория Главного Архитектора.

теория Главного Архитектора
Замечательная теория, даже таблицы умножения нет, нет и предметов для обсуждения. Респект создателям. :)

Seapass при вечернем прочтении ваших постов не раз засыпал :)
Сладких снов! :)

Programmist
Фотон – ни что иное, как одно из возможных состояний поля и ничем в этом смысле не отличается от других элементарных частиц

В указанном Вами смысле всё верно. Но формула не такая. (Хотя сам факт, что Вы взялись обдумать понятие "частица" на языке формул, я категорически приветствую и жму Вам руку! :) Вот правильная формула; она учитывает, что частица это переносчик не только энергии, но и импульса:


Увеличить

А с законом сохранения энергии всё в порядке :) Энергия улетающего от Земли фотона, как и кинетическая энергия камня, действительно должна уменьшаться, и она уменьшается, в системе отсчёта далёкого наблюдателя. У камня это проявляется в уменьшении его скорости (когда он летит вверх), а у фотона - в уменьшении частоты, измеряемой далёким наблюдателем, покоящимся относительно Земли (что бы заметить этот эффект, наблюдатель должен сравнивать частоту прилетевшего от Земли фотона с частотой своего эталонного фотона, выпущенного таким же источником.)

с законом сохранения энергии всё в порядке
В таком случае и с массой все в порядке, нет массы - нет частицы. :)

В таком случае и с массой все в порядке, нет массы - нет частицы. :)

Возможна путаница с терминами, поэтому поясняю ещё раз. Если, как Вы делаете, под массой подразумевать E/c², и понимать слова нет массы - нет частицы в смысле "нет энергии - нет частицы", то я бы согласился, но обязательно добавил бы к словам "нет энергии" ещё слова "и нет импульса".

На самом деле в современной физике принято массой частицы m называть только её массу покоя, то есть формула m = E/c² в серьёзной литературе применяется только при импульсе равном нулю (тогда в ней Е - это энергия покоящейся частицы). В общем случае частица движется, и при этом её значения энергии Е и импульса p больше, чем в состоянии покоя.

В таком, т.е. современном, понимании масса фотона равна нулю: m = 0. Это значит, что его масса покоя равна нулю, энергия покоя равна нулю, ну и импульс покоя равен нулю. Поэтому смело можно сказать, что покоящихся фотонов не бывает, ибо "нет энергии и импульса - нет и частицы".

Однако равенство массы покоя нулю не препятствует фотону в состоянии движения иметь отличные от нуля энергию и импульс: Е = pc. "Есть энергия и импульс - есть и частица!" :) И это не просто игра в слова, ибо энергия и импульс фотонов реально проявляются (измеряются) на опыте: когда фотоны, налетающие на вещество, в нём поглощаются, то вещество нагревается, т.к. оно получает от фотонов энергию. И при этом вещество испытывает давление света, т.к. оно получает от фотонов импульс. В принципе, можно получать от фотонов и отдельно импульс, без энергии: если фотоны 100% отражаются от зеркала назад, то зеркало не греется, но давление по-прежему есть, и даже оно вдвое большее, чем при поглощении (на практике, конечно, 100% отражения не бывает, но и для реальных случаев всё можно подсчитать, и ответ сходится с опытом. Впервые давление света измерил Лебедев.)

Синус дурному не учит, старается всё объяснять по-современному :) Если же не верите, то вот про то же в википедии; там неплохо написано:

1) масса (особенно см. раздел о «массе покоя» и «релятивистской массе») и
2) фотон (особенно см. там раздел "физические свойства фотона")

Более подробно про массу частиц желательно прочесть в УФН:

3) Понятие массы (Масса, энергия, относительность).

4) Свет как фундаментальная частица.
(В начале статьи - табличка основных эл. частиц и там их массы. Эта статья местами неэлементарна.)

5) Гравитация, фотоны, часы.
(А здесь уже совсем по-серьёзному про грав. красное смещение на языке ОТО).

пишИте исчо! Под музыку Жана Мишеля Жара вас читать еще тот улёт!

ПисАть рано, читать надо, а то perpetuum mobile получается, если под массой подразумевать что либо отличное от E/c^2.))

Sinus
Возможна путаница с терминами
Да, получилась путаница с понятием массы. Если считать массу неизменной (масса покоя), тогда в зависимости от скорости будет меняться импульс и энергия. В таком случае масса может быть нулевой, возможно, что и отрицательной. Вынужден согласиться, что формула с импульсом более удобна и универсальна.
Принципиально такой подход ничего не меняет, но возможностей для творчества намного больше.)

Sinus
Синус дурному не учит, старается всё объяснять по-современному :)
Не совсем про гравитацию, но из тех же "потусторонних" объяснений про энергию, так сказать...
Когда мы говорим не задумываясь о том, что, к примеру, обычный железный гвоздь холодный/горячий и пытаемся понять на физическом уровне, что же это такое, то сразу попадаем в не понятное: даже если железяку расплавить, то она так и остается на молекулярном уровне той же железякой. Электроны находятся на своих орбитах, скорость их прежняя, молекулы не рассыпаются. Так чем же физически отличается холодное от горячего? Бредней про "энергии" я уже начитался. К Вам же испытываю искреннее уважение и иногда прислушиваюсь.

Амплитудой колебаний атомов различается. Когда амплитуда превышает прочность кристаллической решётки, атомы начинают перемещаться свободно.

Alarm
Да, правильно Вам ответили. В твёрдом кристаллическом теле атомы распологаются ровными рядами (кристаллическая решётка). Такое аккуратное расположение атомов друг относительно друга обусловлено тем, что они притягиваются друг другу (силами "химической связи"). При этом они немного покачиваются из стороны в сторону в разных направлениях, каждый вблизи своего положения равновесия. Это называется - тепловые колебания кристаллической решётки.

Чем выше температура, тем больше амплитуда тепловых колебаний атомов. Кстати, тем больше и скорость движения атомов, так что в среднем энергия каждого атома действительно увеличивается с ростом температуры, это не "бредни" :) Если температура выше температуры плавления, то атомы уже не удерживаются вблизи своих положений равновесия, а движутся как попало - кристалл стал жидкостью. Но из-за притяжения друг к другу атомы ещё не разлетаются во все стороны по всему доступному объёму. Если же жидкость нагреть ещё больше, - так, чтобы температура стала выше температуры кипения, - то они разлетаются кто куда, получается пар.

Но вообще-то, это упрощённая картина. Более строгое, современное описание подобной картины даётся квантовой теорией. В частности, "силы химической связи" объясняются только в квантовой механике, а иначе не понять, из-за чего они возникают.

Sinus
Это называется - тепловые колебания кристаллической решётки.
Очень популярно об этом же ЗДЕСЬ
Не дает покоя "состав" той среды, в которой "плавают" атомы-молекулы. Понятно, что обдувая радиатор струей воздуха, мы его охлаждаем и далее, углубляясь, видим температурные колебания атомов. Ну опять не дает покоя вопрос, посредством чего, например в вакууме, происходит обмен теплом. Что именно излучает горячее тело, не теряя своей массы? Где то ранее, Вы уже описывали процесс как фотон (по сути - волна) влетая в решетку производит тепловой эффект. Чертовски интересно забраться в силы "химической связи. Но пока, насколько мне известно, эта "сила" принимается как удобная аксиома, мы знаем, что она есть, но из чего состоит - нет. Похоже, что т.н. "эфир", это на порядок более "тонкий" мир и доберемся мы туда только в будущем.

Sinus
Да нет, с фотоном-то дела обстоят как нельзя лучше - у него нет массы, она равна нулю. Именно поэтому фотон всегда летает с одной и той же скоростью, его невозможно остановить.
Допустим что это так и есть.
Да что там Земля... На Солнце и вблизи звёзд гравитация гораздо сильнее, чем у Земли, однако это не препятствует фотонам улетать от Солнца или от звёзд и долетать до наших глаз. А иначе мы бы не видели ни звёзд, ни Солнца; ведь фотоны - это свет. Вообще, расчёты и эксперименты показывают, что влияние гравитации на частоту света совсем невелико; гораздо сильнее влияет скорость источника или приёмника (эффект Доплера).
Я где то слышал что фотоны ну никак не могут оторваться от притяжения (читай гравитации) черных дыр. Асторофизики многие годы пока что безуспешно пытаются изловить хотя бы несколько фотонов от этих объектов. Получается черные дыры - исключение из правила или там действуют другие физические законы мироздания? Или гравитация все таки влияет на скорость полета фотонов особенно вблизи черных дыр?
Но как тогда быть с утверждением что у него нет массы, она равна нулю. Именно поэтому фотон всегда летает с одной и той же скоростью, его невозможно остановить.

фотоны ну никак не могут оторваться от притяжения (читай гравитации) черных дыр
Может им это не надо? И никакой гравитации тут нет, а банальное полное поглощение влетающих фотонов и отсутствие процесса образования новых? Почему и черная?

да все просто, гравитация не притягивает а приталкивает. То есть поглощает. От этого все четко ложиться в логический ряд.

SOLO
Получается черные дыры - исключение из правила или там действуют другие физические законы мироздания? Или гравитация все таки влияет на скорость полета фотонов особенно вблизи черных дыр?

wspangolin
И никакой гравитации тут нет, а банальное полное поглощение влетающих фотонов и отсутствие процесса образования новых? Почему и черная?

Чёрная дыра - объект, возможность существования которого и все его свойства предсказываются теорией гравитации Эйнштейна (ОТО - Общая Теория Относительности). Эта теория говорит, что вообще гравитация представляет собой искривление 4-мерного Пространства-Времени. Чёрная же дыра - это область настолько сильно искривлённого ПВ, что траектории любых частиц и фотонов, попавших в эту область, не смогут выйти наружу.

Законы-то мироздания внутри ЧД, вероятно, те же, что и снаружи. Во всяком случае так считается в ОТО. И как раз из уравнений ОТО с предположением, что законы физики и ОТО одинаково применимы везде, следует возможность существования таких областей ПВ, как ЧД - попасть в ЧД можно, а назад никак. Более того, ур-я ОТО показывают, что в центре ЧД находится так называемая "сингулярность пространства-времени" - в ней кривизна ПВ бесконечно велика, причём траектории всех частиц или фотонов, попавших в ЧД, неизбежно заканчиваются в этой сингулярности.

(Причём, сама сингулярность есть 1-мерный бесконечно протяжённый объект, хотя помещается она внутри поверхности ЧД, которая называется "Горизонтом Событий" и любому наблюдателю снаружи представляется чёрной сферой с конечной площадью. Таковы причуды сильно искривлённого пространства-времени. Прям почти сферический конь в вакууме :))

Говоря проще, фотон, залетевший внутрь ЧД, прямиком падает в сингулярность, и ему крышка. Вообще всё, что попадает внутрь ЧД, притягивается к сингулярности, быстро в неё падает и там мгновенно перемалывается бесконечной кривизной неизвестно во что... (К сожалению, ОТО не говорит однозначно, что может произойти внутри сингулярности.)

Но даже если мы вообразим себе супермена, который забравшись внутрь ЧД, успеет (прежде чем ему наступит крышка в сингулярности) посветить фонариком в направлении наружу из ЧД, то у фотонов, вылетевших из фонарика, всё равно нет шансов... Фотоны помчатся со свойственной им скоростью света, думая, что вот-вот они выскочат из ЧД. Однако их траектории окажутся таким образом искривлёнными внутри ЧД, что никуда они не выскочат, а грохнутся прямиком в сингулярность.

Sinus
в центре ЧД находится так называемая "сингулярность пространства-времени"
которая называется "Горизонтом Событий"
Сурово. Прям как про церковь: "это то место, где люди никогда не бывшие в Царствии Божьем, рассказывают о том, как там прекрасно, людям, которые никогда туда не попадут" :-)