Світло, фотони, швидкість світла, ефір та інші «банальності»

Микола Носков

Методологія сучасної фізики, що виникла на дріжджах »теорії відносності, призвела до небаченого хитання умов і до появи на її основі безлічі наукових теорій, схожих більше на фантазії середньовічних схоластів.

Так, наприклад, професор Вейнік, сумно відомий тим, що постраждав за критику теорії відносності (він просто її висміяв), пише в «Термодинаміка» - підручник для студентів [1]: «... важливий недолік квантової механіки - це відсутність керівних ідей, які б дозволили судити про структуру частки. У результаті така банальна елементарна частинка, як фотон, потрапила в розряд виняткових (цьому, мабуть, сприяло те, що світло тривалий час вважався хвилею, а також формула Е = mc2 Ейнштейна). Насправді фотон в принципі не відрізняється від електрона і інших елементарних частинок (про це можна судити по фотографіях ...). Досить було розібратися в структурі електрона або фотона, щоб скласти повне уявлення про все мікросвіті і про керуючих ними законах. Згідно загальної теорії (Вейніка - М.М.), елементарна частинка - це ансамбль мікрозарядов. До останніх відносяться: маса (субстанційної), простір (метрон), час (хронони), електрон, Термон, постійна Планка і т.д. Число різних елементарних частинок нескінченно великий ».

Таким чином, ми бачимо як простір - час, хвиля - частинка, принцип невизначеності, еквівалент маси - енергії та інші «сутності» продовжують породжувати все нових чудовиськ у вигляді Термон, метроном, хрононов і субстанційної. Що ж стосується фотографії, то якщо б Вейніку показали знімок нічного шосе, він точно так само визначив би «банальність» автомашини, яка залишає слід фар на фотознімку. «Сон розуму породжує чудовиськ »(Гойя).

«Причину всіх природних явищ осягають за допомогою міркувань механічного характеру, в іншому випадку доводиться відмовитися від будь-якої надії коли - небудь і що-небудь зрозуміти у фізиці ». (Гюйгенс «Трактат про світло» [2]). Цю ж думку в різних варіантах висловлювали відомі дослідники і мислителі різних часів: Аристотель, Галілей, Ньютон, Гук, Декарт, Даламбер, Френель, Фарадей, Гельмгольц та багато інших. Так, Максвелл в «Трактаті про електрику і магнетизм »[3] написав:« В даний час ми не можемо зрозуміти поширення (взаємодії - М.М.) у часі інакше, чим-небудь, як політ матеріальної субстанції через простір, або як стан руху або напруги в середовищі, що вже існує в просторі ... Дійсно, як би енергія не передавалася від одного тіла до іншого в часі, повинна існувати середу або речовина, в якій знаходиться енергія, після того як вона покинула одне тіло, але ще не досягла іншого ... Отже, всі ці теорії (хвильові, взаємодії та електромагнетизму - М.М.) ведуть до поняття середовища, в якому має місце поширення, і якщо ми приймемо це середовище як гіпотезу, я думаю, вона повинна зайняти визначне місце в наших дослідженнях, і слід спробувати побудувати уявне представлення її дії у всіх подробицях, це і було моєї постійної метою в цьому трактаті ».

Але спробуємо тепер уявити по Вейніку виникнення фотона: летів, летів «збуджений» електрон по орбіті, і раптом від нього відривається якась «банальна суть», яка, не маючи на те ніяких причин і підстав, незалежно від швидкості і циклічної частоти електрона, набуває свою частоту коливань (після підрахунку кількості енергії, яку він повинен забрати?), а масу - вже якась вийде! Слідство тут не породжене причинами, а фізичні міркування не підкріплені логікою і законами механіки. Які вже тут «уявні подання» Максвелла?!

Отже, Максвелл стверджує, що енергію на відстань можна перенести лише двома способами: або разом з речовиною (масою), або хвилями через проміжну середу. Існування нібито особливого виду матерії - електромагнітного поля - результат проникнення в фізику ненаукового мислення. Це навіть не теплорода, яким досить успішно описувалася енергія коливання атомів і молекул речовини і, одночасно, теплове (електромагнітне) випромінювання. Це просто спроба завуалювати своє незнання і безсилля перед загадкою природи.

