Вечные двигатели (Re: Об одном свойстве натуральных чисел)

[Finch]

Помнится, в мою бытность студентом у самородных ученых от сохи обострения начинались обычно по весне. Я учился тогда на физическом факультете, и когда сходил снег, к нам целыми косяками с рыбными обозами начинали прибывать многочисленные ломоносовы со своими проектами вечных двигателей, генераторов торсионных полей и прочей бредятины.

К сожалению, их нельзя было просто забанить, как на форуме. В СССР к творчеству гегемонов относились весьма трепетно, и на каждое подобное открытие необходимо было представить обстоятельную рецензию, иначе непризнанный гений мог устроить неслыханный скандал, и университетским научным сотрудникам пришлось бы несладко.

С другой стороны, у научных сотрудников предостаточно дел и без этой напасти. Поэтому было найдено соломонов решение - привлекать к этой деятельности студентов. Так я впервые познакомился с данным явлением. Поэтому фраза оппонентов

Вы предлагаете мне самому вникнуть в сложные области по такому пустяшному поводу. Извините, я вникать не буду.

мне знакома до боли еще с тех пор.

Dale, Вечный двигатель можно изобрести, если почитать курс школьной физики . Один из постулатов, которые объясняют природу электрического тока это движение электронов. Также говорится, что электрический ток распространяется со скоростью света. При этом не опровергается, что электроны в проводнике не движутся со скоростью света.
Теперь расмотрим расширенную формулу энергии

Взято отсюда

По формулам видно, что если скорость будет равна скорости света, то энергия тела будет бесконечна.

Теперь на проволочку подаем от батарейки потенциал. Осталось только найти способ, как изымать энергию у электронов ведрами

[Dale]

Dale, Вечный двигатель можно изобрести, если почитать курс школьной физики .

Шутку оценил .

На самом деле вечный двигатель можно изобрести только в двух случаях:

1. Если не читать курс школьной физики.
2. Если почитать (для вида), но ничего не понять из написанного.

Один из постулатов, которые объясняют природу электрического тока это движение электронов.

Не совсем так. Электрический ток - это направленное движение носителей заряда (не обязательно именно электронов, хотя чаще всего это именно они; с таким же успехом в полупроводниках носителями заряда могут быть дырки, а в электролитах или плазме - ионы).

Электроны (в общем случае - носители заряда, см. выше) могут также совершать хаотическое тепловое движение, которое током не является.

Также говорится, что электрический ток распространяется со скоростью света. При этом не опровергается, что электроны в проводнике не движутся со скоростью света.

"Не опровергается, что не движутся" отнюдь не означает "утверждается, что движутся". Мне в какой-то детской научно-популярной книжке попадалась такая яркая метафора: предположим, что электроны в проводнике - это солдаты, выстроенные в длинную колонну в затылок друг другу. Командир, стоящий позади колонны, дает в мегафон команду: "Марш!". Услышав ее, каждый солдат начинает движение. Это и есть ток.

Очевидно, что первый солдат в колонне начнет двигаться с некоторой задержкой, вызванной конечной скоростью распространения звука; если длина колонны километр, задержка составит примерно три секунды. Скорость распространения нашего "тока" примерно 340 м/с, но при этом очевидно, что ни один носитель заряда солдат не движется со скоростью звука. Они могут шагать очень даже неторопливо, что никак не отражается на скорости передачи сигнала при помощи нашего "тока".

По-моему, очень хорошая метафора; по крайней мере, я тогда в самых общих чертах понял природу тока задолго до школьных уроков физики (которые и впрямь были не очень вразумительны в этой части, не знаю, как сейчас).

Теперь расмотрим расширенную формулу энергии
...
По формулам видно, что если скорость будет равна скорости света, то энергия тела будет бесконечна.

Ни в коем случае не видно. Например, скорость фотона - это скорость света (по определению). При этом энергия фотона отнюдь не бесконечна (см. "Постоянная Планка").

Теперь на проволочку подаем от батарейки потенциал. Осталось только найти способ, как изымать энергию у электронов ведрами

Как только найдете - добро пожаловать к нам на физфак по весне, я скину в личку координаты GPS . Только придется длинную очередь отстоять, сезонных ученых реально много обычно.

Если серьезно, мы тут с Вами шутим, а школота начитается и начнет домой двойки таскать ведрами, вместо энергии...

[Finch]

Начнем по пунктам.
1) Еше раз подчеркиваю. Именно школьный курс физики. Хотя расширенная формула там не дается. Тут да. Нельзя изобрести уже
2) Дырки в полупроводниках это не носитель заряда Не надо вводить в заблуждение. Это области обедненные электроннами.
3) А какой именно эффект "кричит" со скроростью света? В школе такое не дают.
4) Фотон не имеет массы в отличии от электрона. Поэтому он не может иметь "бесконечной энергии". И его эта формула не касается.

[Dale]

Начнем по пунктам.
1) Еше раз подчеркиваю. Именно школьный курс физики. Хотя расширенная формула там не дается. Тут да. Нельзя изобрести уже

Тут спорить не могу, школьный курс мною давно забыт, да и неопределенное это понятие. Сегодня учебник такой, завтра другой. Впрочем, школьники даже уровня призера районной олимпиады по физике такие вещи знают назубок.

2) Дырки в полупроводниках это не носитель заряда Не надо вводить в заблуждение. Это области обедненные электроннами.

Шутите? Википедия до сих пор не в курсе:

Ды́рка — квазичастица, носитель положительного заряда, равного элементарному заряду, в полупроводниках.

Это не я, это все производители полупроводниковых приборов, сговорившись, вводят Вас в заблуждение, как только вносят акцепторную примесь в полупроводник.
 

3) А какой именно эффект "кричит" со скроростью света? В школе такое не дают.

Со скоростью света кричит электромагнитная волна, которая управляет электромагнитным же взаимодействием (по аналогии с тем, как звуковая волна управляет солдатским строем). Это именно тот самый "приказ" свободным носителям заряда двигаться.

Насчет "дают в школе" - без комментариев. Насильно в школе ничего и никому не давали, насколько я помню (кроме веников на субботниках). Там лишь брали - каждый в меру собственных потребностей и возможностей. В одних и тех же советских школах учились и нынешние академики, и нынешние бомжи - каждый взял свое.

4) Фотон не имеет массы в отличии от электрона. Поэтому он не может иметь "бесконечной энергии". И его эта формула не касается.

Опять неправда Ваша. Эта формула касается всего (без преувеличения). У фотона нет лишь массы покоя, т.к. он существует лишь в движении. Зато фотон обладает импульсом, что теоретически обосновал цитируемый Вами Эйнштейн еще сотню лет назад.

Кстати, это действительно проходят в школе (пруфлинк):

Считается, что фотон «не имеет массы», но надо понимать, что это утверждение относится только к массе покоя. Она действительно равняется нулю, но релятивистская масса у фотона есть. Об этом, в частности, говорит уже то, что в процессе излучения Солнцем энергии в виде фотонов, масса звезды уменьшается. (Касьянов, В. А. Физика 10 класс. — 7-е изд. — М.: Дрофа, 2005. — С. 207—210. — 412 с. — ISBN 5-7107-9524-0.) Именно из-за отсутствия у фотона массы покоя, ему необходимо двигаться в вакууме с максимально возможной скоростью — скоростью света. Он может существовать лишь в таком движении. Любая остановка фотона равносильна его поглощению.

Респект и уважуха министерству образования. Не исключаю, что и остальные вопросы дискуссии входят в школьную программу, только кто ж ее, болезную, читает...

