JEDAN NOVI POGLED NA FENOMEN POVEĆANJA MASE PRI BRZINAMA BLISKIM BRZINI SVETLOSTI

Uvod

Vekovima čovečiji um teži da shvati i objasni prirodu koja ga okružuje. U nemogućnosti da razume neke pojave, mistifikuje ih i pripisuje višoj sili - Bogu. Nauka je tokom proteklih godina uspela da reši veliki broj  problema i postavi zakone toka prirodnih događaja. Veliki napredak tehnologije u zadnjem stoleću podigao je mogućnost čovekovih shvatanja do neslućenih visina.  Oslobodili smo se uticaja Zemljine teže i dospeli na Mesec, a putem savremenih astronomskih uređaja, naš pogled je stigao do najudaljenijih delova vasione. Ovladali smo atomskom energjom i prodrli do najsitnijih delova materije. Na putu smo da rešimo vekovnu tajnu nastanka života. Bez obzira na sva ova dostignuća, čovek se nije u potpunosti oslobodio mistifikacije pojedinih, za sada neobjašnjivih pojava u prirodi, nalazeći za njih iracionalna rešenja.

Nadam se da će moja hipteza o uzrocima povećanja mase čestica pri kretanju brzinama bliskim brzini svetlosti, doprineti da se ta pojava a i neke druge, objasni na potpuno racionalan način. Hipotezom i njenom primenom pokušao sam da objasnim neobične pojave kao što su: rađanje novih elementarnih čestica, zaostajanje sata, paradoks blizanaca i slične, isključujući uticaj vremena, odnosno njegovo prilagođavanje rešenju datog problema. Na Vama je da prosudite koliko sam u tome uspeo. Nadam se da će moje nove ideje podstaći istraživanja u tom pravcu i doprineti da se dodje do eksperimentalnih rezultata koji će možda potvrditi moje predpostavke.

Mišljenja sam da apsolutne istine nema i da je ona relativan pojam zavisan od vremena i stepena saznanja ljudi u tom vremenu. Hipoteza koja sledi je jedan pokušaj da se dođe do nove,  »tačnije« istine od ove u koju veruje savremena nauka.

Kritički osvrt na važeću teorju o porastu mase čestica pri brzinama bliskim brzinama svetlosti

Poznata je pojava da se pri velikim brzinama, bliskim brzinama svetlosti, koje se postižu u savremenim akceleratorima, uvećava masa ubrzane čestice. Ovu pojavu predvideo je još početkom 20-tog veka, veliki fizičar Albert Ajnštajn u svojoj teoriji relativiteta. Matematička interpretacija data je poznatim Lorentz-ovim tranformacijama koje za ovaj slučaj izgledaju ovako:

Pri čemu su:

M   - masa čestice u kretanju

- masa čestice u mirovanju (konstanta)

V   - brzina čestice

C   -brzina svetlosti u vakumu (konstanta)

Iz navedene jednačine se mogu izvesti dva zaključka:

1. Masa čestice je promenljiva i zavisi samo od brzine V to jest

M=f(V)

2. Pri brzini V=C, data funkcija ima vertikalnu asimptotu odnosno masa teži beskonačnoj vrednosti.

Prvi zaključak ne odgovara u potpunosti eksperimentalnim rezultatima. Pri ubrzavanju čestice do maksimalne brzine, koja se postiže u datom akceleratoru, masa raste ali se njen porast ne zaustavlja potpuno pri postizanju maximalne brzine V= , već nastavlja još jedno kraće vreme usporeno da raste, dok se ne uspostavi ravnotežno stanje. Ovo nameće zaključak da masa M nije samo funkcija brzine V, već da zavisi možda još od vremena T i nekih drugih veličina (na primer od intenziteta elektromagnetnog zračenja u zoni vršenja eksperimenta).

M=f (V, T,...)

Ova se pojava objašnjava činjenicom da održavanje čestice na režimu maksimalne brzine zahteva dalji utrošak energije, koja se po važećem principu jednakosti mase i energije (E= ), pretvara u masu. Isto tako je i činjenica da se u relativno dužem vremenskom periodu, kretanje čestice sa maksimalnom brzinom može obezbediti samo u kružnim akceleratorima pri čemu se posmatra obimna brzina, koja tretirana kao vektorska veličina nije konstantna jer menja pravac, odnosno poseduje centripetalno ubrzanje.

Obe ove činjenice ne mogu  izmeniti utisak da Lorentz-ove jednačine predstavljaju samo grubu matematičku aproksimaciju onoga što se stvarno dešava sa masom pri brzinama bliskim brzini svetlosti. Bez obzira na navedena objašnjenja ostaje zakjučak da je masa znatno složenija funkcija koja zavisi i od vremena T.

Drugi zaključak, da se pri brzini V ravnoj brzini svetlosti C dobija beskonačno velika masa, doveo je do uvodjenja pojma nulte mase, odnosno tvrdnje da čestica koja se kreće brzinom svetlosti (fotoni, neutrini i slične) nemaju masu mirovanja, zapravo ona je ravna nuli. Da bi se objasnio jedan iracionalan rezultat usvojena je druga, takođe iracionalna pretpostavka, prema kojoj navedene čestice počinju svoj put bez mase, da bi je dobili tek u kretanju brzinom svetlosti, na račun energije koja im je tom prilikom pridodata. Međutim, ni ova pretpostavka ne čini Lorentz-ovu transformaciju primenljivom na čestice koje se kreću brzinom svetlosti. Zamenom datih vrednosti za masu mirovanja i brzinu, dobija se matmatički neodređen izraz »nula kroz nula« iz koga se ne može izračunati masa pomenutih čestica u kretanju. Savremena fizika daje rešenje tog problema izjednačavanjem Plankove i Ajnštajnove vrednosti za energiju fotona.

, odavde sledi: , pri čemu je:

h - Plankova kontanta

 - Frekfencija svetlosti

U poslednje vreme neki eksperimenti upućuju na zaključak da neutrino poseduje masu mirovanja veću od nule, što dovodi u sumnju ispravnost relativističke postavke o nultoj masi kao i odgovarajuće Lorentz-ove transformacije.

Napred navedene činjenice su me podstakle da postavim jednu novu racionalnu hipotezu o uzrocima povećanja mase čestica pri brzinama bliskim brzinama svetlosti, koja je data u daljem tekstu ove studije.

Porast mase pri brzinama bliskim brzini svetlosti

Pre nego što se pozabavim tim fenomenom, pokušaću da definišem pojam praznog prostora. Ova definicija ima značajnu ulogu u mojoj hipotezi, pa je neophodno posvetiti joj određenu pažnju. Prazan prostor bi morao da bude lišen svakog prisustva materije u bilo kakvom obliku.. Ovakav uslov ne zadovoljava nijedan nama poznati prostor, uključujući i međugalaktičko prostranstvo, koje za sada najviše odgovara datoj definiciji praznog prostora. Razlog za to je kosmičko elektromagnetno zračenje, koje zbog prodornosti nekih svojih oblika (npr. zracenje neutrina) ispunajva celu vasionu. Odavde sledi da je sav prostor, hteli mi to ili ne, ispunjen najsitnijim elementarnim česticama. Izuzimajući okolinu jakih izvora elektromagnetnog zračenja, one približno ravnomernom gustinom  ispunjavaju sav nama poznati prostor. Druga važna konstatacija je da se pomenute čestice kreću brzinom svetlosti ili približno njoj, u svim pravcima što se donekle može uporediti sa haotičnimBraunovim kretanjem molekula gasa.

Čestice koje se ubrzavaju u akceleratoru, poseduju pozitivan ili negativan električni naboj i neuporedivo su masivnije od fotona ili neutrina. Tako najmanja od njih, elektron, ima masu veću približno 250.000 puta od mase fotona zelene svetlosti, koja je uzeta kao primer za upoređivanje. Slična je situacija i sa većinom elementarnih čestica koje ispunjavaju vasionu.

Vratimo se sada kretanju elektrona u akceleratoru. On će kao masivniji potiskivati sitnije čestice na svom putu sve više ih gomilajući ispred sebe. Taj efekat će naročito biti izražen kada se brzina elektrona približi brzini svetlosti, odnosno brzini čestica koje ispunjavaju prostor akceleratora. Zbog sve manje mogućnosti da izbegnu ubrzani elektron čestice će se «lepiti« za njega, povećavajući mu prividno masu. Taj fenomen će se nastaviti i kada prestane ubrzavanje elektrona, odnosno kada on nastavi da se kreće maksimalnom brzinom V= , sve do uspostavljanja ravnotežnog stanja. Paralelno sa većim nagomilavanjem čestica, rašće i otpor kretanju elektrona a samim tim i potreba za sve većim utroškom energije. Ova situacija je uporediva sa letom supersoničnog aviona. Kod njega se takođe pri brzinama bliskim brzini zvuka, gomilaju molekuli vazduha u vidu zvučnih talasa, što dovodi do naglog povećanja otpora kretanju, odnosno utroška energije koja obezbeđuje to kretanje. Pri probijanju zvučnog zida taj otpor i potrebna snaga naglo opadaju. Avion probija zvučni zid jer ga potiskuje mlaz sagorelih gasova, koji ima veću brzinu od brzine zvuka a takođe i masu čijim se odbacivanjem unazad, letelici dodaje impuls u pravcu kretanja.

U akceleratorima elektrone ubrzava elektromagnetna sila koje ih vuče ili potiskuje svojim elastičnim dejstvom. Kako se to dejstvo prenosi brzionom svetlosti, logično je da elektron ne može da dostigne ili prekorači tu brzinu, bez obzira na utrošenu energiju. Isto se dešava i sa drugim ubrzanim česticama u akceleratoru.

Tela koja se kreću brzinom većom od brzine rasprostiranja talasa u datoj sredini (pramac broda ili vrh supersonične letelice), izazivaju talase koji se rasprostiru bočno od pravca kretanja tela, pod uglom koji zavisi od odnosa brzine rasprostiranja talasa i brzine kretanja tela u toj sredini. Sličnu pojavu su otkrili Sovjetski fizičari, dobitnici Nobelove nagrade, Čerenkov, Tam i Frank, ispitujući kretanje čestica pri kretanju brzinom  većom od brzine svetlosti u ispitivanoj sredini. Određen je i ugao između pravca zračenja (rasprostiranja elektromagnetnih talasa) i pravca kretanja čestice kako je to prikazano na datoj slici.

Osobina nagomilanih molekula vode odnosno vazduha, da pri probijanju te prepreke telom koje se kreće brzinom većom od brzine pobuđenih talasa, formiraju napred opisano talasno kretanje, kao i eksperiment sovjetskih fizičara, ukazuju na mogućnost da se i višak mase elektrona, čije smo kretanje analizirali, pri eventualnom prekoračenju brzine svetlosti, pretvori u emisiju elektromagnetnog zračenja. Za sada teorijska fizika ne razmatra mogućnost prekoračenja brzine svetlosti u vakumu. Nadam se da će nauka u bliskoj budućnosti pronaći mogućnost da se ta barijera preskoči. Možda je jedna takva mogućnost sudar dve masivne elementarne čestice (npr. dva protona) pod pravim uglom, koji se kreću brzinama bliskim brzini svetlosti. Tom prilikom, u idealnom slučaju, jedna čestica bi mogla da preda svoj impuls drugoj, čime bi joj omogućila da probije »svetlosnou barijeru«.

Do sada smo razmotrili fizičke pojave koje prate kretanje tela kroz fluidnu sredinu, brzinama bliskim brzini rasprostiranja talasa u toj sredini. Pada u oči velika sličnost sa fizičkim pojavama koje izaziva kretanje čestice brzinom bliskom brzini rasprostiranja elektromagnetnih talasa (brzina svetlosti), u prostoru ispunjenom najsitnijim elementarnim česticama. Ova sličnost ne može biti slučajna i daje nam za pravo da elementarne čestice koje ispunjavaju »prazan« prostor, tretiramo kao neku vrstu specijalnog fluida, što nas delimično vraća na ranije popularnu a danas odbačenu teoriju etera. Sada se možemo vratiti na osnovnu temu ove rasprave i postaviti sledeću hipotezu:

POVEĆANJE MASE TELA U KRETANJU, KOJE JE NAROČITO PRIMETNO PRI BRZINAMA BLISKIM BRZINI SVETLOSTI, PROUZROKOVANO JE GOMILANJEM NAJSITNIJIH ELEMENTARNIH ČESTICA KOJE ISPUNJAVAJU SAV POZNATI PROSTOR, I NJIHOVIM PRIVIDNIM SPAJANJEM SA MASOM POSMATRANOG TELA. SA PRIVIDNIM POVEĆANJEM MASE RASTE I OTPOR KRETANJU TELA, KOJI TEŽI SVOM MAKSIMUMU KADA SE BRZINA PRIBLIŽAVA BRZINI SVETLOSTI. PRI NAGLOM ZAUSTAVLJANJU (SUDARU) UBRZANA ČESTICA STRESA SA SEBE NAKUPLJENI MATERIJAL ŠTO SE MANIFESTUJE KAO »RAĐANJE« NOVIH SEKUNDARNIH ČESTICA KOJE SE U VRLO KRATKOM VREMENSKOM INTERVALU RASPADAJU, PRI ČEMU OSTAJU SAMO PRIMARNE ČESTICE I ELEKTROMAGNETNO ZRAČENJE. OVO JE POZNATO KAO »ZAKON ODRŽANJA LEPTONSKOG I BARIONSKOG NABOJA«.

Zaostajanje sata i paradoks blizanaca, posmatran kroz zaključke hipoteze o uzroku povećanja mase pokretnog tela

Poznati paradoks blizanaca i zaostajanje časovnika pri velikim brzinama kretanja, predvideo je Albert Ajnštajn u svojoj teoriji relativitea. Menjajući dosadašnja shvatanja vremena kao nezavisne veličine i vezujući ga za poredno telo (koordinatni sistem), odnosno tvrdeći da svaki koordinatni sistem ima svoje vreme, postavio je osnove za nova relativistička shvatanja u fizici. Eksperiment koji je izveden pomoću dva vrlo precizna časovnika, od kojih je jedan stavljen u avion a drugi ostao u laboratoriji nepokretan u odnosu na zemlju, potvrdio je zaostajanje pokretnog časovnika u odnosu na drugi približno u skladu sa teorijom relativita. Postavlja se pitanje da li je rastezanje vremena pravo objašnjenje izvedenog eksperimenta ili možda postoji neko drugo, prihvatljivije. Moja hipoteza pruža mogućnost za jedno takvo rešenje.

U prethodnom odeljku objašnjeno je da pri kretanju tela kroz svaki nama znani prostor, dolazi do nagomilavanja sitnih elementarnih čestica, koje pružaju otpor svakom kretanju i teže da ga uspore. To se upravo i dešava sa pomenutim časovnikom u kretanju kod koga dolazi do usporenja oscilacija, što se odražava na njegovo zaostajanje u odnosu na nepokretni časovnik. Ovaj fenomen će naročito doći do izražaja pri velikim brzinama. Slično razmišljanje se može primeniti i pri analizi paradoksa blizanaca. Životne funkcije u telu blizanaca predstavljaju relativno kretanje materije. Kod blizanca koji putuje velikom brzinom, to kretanje se usporava što se manifestuje kao usporavanje starenja kako je to predvideo Ajnštajn, ali sada objašnjeno na realan način, bez manipulacije sa vremenom.

Zaključak

Pojam vremena je tvorevina ljudskog uma. U prirodi postoji samo neprekidno kretanje materije. U nemogućnosti da sagleda tokove tih promena bez poređenja sa nekim periodičnim stalnim promenama, čovek je još na samom početku svog intelektualnog razvoja, za uporednu veličinu uzeo izlazak i zalazak sunca, odnosno kasnije okretanje Zemlje oko svoje ose. Ukoliko se razvijalo saznanje i shvatanje prirode, pronalažena su sve tačnija periodična kretanja kao mera protoka vremena. Do skora su to bile oscilacije klatna ili spiralne opruge u časovnicima a sada kao najtačnija mera protoka zamišljenog vremena, služe oscilacije kristala.

Da li vekovnu težnju čoveka da sve događaje koji ga okružuju veže, odnosno meri njihov tok, sa što je moguće tačnijim kretanjem nekog porednog predmeta, uopšteno nazvanog časovnik, treba ignorisati, uvodeći rastežuće vreme, samo zato što možda nismo shvatili uzroke usporenja oscilacija kojima merimo zamišljeni protok vremena?

Ajnštajn je svojom teorijom relativiteta pomogao u rešavanju mnogih do tada nerešenih problema savremene fizike. Ali, da li je zbog toga treba smatrati apsolutnom istinom, ili i na nju gledati relativistički, vezujući je za jedan period naučne misli, koji je možda na izmaku?

Odgovore na ova pitanja ostavljam Vama, Poštovani čitaoci.

U Beogradu, 01.07.1999, godine

        Napomena:

      Naučne institucije kojima je ova hipoteza poslata: