Bảo toàn năng lượng - động lượng

Springer Science and Business Media LLC - Tập 56 - Trang 3213-3231 - 2017
G. Ares de Parga1, R. E. González-Narvaez1, R. Mares1
1Departamento de Física, Escuela Superior de Física y Matemáticas, Instituto Politécnico Nacional, México, México

Tóm tắt

Trong lý thuyết tương đối, tổng của các vectơ 4−chiều tại các điểm khác nhau thường không đại diện cho một vectơ 4−chiều. Bằng cách sử dụng kết quả này, một phương pháp đơn giản đã chỉ ra rằng tổng năng lượng - động lượng của một hệ thống các hạt điểm đại diện cho một vectơ 4−chiều xác định rõ ràng nếu các hạt không tương tác. Đã chứng minh rằng điều này tương đương với định lý không tương tác trong vật lý cổ điển. Định lý này gây khó khăn trong việc nghiên cứu một hệ thống các hạt tương tác vì thậm chí không thể định nghĩa tổng năng lượng - động lượng cũng như khung tham chiếu nơi hệ thống đứng yên. Sự cản trở này được khắc phục bằng cách bổ sung vào tensor năng lượng - động lượng tensor căng thẳng mô tả sự tương tác. Như một ví dụ, điều này được áp dụng cho một hệ thống các hạt mang điện. Trong quá trình này, phương trình chuyển động cho một hạt mang điện, bao gồm lực tự tác, được thu được một cách chính thức. Tuy nhiên, khi một hệ thống nhiệt động lực học được phân tích từ hai khung tham chiếu khác nhau với vận tốc tương đối relativistic, sự tương tác giữa các hạt và các bức tường của thể tích không thể được mô tả bằng cách sử dụng một tensor căng thẳng đồng biến và do đó kỹ thuật được đề xuất không khả thi. Bất chấp những hạn chế đã nêu trên, một lý thuyết đồng biến về các quy luật biến đổi relativistic của các đại lượng nhiệt động lực học được phát triển.