Над цією загадкою б'ються великих розумів людства, починаючи з давньогрецьких, давньоарабської, давньоіндійських і старокитайських мислителів, з Ньютона, Гука, Гюйгенса, закінчуючи сучасними дослідниками, які, хоча і домоглися великих досягнень у використанні світла (лазери та ін), проте їх знання про сутність світла залишилися ще дуже далекі від дійсних.

Погляди Ньютона [4] на природу світла були дуже суперечливі й непослідовні. Хоча він і з'явився родоначальником істинно наукового мислення, боязнь висунення наукових гіпотез без достатнього запасу експериментальних і спостережних фактів привела його до іншої крайності: до скутості мислення і до відсутності послідовності у висновках. Так, його погляди щодо взаємодії тел на відстані привели його до думки про існування проміжної середовища; але при розгляді природи світла він відкидає цю середу тільки через те, що «немає достатнього запасу дослідів, якими закони дії цього ефіру були б точно визначені і показані ».

Звичайно, в його час постановка питання про властивості та склад ефіру була передчасною, оскільки були відсутні навіть такі науки, як оптика, електромагнетизм, атомна і молекулярна фізики та багато інших. І навіть у наш час такі науки як про ядрі атома і про елементарні частинки ще «плавають у тумані». Що ж говорити про ефірі - наступної ступені будови речовини?

Однак спостережень, фактів, експериментів і знань про властивості ефіру ставало все більше, і всі великі і скільки-небудь значущі теорії виникли лише завдяки «Уявного побудови його дії». Ейнштейн і Інфельд назвали його «лісами» для будівництва теорій, які можна прибрати на догоду існування загального принципу відносності. Але тепер важко собі уявити, що виникли б такі науки, як оптика і електромагнітна теорія, якби загальний принцип відносності з'явився раніше їх.

«Хвильова теорія перемогла теорію закінчення Ньютона бездоганно якісної і кількісної точністю своїх прогнозів »(С. Вавилов [5]) і не тільки цим. По-перше, незалежність швидкості світла від швидкості джерела не можна пояснити теорією закінчення. Ньютон якраз вважав, що швидкість фотонів складається з швидкістю джерела. По-друге, теорія закінчення передбачала збільшення швидкості світла у більш щільною середовищі, а хвильова теорія Гюйгенса - зменшення цій швидкості. Прямі експерименти по виміру швидкості в щільному середовищі, вироблені Фізо і Фуко, підтвердили хвильову природу світла.

Хвильова теорія світла була підтверджена і теоретичними та експериментальними роботами Фарадея, Максвелла, Герца, Лебедєва та інших дослідників. Максвелл, наприклад, у своєму «Трактаті ...» написав: «... світлоносні середу під час проходження світла через неї служить вмістилищем енергії. У хвильової теорії, розвинутої Гюйгенсом, Френеля, Юнгом, Гріном та ін, ця енергія вважається частково потенційної і частково кінетичної. Потенційна енергія вважається обумовленої деформацією елементарних обсягів середовища, і виходить, ми повинні розглядати середовище як пружну. Кінетична енергія вважається обумовленої коливальним рухом середовища, тому ми повинні вважати, що середовище має кінцеву щільність. У теорії електрики і магнетизму, прийнятої в цьому трактаті, визнається існування двох видів енергії - електростатичного і електрокінетіческой, і передбачається, що вони локалізовані не тільки ... в тілах, але і в кожній частині навколишнього простору ... Отже, наша теорія узгоджується з хвильової теорією в тому, що обидві вони припускають існування середовища, здатного стати вмістилищем двох видів енергії ». При цьому і Максвелл і Фарадей як люди широких наукових поглядів вказали на те, що ефір потрібен не тільки для хвильової теорії світла (електродінамізма), але і для передачі взаємодій. Цей дуже важливий аргумент ігнорується досі сучасними дослідниками як результат необхідності бачити «нове плаття короля» - викривлення простору-часу.

Ось як написав про це казкар Андерсен: «Вони видали себе за майстерних ткачів і сказали, що можуть виткати таку чудову тканину, яка відрізняється дивовижною властивістю -- стає невидимою для кожного чоловіка, хто сидить не на своєму місці або непрохідною дурний ... «Я не дурний, - думав сановник. Значить я не на своєму місці? Ось тобі маєш! Однак не можна і увазі подавати! »

С. Вавилов написав: «Хвильова теорія тріумфувала, здавалося, остаточну перемогу ... Але торжество виявилося дуже передчасним ... Хвильова теорія виявилася безпорадною перед квантовими законами дії світла ». [5]

Ми ж тепер поставимо собі питання: невже цей єдиний факт проти безлічі інших зміг так різко змінити думку вчених?! Так, присутній дискретність випромінювання; та фотон летить як монолітна частка. Але хіба немає аналогічного поведінки звуку в повітрі? Або навпаки: хіба немає поведінки електромагнітних хвиль подібного звуку?

Герц [6] та його послідовники чудово побачили властивість електромагнітного випромінювання передавати в навколишній простір сферичні хвилі, не локалізовані в просторі. (До речі, вони і не квантованими, як стверджують сучасні світила, оскільки вони - Результат не перескока електронів з однієї орбіти на іншу, а прискореного руху вільних електронів у провіднику). Завдяки такому властивості довгих електромагнітних хвиль ми дивимося телевізор і слухаємо радіо з будь-якої точки сфери навколо випромінювача. Однак, як тільки частота електромагнітних хвиль переходить деяку межу в бік збільшення, з'являється спрямованість випромінювання.

Те ж саме відбувається і зі звуком. Щоправда, такі властивості звуку були відкриті зовсім недавно, в зв'язку з отриманням ультразвуку. Виявилося, що ультразвукові хвилі мають гостру спрямованість і можуть розглядатися як частинки, локалізовані в просторі. Ось вам і «безпорадність хвильової теорії»! Виявляється, що кожен раз, коли дослідники самі безпорадні що-небудь пояснити, вони звинувачують у це класичну механіку.

Як показав Фейнман [7], закони коливань залежать від частоти, тому що від неї залежить характер процесів, що протікають в середовищі. Однак сам він задовольнився лише виведенням рівняння коливань, коли тиск і температура в пружної хвилі змінюються адіабатичні. Ні один з дослідників, у тому числі і Фейнман, не розглянули високі частоти коливань щодо довжини вільного пробігу частинок, коли процеси, що відбуваються при цьому, призводять до поглинання тепла. У цьому випадку цілком очевидно, що коливання не може поширюватися сферичної хвилею через розподіл напрямків руху окремих часток. Воно може бути тільки гостро направленим, оскільки частота коливань менше «Частоти» вільного пробігу часток.

З аналогією зі властивостями ультразвуку випливає висновок про те, що локальність зовсім не суперечить хвильової теорії. Мало того, чи не виявиться, що повітря веде себе при цьому як метал, і ультразвук володіє поперечними хвилями?

Крім локальності, фотони, на відміну від радіохвиль, володіють ще одним важливим властивістю, пов'язаних з їхнім походженням: строго дозованого енергією. Це властивість фотонів пов'язане з будовою атомів, не повинно поширюватися на весь спектр електромагнітних хвиль. І тут, тим більше, постійна Планка як характеристика енергії фотонів не повинна розглядатися в більш широкому сенсі, як це робиться на кожному кроці у фізиці останнім часом. До дискретності часу, простору і маси постійна Планка не має ніякого відносини.

У зв'язку з суворої дозування енергії фотонів виникла нова наука - квантова механіка, в якій з самого початку і до сих пір залишилося кілька невирішених питань. Перший: чому електрони атома, рухаючись по круговій або еліптичній орбіті, не випромінюють фотонів, хоча відчувають при цьому доцентровий прискорення? Другий: який механізм випускання і поглинання фотонів?

Перше питання пов'язаний з помилкою, що повторюється у всіх підручниках та наукових працях з квантової механіки. Так, наприклад, у Семенченко у «Вибраних розділах теоретичної фізики »[8] читаємо:« Електрони не можуть рухатися навколо ядра тривалий час, тому що за законами класичної електродинаміки всякий прискорено рухається електрон випромінює електромагнітну енергію. Внаслідок цього кінетична енергія електрона зменшується, і врешті-решт він повинен впасти на ядро ». А Кайгородскій навіть підрахував в «Фізиці для всіх» [9] час падіння електрона на ядро - соті частки секунди!

