Баллистическая теория Ритца и картина мироздания - [21]

, а их масса — m, то

p = mV.

Частота попаданий в площадку S, перпендикулярную потоку частиц, находится как

n = kVS,

где k — концентрация частиц в потоке, а V — скорость их потока. Отсюда

F = np = kV²Sm.

Для электрона в потоке реонов (от неподвижного электрона) скорость частиц V=c, а S — площадь поперечного сечения электрона, откуда

F = np = kcSp = kc²Sm.

С удалением от электрона концентрация k выстреленных им реонов убывает пропорционально квадрату расстояния (Рис. 11). Отсюда, как выяснили выше, и следует закон Кулона: сила F отталкивания электронов спадает, пропорциональна квадрату расстояния между ними (§ 1.4).

Рис. 11. Один электрон действует на другой через посредство выстреливаемых им реонов R, воздействие которых спадает вместе с их концентрацией k пропорционально квадрату расстояния.

Так теория Ритца объясняет силу электростатического взаимодействия зарядов. Ну а магнитные силы возникают, как известно, от движения электрических зарядов. Физики говорят, что в зависимости от движения зарядов их электрическое поле преобразуется в магнитное и наоборот (поэтому говорят об электромагнитном поле, считая электричество и магнетизм лишь различными его проявлениями). Но как происходит этот переход, почему его вызывает движение зарядов, и что вообще такое магнетизм, современная физика объяснить не может. Теория же Ритца даёт на это простой и ясный ответ.

Выше было показано, что два неподвижных заряда взаимодействуют с силой F= kc²Sm. Теория Ритца предсказывает изменение этой силы при сближении зарядов. Если один заряд движется, закон Кулона оказывается не вполне точен, что связано с конечной скоростью света, реонов, переносящих электрическое воздействие. В самом деле, пусть электрон, испускающий реоны, покоится, а другой движется ему навстречу со скоростью v. В таком случае скорость потока V, с которой реоны ударяются об электрон, согласно классической механике, будет равна уже не c, но V=c΄=c+v. Соответственно вырастет и импульс, передаваемый реонами электрону и частота их ударов, а, в конечном счёте, и сила отталкивания одного электрона другим. Из-за увеличения скорости V встречного потока реонов от c до c΄=c+v получим F= k(c+v)²Sm. Сила вырастет по сравнению с той, что испытывали бы покоящиеся заряды на том же удалении. Напротив, расхождение зарядов уменьшит эту силу. Именно это небольшое изменение силы электростатического взаимодействия и воспринимается нами как магнитное воздействие. Причину этих изменений поясняет баллистическая модель: броневик, расстреливающий неподвижную мишень, увеличивает свою огневую мощь, когда быстро едет навстречу цели (Рис. 12). Ведь при движении к мишени растёт частота ударов и скорость пуль, а значит и сила ударов по мишени: пули барабанят по мишени чаще и сильнее. Ещё заметней будет эффект для пулемёта, установленного на самолёте, скорость которого уже сравнима со скоростью пуль.

Рис. 12. Подобно огневой силе движущегося броневика, повышена сила F взаимодействия сближающихся со скоростью v зарядов за счёт выросшей скорости c'=c+v и частоты ударов реонов R.

Далее рассмотрим заряженную нить и возле неё в т. O заряд q. Сила отталкивания заряда от нити

F= qτ/2πε₀r,

где τ — линейная плотность заряда нити, r — расстояние от заряда до нити, а ε₀ — электрическая постоянная. Сила же взаимодействия заряда с малым участком нити M длиной dl, имеющим заряд τdl, даётся законом Кулона

F = qτdl/4πε₀OM².

Перпендикулярная нити составляющая этой силы выразится через углы φ и dφ как

F_у= qτcos(φ)dφ/4πε₀r (Рис. 13).

Найдём, как изменится сила при движении заряда параллельно нити со скоростью v. По отношению к движущемуся заряду встречные реоны будут иметь скорость c΄ отличную от c за счёт векторного вычитания из c скорости v заряда. И направлена скорость c΄реонов будет уже не вдоль MO, а вдоль M΄O (ту же природу имеет звёздная аберрация — отклонение световых лучей, вызванное движением Земли, § 1.9). Из треугольника скоростей OMM΄:

c΄= [c²+v²–2cvsin(φ)]^1/2

или, разлагая в ряд и считая v/c малым, получим

c΄≈ с[1–sin(φ)v/c+(v/c)²cos²(φ)/2].

Соответственно меняется и сила:

F΄=F(c΄/c)².

Но, поскольку сила меняет и направление (F΄ действует вдоль c΄), то интересующая нас составляющая F_у изменится в несколько меньшей степени:

F_у΄= F_у(c΄/c) = [1–sin(φ)v/c+ (v/c)²cos²(φ)/2]cos(φ)dφqτ/4πε₀r.

Остаётся найти суммарную силу воздействия на заряд со стороны всех элементов нити, проинтегрировав F_у΄ в пределах φ от — π/2 до +π/2. В итоге, полная сила

Fу΄= (1+v²/3c²)qτ/2πε₀r= qτ/2πε₀r+v²qτ/6πε₀rc².

Первое слагаемое — это сила взаимодействия нити с покоящимся зарядом, а второе — это прибавка к ней, возникшая за счёт движения. Итак, движение заряда со скоростью v вдоль нити вызывает рост силы отталкивания (или притяжения) на величину v²qτ/6πε₀rc².

Рис. 13. Проекция F'_y силы отталкивания заряда элементом длины dl бесконечной заряженной нити меняется при движении заряда пропорционально скорости c' реонов относительно него.

Этот результат имеет весьма важные последствия. Рассмотрим два параллельных проводника с сонаправленными токами. Поскольку ток в металле создаётся движением электронов, заменим каждый проводник движущейся отрицательно заряженной нитью (Рис. 14). У первой нити линейная плотность заряда