Размышления про фотоны, чёрные дыры и СТО

      
   Фотон (от др.-греч., род. пад., "свет") — элементарная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле — света). Это безмассовая частица, способная существовать в вакууме только двигаясь со скоростью света. Электрический заряд фотона также равен нулю.Что-то вот уже второй день подряд ко мне упорно приходят мысли о свете или, точнее, о фотонах...
       Современные физики считают, что фотоны не обладают так называемой "массой покоя". У фотонов  нет вещественной массы потому, что они перемещаются в пространстве  со скоростью света, которая считается принципиально предельной возможной скоростью перемещения всего в пространстве  и передачи любых сигналов от одного объекта к другому. Это сейчас основной абсолютный закон природы.
       Если бы у фотонов была масса "покоя" (так говорить про фотон абсурдно, поскольку фотон может находится только в состоянии "движения") , то она, согласно специальной теории относительности (СТО) Эйнштейна и преобразованиям Лоренца, при скорости света стала бы бесконечной:

                m = m(покоя)/корень квадратный из (1-v2/c2),                (1)               

m стремится к бесконечности, когда скорость объекта (v) приближается к скорости света (с).
       До недавнего времени физики думали, что и масса нейтрино равна нулю и эти частицы перемещаются со скоростью света.  За открытие нейтринных осцилляций, показывающих, что нейтрино имеют массу в 2015 году присудили  Нобелевскую премию по физике  канадцу Артуру  Макдональду и японцу Такааки Кадзита.
       Так что же такое "масса покоя"? Учёные зачастую придумывают различные слова (имена)  для удобства логических или математических построений, для обозначения того, чего они не понимают по сути,  выдумывая новые сущности (забывая про "бритву Оккама"), которых, как в последствии выясняется, в природе  нет.  Примеров этого в науке множество: флогистон, теплород, эфир, жизненная сила, различные эманации и т.д.  Физики и сейчас  используют подобные понятия: "инертная масса",  "гравитационная масса", "тёмная материя",  "тёмная энергия", "чёрная дыра" и так далее.  Это нормальная практика процесса исследования, объяснения и познания нового.    Только не надо всё, что говорят "учёные", принимать за истинную истину!
        Масса покоя, по мнению физиков, - это масса (что, кстати, для настоящих учёных всё еще далеко не понятно что такое это есть; даже бозон Хиггса полностью не закрывает проблему о "массе"), которой  обладает тело, находящееся в состоянии покоя относительно выбранной исследователем системы  отсчёта (некой точки, принимаемой за покоящуюся  относительно себя, любимого).
       Когда  объект начинает  двигаться относительно этой точки, то его масса должна возрастать согласно формуле (1).
       Вопрос: этот прирост массы  будет создавать и дополнительное гравитационное воздействие на окружающие объекты?
       Или такой вопрос: фотоны создают вокруг себя гравитационное поле даже не обладая вещественной массой? 
       Неподвижный фотон представить невозможно. Природа  фотона состоит в его движении - электромагнитная волна с энергией  E = hf (h - постоянная Планка, f - частота колебания электромагнитной волны).  К фотону  абсурдно применять понятия с прилагательным "покоящийся".  И, при этом, фотон обладает "массой". Но, как сейчас считают физики, -  массой движения (физики придумали ещё одну сущность).
       Гравитация - это, по современным представлениям, есть "продукт" наличия массы у объекта. А масса тела – есть продукт наличия поля бозонов Хиггса (недавно доказали их существование и получили за это Нобелевскую премию).  В  разделении массы на два вида  явно просматривается  определённое лукавство и схоластика: масса она либо есть, либо её нет.  Независимо от Хиггса… У мысли, например, считается , что массы нет, а у всех, кого считают "материальными", масса обязательно есть. Что могут  физики сказать про "скорость" мысли? Ничего. А кто сомневается в наличии "скорости мысли"? Никто...
       Несложно логически, на уровне вполне современной физической парадигмы, доказать, что фотоны обязательно создают гравитационное поле, а значит и обладают инертной (гравитационной) массой.
       Внутри любого тела непрерывно происходит излучение и поглощение фотонов атомами, молекулами, ионами в результате переходов этих частиц с одного энергетического уровня на другой из-за взаимных столкновений, колебаний и вращений.  А масса тела, при этом,  не изменяется. Это факт. Более наглядно  можно сказать: масса галактики не изменяется, пока из неё не выходит наружу излучение или вещество или в неё не входит излучение или вещество. Это очевидный научный факт - закон сохранения энергии и массы. 
       Энергия, как показал Эйнштейн, пропорциональна массе (как её не назови):

