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科学认识、运用客观世界的基本特性(37)
(接(36))
62. 由惯性牵引运动系时空动量的变换导出:光子、声子的基本特性
本文第56节,对于位置矢量,已给出:
只有带电粒子从高能态跃迁回能态,辐射光子,才以ict表达时轴分量,而电中性粒子从高能态跃迁回能态,就是辐射声子,应以ia*t表达时轴分量,a*是所在介质状态的声速,而引力作用不发射任何静止质量=0的粒子,就实际上没有时轴分量。
时空位置矢量的时轴分量由光子传送的模长是ict。
时空速度矢量的模长v(4)为:
v(4)=((ic)^2+v(3)^2)^(1/2) =ic(1-v(3)^2/c^2)^(1/2)。
时空动量的变换,是由牵引运动速度矢各方向余弦组成的正交归一矩阵表达,导出该粒子的时空动量模长m v(4)为:
m v(4)=m0 v(4光)/(1-v(3)^2/c^2)^(1/2)。
该粒子的质量,就成为运动质量m:
m =m0 /(1-v(3)^2/c^2)^(1/2)。而有,静止质量m0。
因物体粒子的运动质量m必为有限值。
光子的3维空间速度v(3)=c,因而,光子的静止质量m0光 必然是=0。
而运动质量m光=0/0,其数值须由光子的光频率和所在介质的光速c表达为:
m光=h光频率/c^2,相应地,动量光[1线矢]=h光频率[1线矢]/ c,动能光或2个相同光子相互作用的能量,都= h光频率=动量光[1线矢]点乘c[1线矢], 光子1受光子2作用的能量=动量光1[1线矢]点乘c2[1线矢] =h光频率1c2[1线矢]/ c1,光子2受光子1作用的能量=动量光2[1线矢]点乘c1[1线矢] =h光频率2c1[1线矢]/ c2,
光子可在真空中运动,在真空中光速为c0,c= c0乘n光,n光是所在介质的光折射率。
类似地,由声子传送的,模长就应是ia*t。
物体粒子的运动质量m就应为:
m =m0 /(1-v(3)^2/a*^2)^(1/2)。
该粒子的时空动量 模 长m v(4)为:
m v(4)=m0 v(4) /(1-v(3)^2/a*^2)^(1/2)。
v(4)=((ia*)^2+v(3)^2)^(1/2) = ia*(1-v(3)^2/a*^2)^(1/2)。
对于声子,就得到:声子也应是静止质量m0声=0的粒子。
其运动质量m声=0/0,其数值就须由声频率和所在介质的声速表达为:
m声=h声频率/a*^2,
声子不能在真空中运动,以标准大气状态,p0、v0、T0,条件下的声速为a*0,a*= a*0乘n声,n声是所在介质的声折射率。
物体的速度v(3)[1线矢]可以大于声速a*[1线矢],
超声速v(3超声)[1线矢]=Ma*[1线矢],M是马赫数。
超声条件下,物体的运动质量为:
m超声=m0声/(1-M^2)^(1/2)。
v(4超声)[1线矢]=ia*[时轴]+Ma*[空轴]。
v(4超声)模长=((ia*)^2+(Ma*)^2)^(1/2)=ia*(1-M^2)^(1/2)。
该粒子的时空动量m超声 v(4超声)[1线矢]为:
m超声v(4超声)[1线矢]=m0声v(4超声)[1线矢]/(1-M^2)^(1/2)。
可见,超声速粒子的时空,速度、动量的模长,以及相应的动能,都显著地大于亚声速粒子的相应各量,而且,随马赫数,M,的增大,而急剧增大。
这正是物体在超声运动时,产生 声障、声爆、激波等现象的缘由。
所有物理量的量纲都表达该物理量的性质,由物理量的量纲就确定该物理量的性质。
对于不同的物理矢量,只要它们的量纲相同,它们就都是相同性质的物理量,因而,由不同的物理矢量的相同量纲判定,是相同性质的物理量。
对于静止质量m0不=0,的粒子,有:
时轴由光速传送的
时空速度v(4)[1线矢]=ic(1-v(3)^2/c^2)^(1/2)[1线矢]。
i标志与v(3)正交。
该粒子的运动质量m相当于:
m=m0/(1-v(3)^2/c^2)^(1/2)。静止质量=m0不=0。
时空动量相当于:
m v(4)[1线矢]=m0(v4光)[1线矢]/(1-v(3)^2/c^2)^(1/2)=icm0[1线矢]。i标志与m0v(3)正交。
相应的能量:
m v(4)^2=m0(v4光)^2/(1-v(3)^2/c^2)^(1/2)
=c^2m0(1-v(3)^2/c^2)^(1/2)。
时轴由声速传送的
时空速度v(4)[1线矢]=ia*(1-v(3)^2/a*^2)^(1/2)[1线矢]。
该粒子的运动质量m相当于:
m=m0/(1-v(3)^2/a*^2)^(1/2)。静止质量=m0不=0。
时空动量相当于:
m v(4)[1线矢]=m0(v4光)[1线矢]/(1-v(3)^2/a*^2)^(1/2)=ia*m0[1线矢]。
相应的能量:
m v(4)^2=m0(v4声)^2/(1-v(3)^2/a*^2)^(1/2)
=a*^2m0(1-v(3)^2/a*^2)^(1/2)。
(未完待续)
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