⬆️
Так как частицы являются примитивными, то и взаимодействие их должно быть примитивным. Самым притивным взаимодействием в такой ситуации будет обмен квантами.
Рассмотрим случай обмена квантами противоположного направления.
Допустим частица A является фотоном и состоит из 100 квантов, направленных вправо (m=100, m0=0, v=C). В каждый момент времени она передвигается вправо. Допустим она встречается с частицей B – фотоном, передвигающимся в противоположном направлении. Все 100 квантов частицы B направлены влево (m=100, m0=0, v=-C). При обмене квантами вероятность того, что такое взаимодействие изменит скорость обеих частиц равна 1. То есть любое их взаимодействие уменьшит их скорость. Частицы “провзаимодействуют” с вероятностью 1.
Допустим частица B перемещается в том же направлении, что и A. Тогда обмен квантами не произведет никаких изменений в скорости частиц. Частицы “провзаимодействуют” с вероятностью 0.
Теперь рассмотрим вариант, когда частица А не является фотоном, обладает “массой покоя” m0 и скоростью v, допустим 60 ее квантов направлены вправо и 40 влево. Напомню, что в таком случае m=100, m0=80, а v=0.2C. Допустим навстречу ей движется частица B, в которой аналогично 60 квантов направлены влево, и 40 вправо. Тогда m=100, m0=80, а v=-0.2C.
Для того, чтобы частицы провзаимодействовали, необходимо, чтобы правый квант одной частицы обменялся с левым квантом другой.
Мы рассматриваем равновероятный выбор каждого кванта и что только один квант частицы A может провзаимодействовать с частицей кванта B. Тогда
Вероятность правого кванта для частицы A: 0.6
Вероятность левого кванта для частицы A: 0.4
Вероятность правого кванта для частицы B: 0.6
Вероятность левого кванта для частицы B: 0.4
Вероятность того что правый квант частицы А провзаимодействует с левым квантом частицы B (частица А замедлится): 0.6 * 0.6 = 0.36
Вероятность того что левый квант частицы А провзаимодействует с правым квантом частицы B (частица A ускорится): 0.4 * 0.4 = 0.16.
Вероятность отсутствия взаимодействия: 1 – 0.36 – 0.16 = 0.48.
таким образом после взаимодействия частицы A и частицы B скорость частицы в среднем будет (в соответствии с вероятностями):
0.22C * 0.16 + 0.18C * 0.36 + 02.C * 0.48 = 0.196C
Рассмотрим крайний возможный пример для нашего случая.
Частица А: 51 левый квант, 49 правых квантов. Скорость: 0.02C
Частица B: 50 левых квантов, 50 правых квантов. Скорость: 0C
Вероятность правого кванта для частицы A: 0.51
Вероятность левого кванта для частицы A: 0.49
Вероятность правого кванта для частицы B: 0.5
Вероятность левого кванта для частицы B: 0.5
Вероятность того что правый квант частицы А провзаимодействует с левым квантом частицы B (частица А замедлится): 0.51 * 0.5 = 0.255
Вероятность того что левый квант частицы А провзаимодействует с правым квантом частицы B (частица A ускорится): 0.49 * 0.5 = 0.245.
Вероятность отсутствия взаимодействия: 1 – 0.255 – 0.16 = 0.245.
таким образом после взаимодействия частицы A и частицы B скорость частицы в среднем будет (в соответствии с вероятностями):
0C * 0.255 + 0.04C * 0.245 +0.02C * 0.5 = 0.0198C
Чем меньше абсолютные скорости частиц будут отличаться при столкновении, тем меньше вероятность того, что частицы смогут оттолкнуть друг друга, а значит и скорость, с которой они будут “взаимодействовать”. Подчеркиваю, что вероятность того, что частицы смогут оттолкнуть друг друга даже если им “положено” отталкиваться тем меньше, чем меньше разница в скоростях. То же самое с “притяжением”. С ростом разницы в скоростях вероятность “полезности” взаимодействия растет не линейно, но квадратично. Человечество обошло эту проблему через введение энергии и зависимость энергии от массы и разницы в скоростях через E=mv²/2. В результате как раз решается проблема учета падения “эффективности” взаимодействия с падением разности в скоростях. То есть энергия – это мера количества полезных взаимодействий, которые можно извлечь из системы. В нее входят не все происходящие взаимодействия, но только те, которые приводят к какому-то наблюдаемому результату – в данном случае к отталкиванию. Но в том то и дело, что для произведения этих полезных взаимодействий надо произвести и бесполезные. То есть суммарное количество взаимодействий при столкновении 2 тел будет mC²/ℏ, но видимый результат – только mv²/2ℏ. Тогда (v/2C)² – это вероятность полезности взаимодействия при столкновении. Максимальная разность в скоростях 2С, максимальная вероятность полезности взаимодействия равна 1. А С² – множитель, переводящий меру массы в меру максимального количество взаимодействий этой массы (которое эквивалентно количеству вещества этой массы).
Следует, конечно, отметить, что понятие “полезности” относительно. Поток фотонов с разностью скоростей в почти C с покоящимся телом просто разорвет это тело на частицы (например атомная бомба). Нам такое воздействие будет не очень полезно.
В этом же и причина существования ускорения. Чем больше разность в скоростях, тем эффективнее взаимодействие.
PS: А вообще прикольно.. Спросите физика, почему энергия растет квадратично со скоростью? Почему существует ускорение? Что он ответит? “Потому что так устроен мир, потому что такая формула в учебнике”. А в Простом Мире ответ СЛЕДУЕТ из того, как устроен Простой Мир. Разве не так должно быть? По-моему именно так и должно.
PPS: Еще раз. Масса не эквивалентна энергии в том понимании, в котором человечество вводило энергию изначально. Масса – мера общего количества вещества, энергия – мера общего количества полезных взаимодействий, которые можно получить из массы для воздействия на другую массу. То есть энергия, как она изначально вводилась человечеством – это мера полезной массы – той части массы, что можно использовать для произведения работы.
Сейчас энергией физики называют то, что является мерой количества вещества, релятивистской массой. Но вы не можете всю релятивистскую массу использовать для работы. Просто потому, что масса не в курсе, что именно вы от нее хотите 😉 и делает то что вы от нее хотите с малой вероятностью.