Прошу посмотреть читача на рівняння класичної електродинаміки Вебера, що складається з трьох складових. Перше доданок - закон Кулона, друге - зміна сили взаємодії в результаті запізнювання потенціалу, третє - це те, що відноситься до нашої теми випромінювання. Тут ми бачимо, що в формулу Вебера входить скалярна величина відстані між взаємодіючими частками. Це означає, що при незмінному відстані між ядром і електроном і перша і друга похідні дорівнюють нулю. Отже, у цьому випадку повинні бути відсутніми запізнювання потенціалу і випромінювання. А значить, не всякий прискорено рухається електрон випромінює енергію. Що рухається по круговій орбіті електрон не повинен випромінювати! Вражає, як довго залишилася непоміченою настільки суттєва помилка!

Рішення друга питання було підказане Гюйгенсом. Він припустив: «Світло виникає завдяки поштовхів, які рухаються частинки тел наносять часткам ефіру ». До появи співвідношення де Бройля для довжин хвиль ця фраза Гюйгенса як би «висіла в повітрі ». Співвідношення де Бройля мало стати фундаментом для дослідження причин появи як самого співвідношення, а як наслідку хвиль де Бройля -- появи фотонів. Проте висновок про індетерменірованності квантової механіки, зроблений Борном, Гейзенбергом і Бором, а також відмова від ефіру, зроблений Ейнштейном, відвів фізиків у бік від цієї проблеми.

Мабуть, слід припустити, що хвилі де Бройля - реальний процес «поштовхове» руху частинок, причиною якого є нерівномірність запізнювання потенціалу, а фотон є відрізком локальних (гостронаправлених) хвиль ефіру, що мають у початку і в кінці трохи різну частоту коливання (ширину спектральної лінії), що пов'язано з уповільненням швидкості електрона при перескока його з однією стійкою орбіти на іншу.

поштовхове рух частинок як наслідок нерівномірності запізнювання потенціалу може з'явитися рішенням ще одного з питань квантової механіки - існування стійких дискретних орбіт електрона. Стійкі орбіти є, мабуть, результатом резонансу циклічних і поштовховим коливань.

Таким чином, незважаючи на численні заклинання ортодоксальних Релятивісти про те, що повернення до класичної фізики, до ефіру, до механічних поглядів, до причинності і до хвильовим представленням світла немає і бути не може, ми повинні це зробити, інакше «доведеться відмовитися від будь-якої надії коли-небудь і що-небудь зрозуміти у фізиці »

Список літератури

А.І. Вейнік. Термодинаміка. Вища школа, Мінськ, 1968, стор 434.

Х. Гюйгенс. Трактат про світло. Лейден, 1703. Пер. з лат. в сб. під ред. Г. М. Голіно і С.Р. Філоновіча «Класики Фізичної науки», Вища школа, 1989, стор 131-140.

Дж. К. Максвелл. Трактат про електрику і магнетизм, т. 1, 2, Оксфорд, 1873. Пер. з англ. Наука, М., 1989.

І. Ньютон. Оптика або трактат про відображеннях, заломлення, згинання та кольорах світла. Лондон, 1706. Пер. з лат. під ред. Г. С. Ландсберг, Гостехиздат, М., 1981.

С.І. Вавилов. Око і сонце. Наука, М., 1976.

Г. Герц. Про дуже швидких електричних коливаннях. Ann. der Ph., b. 31, s. 421 ... 448. Пер. с нем. в сб. під ред. Г. М. Голіно і С. Р. Філоновіча «Класики Фізичної науки», Вища школа, 1989.

Г. Герц. Про електродинамічних хвилях у повітрі і їх відображенні. Ann. der Ph., b. 34, s. 609 ... 623. Пер. с нем. в сб. під ред. Г. М. Голіно і С. Р. Філоновіча «Класики Фізичної науки», Вища школа, 1989.

Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сендс. Фе?? нмановскіе лекції з фізики. Пер. з англ., т. 3, 4, Мир, М., 1976, стор 391 ... 398.

В.К. Семенченко. Вибрані глави теоретичної фізики. Просвещение, М., 1966, стор 131.

А.І. Китайгородский. Фізика для всіх, т. 3 (Електрони), Наука, М., 1979.