P.S. Резюме: допускаю, что школьная программа действительно не дает базиса знаний, необходимого для понимания невозможности построения вечного двигателя (хотя последняя цитата кагбэ намекает, что не обязательно именно школьная программа тому виной). Делаю вывод: необходимо сначала получить образование, а затем уже заниматься подобными проектами. Ибо:

Рассуждай токмо о том, о чем понятия твои тебе сие дозволяют. Так: не зная законов языка ирокезского, можешь ли ты делать такое суждение по сему предмету, которое не было бы неосновательно и глупо?

(С) Козьма Прутков.

Последнюю цитату я предложил бы эпиграфом ко всей данной теме.

[Finch]

Dale,

Квазичастица — понятие в квантовой механике, введение которого позволяет существенно упростить описание сложных квантовых систем со взаимодействием, таких как твердые тела и квантовые жидкости.

В физике твёрдого тела, ды́рка — это отсутствие электрона в почти полностью заполненной валентной зоне.

По вашей ссылке кстати. Т.е. это абстрактная частица. А не реальная частица.  


И еше,

Свет может рассматриваться либо как электромагнитная волна, скорость распространения в вакууме которой постоянна, либо как поток фотонов — частиц, обладающих определённой энергией, импульсом, собственным моментом импульса и нулевой массой (или, как говорили ранее, нулевой массой покоя).

[Dale]

По вашей ссылке кстати. Т.е. это абстрактная частица. А не реальная частица.

Да, я в курсе. Я учился на отделении "Радиофизика и электроника", у нас физика полупроводников была одним из основных профилирующих предметов. Именно поэтому и знаком с понятием дырочной проводимости не понаслышке. Эта квазичастица является полноценным носителем положительного заряда, являясь дополнением к электрону. Несмотря на свою "квазистость", дырка имеет заряд, эквивалентную массу (как ни парадоксально, она несколько тяжелее "настоящего" материального электрона), подвижность и ряд других параметров.

Кстати, это не единственная квазичастица. Не менее известен тот же фонон, который, например, взаимодействует с электронами как вполне себе материальная частица и превосходно переносит акустические взаимодействия в твердом теле.

По поводу "квазистости" частиц в физике применим тот же "утиный" принцип, столь любимый программистами: если нечто выглядит, как частица, характеризуется параметрами, присущими частицам, и описывается законами, применимыми для частиц, то грех игнорировать это сходство лишь в угоду буквоедству. Тем более что в силу корпускулярно-волнового дуализма можно прикопаться к любой "настоящей" частице, что она на самом деле в определенных условиях волна.

На закуску:

Полупроводник p-типа — полупроводник, в котором основными носителями заряда являются дырки.

Переносят они заряд, хоть тресни. Частицы квази, а заряд самый что ни на есть реальный. Пропадет эта способность - катастрофа, придется возвращаться в эпоху теплого лампового звука и не менее теплых многотонных компьютеров.

И еше,

Свет может рассматриваться либо как электромагнитная волна, скорость распространения в вакууме которой постоянна, либо как поток фотонов — частиц, обладающих определённой энергией, импульсом, собственным моментом импульса и нулевой массой (или, как говорили ранее, нулевой массой покоя).

Да, это вполне известная даже школьникам (надеюсь) истина (дуализм волна/частица упоминался чуть выше). Не существует фотон в покое, поэтому взвесить его не получится. Зато:

• при излучении фотона масса излучающей системы уменьшается;
• при поглощении фотона масса поглощающей системы, соответственно, увеличивается;
• фотоны гравитационно воздействуют на другие объекты;
• фотоны сами испытывают воздействие гравитации других объектов (в частности, хорошо известные гравитационные линзы).

Впрочем, все это довольно забавно, но все дальше уводит нас от нашей скорбной темы - невиданных доселе свойств натуральных чисел, которые опять же приводят к недостижимым ранее рубежам вроде кодирования библиотеки Конгресса единственным битом (а поскольку у бита два значения, можно заодно закодировать, например, "Либрусек").