Từ khóa

#Năng lượng #Động lượng #Tương đối #Tensor căng thẳng #Hạt mang điện

Tài liệu tham khảo

Pryce, M.H.: The mass-centre in the restricted theory of relativity and its connection with quantum theory of elementary particles. Proc. Roy. Soc. London A 195, 62 (1948) Dirac, P.M.: Classical theory of radiating electrons. Proc. Roy. Soc. London 167, 148 (1938) Dirac, P.M.: Forms of relativistic dynamics. Rev. Mod. Phys. 21, 392 (1949) Thomas, L.: The relativistic dynamics of a system of particles interacting at a distance. Phys. Rev. 485, 5 868 (1952) Foldy, L.L.: Relativistic particle systems with interaction. Phys. Rev. 122, 275 (1961) Bakamjian, B., Thomas, L.H.: Relativistic particle dynamics II. Phys. Rev. 92, 5 1300 (1953) Currie, D.G.: Interaction contra classical relativistic hamiltonian particle mechanics. J. Math. Phys. 4, 12 1470 (1963) Currie, D.G., Jordan, T.F., Sudarshan, E.C.G.: Relativistic invariance and hamiltonian theories of interacting particles. Rev. Mod. Phys. 35, 2 350 (1963) Sudarshan, E.C.G., Mukunda, N.: Classical Dynamics: a Modern Perspective. Wiley, New York (1974) Cannon, J.D., Jordan, T.F.: A no-interaction theorem in classical relativistic hamilton particle dynamics. J. Math. Phys. 5, 299 (1964) Leutwyler, H.A.: No-interaction theorem in classical relativistic hamiltonian particle mechanics. Nuovo Cimento B 37, 556 (1965) Rohrlich, F.: True and apparent transformations, classical electrons, and relativistic thermodynamics. Il Nuovo Cimento B 45, 76–83 (1966) Rohrlich, F.: Relativistic hamiltonian dynamics I. Classical mechanics. Ann. Phys. 117, 2 292 (1979) King, M.J., Rohrlich, F.: Relativistic hamiltonian dynamics. II. Momentum-dependent interactions, confinement and quantization. Ann. Phys. 130, 2 350 (1980) Kracklauer, A.F.: A geometric proof of no-interaction theorems. J. Math. Phys. 17, 5 693 (1976) Marmo, G., Mukunda, N., Sudarshan, E.C.G.: Relativistic particle dynamics – lagrangian proof of the no-iteraction theorem. Phys. Rev. D 30, 10 2110 (1984) Segre, E., Fermi, E.: Note E Memorie–Collected Papers, vol. I. University of Chicago Press, Chicago, IL, USA (1962) Gamba, A.: Remarks to the preceding letter by kibble. Il Nuovo Cimento B 41, 79–80 (1966) Gamba, A.: Physical quantities in different reference systems according to relativity. Am. J. Phys. 35, 83–89 (1967) Nakamura, T.K.: Relativistic energy-momentum of a body with a finite volume, space sci. Rev. 122, 271–278 (2006) Nakamura, T.K.: Three views of a secret in relativistic thermodynamics. Prog. Theor. Phys. 128, 463–475 (2012) Ares de Parga, G., López-Carrera, B., Angulo-Brown, F.: A proposal for relativistic transformations in thermodynamics. J. Phys. A 38, 2821–2834 (2005) Ares de Parga, G., López-Carrera, B.: Redefined relativistic thermodynamics based on the Nakamura forMalism. Physica A 388, 4345–4356 (2009) Ares de Parga, G., López-Carrera, B.: Relativistic statistical mechanics vs relativistic thermodynamics. Entropy 13, 1664–1693 (2011) Ares de Parga, G., Avalos-Vargas, A: On a self-consistency thermodynamical criterion for equations of the state of gases in relativistic frames. Entropy 15, 1271–1288 (2013) Ares de Parga, G., Gill, T.L., Zachary: The Thomas program and the canonical proper-time theory. J. Comput. Methods Sci. Eng. 13, 117 (2013) Weinberg, S.: Gravitation and Cosmology, Principles and Applications of the General Theory of Relativity, p 48. Wiley, Hoboken, NJ, USA (1972) Goldstein, H.: Classical Mechanics, 2nd edn. Addison-Wesley, Reading (1980) DeWitt, B.S., Brehme, R.W.: Radiation damping in a gravitational field. Ann. Phys. 9, 220–259 (1960) Hobbs, J.M.: A Vierbein formalism of radiation damping. Ann. Phys. 47, 141–165 (1968) Detweiler, S., Whiting, B.F.: Self-force via a green’s function decomposition. Phys. Rev. D 67, 024025 (2003) Poisson, E., Pound, A., Vega, I: The motion of point particles in curved space-time. Living Rev. Relativity 14, 7 (2011) Wheeler, J.A., Feynman, R.P.: Interaction with the absorber as the mechanism of radiation. Rev. Modern Phys. 17, 157 (1945) Wheeler, J.A., Feynman, R.P.: Classical electrodynamics in terms of direct interparticle action. Rev. Phys. 21, 425 (1949) Ford, G.W., O’Connell, R.F.: Relativistic form of radiation reaction. Phys. Lett. A 174, 182 (1993) Eliezer, C.: On the classical theory of particles. Proc. Roy. Lond. A 194, 1039 543 (1948) Landau, L.D., Lifshitz, E.: The Classical Theory of Fields, 2nd ed, p 76. Pergamon, London (1962) Di Piazza, A.: Exact solution of the Landau-Lifshitz equation in a plane wave. Lett. Math. Phys. 83, 305 (2008) Di Piazza, A., Müller, C., Hatsagortsyan, K.Z., Keitel, C.H.: Extremely high-intensity laser interactions with fundamental quantum systems. Rev. Mod. Phys. 84, 1177 (2012) Kravets, Y., Noble, A., Jaroszynski, D.: Radiation reaction effects on the interaction of an electron with an intense laser pulse. Phys. Rev. E 88, 1 011201 (2013) García-Camacho, J., Salinas, E., Avalos-Vargas, A., Ares de Parga, G.: Mathematical differences and physical similarities between Eliezer-Ford-O’Connell equation and Landau-Lifshitz equation. Rev. Fís. Mex. 61, 363–371 (2015) Shen, C.S.: Magnetic bremsstrahlung in an intense magnetic field. Phys. Rev. D 6, 10 2736 (1972) Einstein, A.: ÜBer das relativitä tsprinzip und die aus demselben gezogenen Folgerungen. Jahrbuch der Radioaktivität und Elektronik 4, 411–462 (1907) Planck, M.: Zur Dynamik bewegter Systeme. Ann. Phys. 331, 1–34 (1908) Tolman, R.C.: Thermodynamics, Relativity and Cosmology. Clarendon Press, Oxford (1934) Ott, H.: Lorentz-transformtion der Warme und der Temperatur. Zeitschrift für Physik A 175, 70–104 (1963) Requardt, M. (2008) Gonzalez-Narvaez, R., Ares de Parga, M., Ares de Parga, G.: Mixing of relativistic ideal gases with relative relativistic velocities. Ann. Phys. 376, 391–411 (2017) Van Kampen, N.G.: Relativistic thermodynamics of moving systems. Phys. Rev. 173, 295–301 (1968) López-Carrera, B., Rosales, M.A., Ares de Parga, G: The 2.7 K blackbody radiation background reference frame. Chin. Phys. B 19, 4 (2010) Bracewell, R.N., Conklin, E.K.: An Observer moving in the 3∘ K radiation field. Nature 219, 1343 (1968) Peebles, P.J.E., Wilkinson, D.T.: Comment on the anisotropy of the primeval fireball. Phys. Rev. 174, 2168 (1968) Henry, G.R., Feduniak, R.B., Silver, J.E., Peterson, M.A.: Distribution of blackbody cavity radiation in a moving frame of reference. Phys. Rev. 176, 1451 (1968) Unruh, W.G.: Notes on black-hole evaporation. Phys. Rev. D 14, 870 (1976) Hakim, R., Mangeney, A.: Relativistic kinetic equations including radiation effects. I. Vlasov Approximation. J. Math. Phys. 9, 1 116 (1968) Gill, T.L., Zachary, W.W.: Two mathematically equivalent versions of Maxwell’s equations. Found. Phys. 41, 1 99 (2011)