Что такое постоянная Планка? Почему существует квант действия?
Обычно физики не пытаются ответить на вопрос «почему». В некоторых случаях это правильно, когда это касается величины каких-то постоянных, например. Но рассматривая физические процессы, хотелось бы понимать, почему происходит то или иное явление, как оно происходит. Несколько ранее мы отвечали на вопрос о возникновении инерции. Ответ помогла найти модель Медиосо. Теперь применим модель Медиосо в попытке рассмотреть суть постоянной Планка, а попутно и Планковской длины.
Постоянная Планка это квант действия. А действие это произведение некоторой работы на время, в течении которого она выполнялась h=A*t.
Квант действия определён для масштабов микромира, а точнее, для электродинамических процессов в атоме и при взаимодействии элементарных частиц. Нет сведений о том, что в макромире, в механике действие квантуется.
Квант действия имеет смысл для электромагнитных периодических процессов. Можно рассмотреть один период электромагнитной волны, как квант этой волны.
Действие для электромагнитной волны равно энергии одного периода волны умноженной на период этой волны.
В опытах Штерна и Герлаха было обнаружено (кроме других явлений) квантование момента импульса электрона.
- примерно так выглядела формула для момента импульса электрона.
В процессах передачи энергии в атомах энергия оказалась тоже квантованной. Везде присутствовал множитель h — постоянная Планка. Впоследствии были введены в обиход квантовой физики квантовые числа, в основу которых поставили квант действия.
После этого упростились вычисления и предсказания в квантовой механике. Но квант действия не получил какого-либо объяснения.
В модели Медиосо рассматриваются фракции среды Медиосо, среди которых есть самая глубокая для этой модели электрическая фракция, состоящая из двух частей, обозначенных в модели как E+ и E-.
Электрическая фракция присутствует и в качестве составной части электрических зарядов. Движение заряда вызывает возмущение электрической фракции, которое мы воспринимаем как электромагнитная волна. В процессе электромагнитных колебаний и их распространении между E+ и E- происходит обмен энергией.
На рисунке представлена схема этого процесса.
В описании фракций было отмечено, что в частях электрической фракции происходит переход между моментами линейного и распространения возбуждения и вращательного. Линейный сдвиг градиента потенциала в одной части фракции вызывает сдвиг кручения во второй части.
Тремя стрелками на рисунке обозначен линейный сдвиг электрической фракции. Электрическая фракция находится в основе структуры всей вещественной материи. Поэтому уже в ней появляется динамический грап, а также импульс. Распространяется возбуждение со скоростью V.
Вместе с линейным движением градиента электрической фракции происходит кручение во второй её части. На рисунке это показано в виде вращающегося цилиндра. Для этого этапа характерно наличие момента инерции, момента импульса угловой скорости и спина, как характеристики состояния элемента фракции.
С некоторой задержкой начинается линейное движение градиента, а то в свою очередь снова вызывает кручение в парной фракции.
Весь процесс распространяется в направлении вектора C.
Посмотрим на формулы (везде единицы СМ).
Входящее (линейное) возбуждение можно характеризовать некоторым периодом его длительности T. Также этому возбуждению можно приписать некоторое значение грапа и скорости. Скорость на таких масштабах всегда равна скорости света. Можно указать, что μ*c²*T=D, где D это действие. Квант возбуждения имеет некоторую энергию и длительность её передачи.
Это возбуждение передаётся и процессу кручения. Эта часть фракции характеризуется некоторым моментом инерции J и периодом действия. Поскольку это кручение, то период действия лучше поместить в один период циклической частоты ω - J*ω=D.
Далее процесс повторяется со сменой знака части электрической фракции. Полный период процесса возбуждения электрической фракции состоит из четырёх циклов.
2*μ*c²*T + 2*J*ω = 4D
Поскольку есть вращение и есть грап, необходимо наличие некоторой характерной длины R, по которой может быть определён и грап и момент инерции.
Момент инерции это произведение грапа на характерную длину J=μ*R
Грап это произведение квадрата условной орбитальной скорости на характерную длину μ=C²*R.
Величину орбитальной скорости, как и скорости линейной для процессов внутри фракций принимаем равной скорости света.
Произведение угловой скорости на характерную длину это тоже скорость света ω*R=C.
Поскольку квант действия h определён экспериментально, приравняем h=4D.
После всех подстановок и сокращений получим соотношение ¼*C³*R²=D или C³*R²=h.
Из него понятно, что характерная длина равна
Если посмотреть в справочник по физике, можно увидеть, что это Планковская длина.
Она же и характерная длина процесса внутри электрической фракции среды Медиосо.
В справочных формулах присутствует ещё гравитационная постоянная в качестве множителя в числителе под корнем. Но постоянная Планка в единицах СМ численно и отличается на этот множитель.
Квант действия определён некоторой величиной характерной длины во внутренних процессах электрической фракции и предельной скоростью передачи взаимодействий.
h=C³*R²
Вернёмся к формуле
Это момент импульса электрона. Как она была получена я не знаю. В нашем случае момент импульса циклической структуры в электрической фракции Медиосо J= D/ω.
Момент импульса (пропорционален кванту действия)в таком случае можно записать так:
Отличие от формулы для электрона в коэффициенте. Этот коэффициент в вещественном мире зависит от формы вращающегося объекта. Для диска он равен ½.
Можно предположить, что элемент структуры имеющий спин состоит из двух дисков или цилиндров сформированных в виде потока градиента фракции вращающихся в противоположные стороны (закон сохранения момента импульса должен выполняться). Конечно, это только представление наподобие представления об электроне, как шарике.
Условный радиус диска — планковская длина.
Если перейти к приведённой постоянной Планка (постоянной Дирака), которая применяется в квантовой механике, то получим:
Применив квантовые числа увидим, что спин такого сдвоенного диска S=1. Именно таким спином обладает гамма квант, фотон в физике элементарных частиц.
Попутно мы нашли ответ на вопрос — чем спин отличается от обычного вращения. Объект со спином может не вращаться внешне, а содержать внутренние вращающиеся элементы, векторная сумма моментов вращения которых равна нулю.
А откуда берётся знак спина, его векторность? Можно объяснять его последовательностью, порядком расположения зон с правым и левым моментом импульса. А можно и наличием небезызвестного векторного потенциала.
Радиоволны, куда делись кванты?
Может возникнуть вопрос, а как быть с длинноволновым диапазоном электромагнитного излучения?
Что происходит в электрической фракции, когда длина волны излучения больше чем 4R?
Вообще говоря, и квантовая механика не разъясняет этот вопрос. Здесь вступает в игру электродинамика.
С токи зрения модели Медиосо можно сказать, что структуры в электрической фракции складываются в цепочки, время перехода вращательных сдвигов в поступательные и обратно увеличивается, снижается частота электромагнитных колебаний. В акте одного действия увеличивается интервал времени при сохранении той же энергии (энергия передаётся по цепочкам). При этом сохраняется зависимость Е=h*ν, и сохраняются значения h и R.
Чем длиннее такие цепочки, тем менее заметно квантование по частоте. В реальном сигнале теперь могут находиться цепочки разной длины, что приводит к дисперсии не монохроматической волны в материальных средах.
Практически для длинноволнового диапазона электромагнитной волны квантовые эффекты «смазываются» и обнаружить их сложно.
-- - - - - - - - - - - - -
Напоминаю, что это модель. Модель отражает свойства реального мира, но не обязательно является составной частью этого мира. Квантовые числа это тоже модель, как и пространство время. Даже всеми любимый закон всемирного тяготения - это модель.
