1.5. Закон сохранения энергии в 4D?

Статья написана в продолжение предыдущих материалов:

Часть 3. Фотон4D. Проектируем апгрейд действующей системы

Часть 4. Скорость света — технические детали

В настоящее время мы познаем и ощущаем окружающий нас мир в трех измерениях. Большинство явлений полностью изучено и описывается современной физикой в границах 3х измерений. В частности, в 3х измерениях выполняются важнейшие законы физики, один из которых, это закон сохранения энергии.

Это означает, что энергия любой системы в любой момент времени остается постоянной, что полностью подтверждается измерениями, наблюдениями и экспериментами. А это, в свою очередь, означает, что энергия существует и преобразовывается внутри 3D пространства. Соответственно, можно достоверно утверждать, что никакая доля энергии не покидает наше 3D пространство.

Аналогичное утверждение в целом верно и для массы, хотя современная физика допускает преобразование массы в энергию (и наоборот) в соответствии с формулой Эйнштейна:

То, как выполняется закон сохранения энергии, довольно просто можно объяснить на примере.

Вообразим себе поверхность синусоидальной формы, в нижней точке синусоиды которой стартует движение металлический шарик. Предположим, что шар движется в идеальных условиях, без действия силы трения и без сопротивления воздуха. Предположим, что шарику придана начальная скорость, достаточная, чтобы его скорость в самой верхней точке оказалась чуть больше нуля, чтобы продолжить движение дальше.

Такой шарик будет бесконечно двигаться, периодически заезжая на горку и скатываясь вниз. Закон сохранения энергии для такой задачи выглядит следующим образом:

Кинетическая энергия отображается прерывистой синей линией, а потенциальная красной сплошной. Полная энергия системы в точке старта равна начальной кинетической энергии шарика, затем кинетическая энергия шарика уменьшается и ровно на столько же увеличивается потенциальная энергия (закрашено голубым и красным). Полная энергия в любой момент времени вычисляется как сумма кинетической и потенциальной энергий и является константой.

Теперь сделаем следующее. Исключаем из рисунка кинетическую энергию, а также полную энергию системы, оставляем лишь потенциальную энергию. А в середине изобразим загадочный вектор и направим его в сторону движения шарика.

На рисунке полностью отсутствует кинетическая энергия. А потенциальная энергия изменяется по синусоиде. Кинетической энергии нет (допустим, масса шара равна нулю), а потенциальная (допустим) осталась. Дурацкая идея, но допустим! Выполняется ли закон сохранения энергии в таком странном случае? Я бы сказал, что нет! Но современная физика считает иначе!

 Объясняется все так:

1.  Называем странный вектор P – вектором Пойнтинга

2.  Говорим, что вектор Пойнтинга указывает направление передачи энергии

3.  Пишем много формул

4.  Поясняем, что шарик переносит энергию слева направо по принципу волны

5.  Фиксируем, что закон сохранения энергии выполняется «интегрально»

Именно так и объясняется закон сохранения энергии для электромагнитной волны. Сравните с шариком:

С течением времени и по ходу распространения электромагнитной волны, ее энергия то достигает максимального значения, то обращается в ноль. Процесс подробно описан в физике, в частности, в учебниках Ландау и Лифшица. Что говорит физика по этому поводу:

• Мгновенная плотность энергии колеблется от 0 до максимального значения

• Вектор Умова-Пойнтинга определяет плотность потока энергии (количество энергии, переносимое волной в единицу времени через единичную площадку)

• Поток энергии в любой точке пространства жестко связан с плотностью энергии в этой же точке. Вектор Пойнтинга пульсирует синхронно с полями. В моменты, когда поля равны нулю, поток энергии в этой точке также равен нулю. Энергия не «застревает» и не исчезает — вся волна целиком (вместе со своими нулями и максимумами) движется вперед со скоростью света

• Чтобы избавиться от периодических пульсаций и увидеть чистый баланс сохранения, Ландау и Лифшиц используют средние величины за период колебаний

• Средняя плотность энергии через среднее значения синуса, равного ½ становится = константа

Интегральный закон сохранения энергии подтверждает: для бегущей волны в вакууме средняя энергия, переносимая через любое сечение, строго постоянна во времени и пространстве.

То есть для электромагнитной волны сделано особое исключение. Количество энергии системы не является константой в любой момент времени, как во всех остальных процессах физики, а ведет себя особым образом – является интегральной константой, когда средняя интегральная энергия волны равна ровно половине . 

Смотрим на рисунок ниже.

Где-то в законе сохранения энергии электромагнитной волны потерялась желтая составляющая, при которой сохранялось бы постоянное значение :

В чем же состоит особенность электромагнитной волны, что у нее такое странное исполнение закона сохранения энергии? Есть ли желтая составляющая энергии фотона? Что это за форма энергии? Где она располагается? Как потерялась?

Здесь мы снова упираемся в ловушку Эйнштейна. Напоминаю, что Эйнштейн не доказал, что скорость света равна ровно с. Эйнштейн всего лишь допустил, что скорость распространения света инвариантна, а затем отдельно (без участия света и фотонов) доказал, что инвариантная скорость есть максимальная скорость нашего мира. А дальше – вы поняли. Предмет дискуссии. Масса фотона ровна 0, у фотона отсутствует кинетическая энергия, отсутствует заряд, и все остальные выводы современной физики, включая странный, надуманный, интегральный закон сохранения энергии с вектором Пойнтинга.

Возвращаясь к теме данной статьи. Один физик задал мне вопрос — откуда взялось 4D? Поясняю:

• Фотон отсутствует большую часть траектории движения в пространстве 3D. Этот эффект корректно и достаточно просто, по классическим формулам механики Ньютона (1), описывается физикой движения в 4D (без туннелей, тензоров, и прочих квантовых эффектов). См. 1.3. Отсюда корпускулярное свойство фотона.

• Отрицательно заряженный фотон движется по синусоидальной траектории в 4м измерении 4D пространства по известным физическим причинам и законам. В 3D фотону нет никакой физической надобности двигаться по синусоиде. См. 1.3.

• Именно по причине синусоидальной траектории движения заряженного фотона в 4D формируется плоская поляризованная электромагнитная волна в виде двух 2D проекций из 4D пространства в 3D – см. 1.3

• Именно в 4D закон сохранения энергии полностью и классически исполняется для электромагнитной волны – см. 1.4 — при массе фотона не равной 0

• В точке энергии волны 0, мы можем обнаружить 100% кинетической энергии фотона, т.к. это точка пересечения фотоном пространства 3D по его 4D траектории. В остальных местах 3D имеем «интегральное» исполнение закона сохранения энергии и наблюдаем лишь волновые свойства электромагнитной волны.