                E =  mc2                (2)               
               
       А энергия фотона, как показал Планк, равна:

                E = hf ,                (3)
               
где   h  - постоянная Планка, энергия в джоулях умноженная на время в  секундах (или газовая постоянная делённая на число Авогадро) , а f - количество  колебаний электрического и магнитного поля (они равны)  нашего фотона делённые  на время этих колебаний в секундах (измеряется в Герцах - обратных секундах).
       Из формул (2) и (3) можно вычислить массу фотона:

                m = hf/c2                (4)

       Из формулы (1) следует, что при возрастании скорости тела  возрастает его масса и, соответственно, его  гравитационное поле. Растущее гравитационное поле, и это очевидно даже для самых продвинутых физиков в самые узкие щели своих теорий и самых задвинутых, но глубоких специалистов, должно оказывать воздействие на все окружающие тела и на само это тело. А последствия этого воздействия могут быть самыми разными и, даже, необратимыми.
       Представим себе некое тело, объект, скорость которого приближается к скорости света (каким образом это достигается,  для нас сейчас не важно,- это мысленный физический эксперимент, допустим, что это возможно).
       Масса такого тела возрастает с точки зрения  стороннего наблюдателя -исследователя, относительно системы отсчёта которого фиксируется рост скорости объекта.
       В какой-то момент возрастания  скорости тела,  его масса  достигнет величины - при его конкретных размерах, выражаемых через его радиус, - когда обязательно должен  начаться  классический  коллапс (схлопывание в точку) тела по Шварцшильду: объект станет превращаться в "чёрную дыру". Начало этой стадии (коллапса) определяется только соотношениями размеров объекта и его массы. Формула для гравитационного радиуса очень простая и очевидная:

                Rг  =  2Gm/c^2,                (5)

где G - гравитационная постоянная, с - скорость света в вакууме.
       Радиус объекта  Rг  называется  гравитационным радиусом - это такой размер, когда любой объект массой  m начинает  необратимо превращаться в чёрную дыру - в этом состоянии ничто из этого объекта, и даже свет,  в том числе, не могут выйти наружу по причине величины его гравитации.
       Наш мысленный эксперимент приводит нас к однозначному выводу, что при некоторой достаточной скорости,  любой объект может, из-за релятивистских эффектов,  достичь массы, при которой ему придётся превратиться в "чёрную дыру".  Из приведённых формул  несложно рассчитать при какой скорости, при имеющихся у объекта размерах и исходной массе покоя,  он начнёт превращаться в чёрную дыру.   
       Результат нашего мысленного эксперимента явно противоречит  основному постулату или  принципу специальной (частной) теории относительности: на движущемся прямолинейно и равномерно объекте все физические процессы должны протекать  точно так же, как и на покоящемся. Это и называется принципом относительности  или инвариантности  законов природы относительно преобразований движения.
       Если же наш объект начнёт превращаться  в "чёрную дыру" при некоторой скорости прямолинейного и равномерного движения (по достижению необходимой для коллапсирования скорости действие ускоряющей силы прекращается), то очевидно, что  этот принцип нарушится. Вы представляете себе, что такое "чёрная дыра" - в ней всё должно слиться, сплющится в одной точке всё... Практически все законы природы в чёрной дыре изменяются, деформируются, протекают совершенно не так как вне чёрной дыры. На границе сферы Шварцшильда время вообще останавливается для субъекта, находящегося на ней,  относительно  наблюдателей вне чёрной дыры.
        Ну, а все те, кто попал в чёрную дыру,  разрушаются под воздействием гигантских гравитационных  приливных сил  (А.Н.Ивашкевич "Почему взрываются звёзды".  Химия и жизнь. - 1987, №7. С.28-29).
        Наш мысленный эксперимент  однозначно указывает на проблемы и ограничения СТО.               

   


Рецензии