Специалната теория на относителността е изпълнена с контраинтуитивни и изненадващи ефекти, най-известните от които са скъсяването на дължините и забавянето на времето. Ако даден обект се движи с относителна скорост, която е незабележима част от скоростта на светлината, спрямо наблюдател, дължината на обекта в посоката на движение ще изглежда по-малка за наблюдателя, отколкото е в действителност в неговата отправна система.
По-специално, тя ще изглежда по-къса с коефициент, равен на единица, разделен на коефициента на Лоренц. Последният зависи само от относителната скорост между обекта и наблюдателя и от скоростта на светлината и може да бъде по-голям или равен на единица, откъдето идва и ефектът "скъсяване на дължините".
Макар че скъсяването на дължината и забавянето на времето са добре установени релативистки ефекти, които са известни още отпреди статията на Айнщайн за Специалната теория на относителността от 1905 г., човек може да се запита дали други релативистки ефекти, отнасящи се до други фундаментални физични свойства, могат да бъдат предсказани от Специалната теория на относителността.
Например, въпреки интензивните изследвания в областта на релативистката хидродинамика, досега липсва релативистка теория за вискозитета на флуидите, която да може да възстанови и границата на класическите газове. Това е показателен симптом, че наличните релативистки теории за вискозитета вероятно са непълни.
В нова статия, публикувана във Physical Review E, Алесио Законе (Alessio Zaccone) от Университета на Милано извежда обща микроскопична теория на вискозитета на флуидите, която описва микроскопичното движение на частици (атоми или йони) в резултат на техните взаимодействия и сблъсъци с други частици при стационарно флуидно поле.
Макар че частиците са склонни да следват флуидното поле, те също така се отклоняват от него поради взаимодействието с други частици. Тези "отклонения" се наричат "неафинитетни" движения и допринасят значително за разсейването на импулса в движещия се флуид.
В Специалната теория на относителността "импулсът", който е от значение за относителното движение на обекта спрямо наблюдателя, е "собственият импулс", който е обикновеният импулс на частицата, умножен по коефициента на Лоренц (последният отново е число, винаги по-голямо от 1, и много голямо число за обекти, движещи се със скоростта на светлината или близка до нея).
Новата теория, която извежда Законе, показва, че вискозитетът на флуида, който е пропорционален на загубата на собствен импулс за флуид, движещ се със скорост, близка до тази на светлината, е пропорционален на обикновения вискозитет на същия флуид, движещ се с обикновена скорост, умножен по коефициента на Лоренц.
"Бях доста изненадан, когато проверих дали моята микроскопична релативистична теория е в състояние да получи в нерелативистичната граница на малките скорости вискозитета на класическите газове, както е известно от кинетичната теория и много аеродинамични експерименти. Всъщност установих, че новата формула може да възстанови правилните зависимости на вискозитета от температурата, масата и размера на частиците и константата на Болцман, които са известни за класическите газове (например за въздуха, който тече близо до крилата на самолет)", обяснява Законе.
В противоположната граница на високоенергийните флуиди, движещи се с изключително високи скорости (напр. кварк-глюонна плазма или класическа релативистка плазма), теорията предсказва кубичната зависимост от температурата в съответствие с доказателствата и дава нов фундаментален закон на физиката, който обединява най-важните фундаментални константи в природата.
"Интересното е, че осъзнах, че новата теория може да разкрие един пренебрегван досега ефект на теорията на относителността на Айнщайн. Например, по аналогия със скъсяването на дължината и забавянето на времето, можем да говорим за "сгъстяване на флуида" като за нов релативистки ефект, който досега е бил пренебрегван и може да има важни последици за разбирането ни за релативистката плазма в астрофизиката и във физиката на високите енергии, включително кварк-глуонната плазма, получена при реакции на ядрени сблъсъци с висока енергия", коментира авторът.
Този материал е част от Science X Dialog, където изследователите могат да съобщават за резултатите от публикуваните от тях научни статии. Посетете тази страница, за да намерите информация за Science X Dialog и как да участвате.
Справка: Alessio Zaccone, Relativistic theory of the viscosity of fluids across the entire energy spectrum, Physical Review E (2024). DOI: 10.1103/PhysRevE.110.L052101. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2406.18434
Източник: Fluids thicken at the speed of light: A new theory extends Einstein's relativity to real fluids, Alessio Zaccone
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари