В предыдущей статье я привел цитату Роджера Пенроуза: “На самом деле, в принципе не существует предела для расстояния, на которое могут быть разнесены щели, для того, чтобы произошло явление “гашения или усиления”. Но в действительности это не так.
В щель пролезают элементарные фотоны, а не фотон целиком. Как генерируется фотон. Увеличим сильно нить накаливания лампочки.
При подаче на проводник напряжения электроны придут в движение и излучат фотоны, которые и полетят в этом же порядке в пространство. Если, например, электрон а задержит фотон один, то фотон 1 задержится, но сечение фотона, то есть вектор Пойтинга, останется прежним. Вот такая и будет толщина фотона. Конечно, это идеальная картинка излучения фотона. На самом деле фотоны будут излучаться во все стороны от проводника. В этом повинна и форма проводника, и тепловое движение, и отражения, и преломления и тому подобное. Диаграмма излучения будет шарообразной. Это мы видим на практике.
Единственное что, к сожалению, мы не видим это то, что этот шар будет полый. Пока напряжение U будет возрастать, до тех пор и будут излучаться фотоны. Как только напряжение поменяет знак, ускорение прекратится, электроны будут двигаться по инерции и ничего излучать не будут. Вот этот, будем считать шарообразный, слой фотонов и отправится в путешествие от излучателя. Он улетит на некоторое расстояние от источника и за ним ничего не будет, пока электроны в проводнике не затормозятся обратным напряжением и не загрузятся новыми фотонами. Затем напряжение снова поменяет знак и начнет ускорять электроны, и они снова излучать новую волну фотонов. Расстояние между этими порциями энергии и есть длина волны излучения.
Фотоны, составляющие эти кольца или какие-нибудь другие фигуры в сечении, в идеале будут выглядеть примерно так:
Если сечение кольца S будет меньше расстояния между щелями, то никакой интерференционной картинки не будет. Пакеты должны перекрывать обе щели одновременно.
Такие фотоны мы получаем от Солнца. Солнце далеко и лучи от него к нам приходят параллельно. От лампочки редкие элементарные фотоны летят параллельно. Но чем дальше от лампочки, тем относительная параллельность больше. Из-за этой параллельности нам приходится вырезать часть луча предварительным экраном. Длина волны Λ для каждого излучения своя, красная составляющая имеет длину 740 нм, а фиолетовая 380 нм . Это расстояния между фотонами (наборами элементарных фотонов).
Таким образом, мы перед щелями мы всегда имеем волну “некоторого вещества, состоящего из мириад крохотных точечных частиц” по выражению Пенроуза.
Эти крохотные точечные частицы не что иное, как фотоны и они не точечные, а линейные, что чрезвычайно важно. Хотите, называйте их струнами или стрелочками Фейнмана. Каждый из элементарных фотонов проходит только через одну щель, и знать не знает и не желает знать, открыта вторая щель или закрыта. Природа делает свое дело.
Для элементарного фотона щель представляется тоннелем с торчащими со всех сторон атомами со своими электронами. Чем уже щель, тем труднее проскользнуть фотону не про взаимодействовав с каким-нибудь электроном. А взаимодействие всегда приводит к изменению направления фотона. Это приводит к тому, что на выходе щели получается рассеянное полусферическое кольцо. Если исходную волну мы считаем почти плоской, то на выходе щели – это сферическая волна. В ней элементарные фотоны частично перемешались, развернулись и сдвинулись.
И теперь самое главное. В этих волнах кажется полный беспорядок в элементарных фотонах. Тот фотон короткий, тот длинный, а тот еще длиннее. Все они беспорядочно сдвинуты по фазе в каждой волне. Как они могут усиливать или погашать друг друга, по выражению Пенроуза?
Современная наука приучила нас к тому, чтобы мы складывали синусоиды с учетом фаз. Но синусоиды – это виртуальные объекты и поэтому для них существуют свои виртуальные законы. А природа работает с объективно существующими импульсом и энергией фотона. И сумматору (электрону) в больших пределах безразлично, когда начнут на него воздействовать фотоны. Примерно так, как качелям безразлично, когда три человека передадут им свой импульс, лишь бы это случилось на восходящей или нисходящей ветви. То есть, когда качели находятся вверху и начали двигаться в низ, то один человек их может толкнуть сразу же, другой где-то в средине, а третий в нижней точке. А могут толкнуть все три одновременно. Если импульсы одинаковы, то и результат будет одинаков.
С фотонами такая же ситуация. Если два фотона оказались на каком-то электроне даже со сдвигом один относительно другого, то они могут сложиться на электроне и затем излучится в виде этой суммы.
Рассмотрим увеличенный до атомов участок экрана. Конечно, это идеализирована схема. На данный участок падают фотоны со щели 1 (красные стрелочки) и фотоны со второй щели (голубые стрелочки). В зависимости от расстояния от щелей фотоны прибывают к одному и тому же атому в различное время. Допустим фотон из щели 1 попал на электрон 1 в точке а орбиты электрона. Импульс фотона будет тормозить электрон. Если фотон не излучился до точки б и в это время на этот же электрон попадет фотон со второй щели, то этот фотон будет ускорять электрон. То есть один фотон тормозил электрон, а второй ускорял электрон. Электрон согласно этой сумме сил приобретет какую-то скорость. И соответственно этой скорости излучит или поглотит фотон.
На электроне 1 произойдет вычитание фотонов. На электроне 2 тоже произойдет вычитание фотонов. На электроне 3 может произойти как вычитание, так и сложение. А на электронах 4, 5, 6 произойдет сложение фотонов. Так по всей плоскости экрана и будет идти волной вычитание и сложение. В идеальном случае, результатами вычитания и сложения фотонов могут быть фотоны различной длины, от нулевой, до суммы квантов в обоих фотонах. Если ни один из результатов не будет резонансным для данного электрона, то электрон излучит эту сумму. Так как частоты этих излученных фотонов совпадают с частотой падающих фотонов, то это будет тот же цвет, только различной интенсивности. Появляются полосы различной интенсивности.
Если, например, экраном будет светочувствительная пластина, то суммарные фотоны определенной величины переведут атомы серебра на другие уровни. А суммарные фотоны меньше этой величины излучатся атомами, и атомы останутся в прежнем состоянии. На пластине будут светлые и темные полосы.
Сбивает с толку ученый люд и такое явление. Как быть с частицами? Они ведь тоже создают интерференционную картинку. Да, создают. Наверное, многие видели мультик, как дедушка в очках палит из пушки электронами по двум щелям и получает интерференционную картинку. Ему невдомек, что когда он палит из пушки, то ускоряет электроны, которые генерируют фотоны. А эти фотоны и создают данную картинку.
Если бы на экране скапливались в полосе электроны, то их потенциал можно было бы легко измерить. На светлой полосе один потенциал, а на темной полосе другой и все споры прекратились бы. И уж совсем невозможно представить, как электроны в светлых полосах нейтрализуют друг друга.
Но кроме этого возникает еще одна проблема с частицами. Когда мы пытаемся увидеть частицу, то есть проводим измерения, на одной щели, то интерференция прекращается. Очевидно, что мы вмешались в движение, чем изменили параметры движения этой частицы, и она вышла из интерференционного процесса. Фейнман определил интерференцию, как проход частицы через обе щели. По его теории, например, электрон одновременно движется по множественным путям к своему пункту назначения. До щели он летал, обходя все препоны и ловушки, и вдруг после щели попал в наш измерительный прибор. Не смог, имея в своем арсенале множество путей распространения, обойти наш прибор. Проведите тысячи измерений, и результат будет тот же.
В общем можно сказать, что никакого дуализма в том понятии, как представляют его себе ученые, нет. А тем более возводить это несуразное, не подчиняющееся никакой логике, понятие в закон квантовой механики и вовсе нелепо.
Дуализм существует только в таком виде. Фотон состоит из вихрей полей, назовите это волнами, а фотоны, движущиеся друг за другом с определенной скважностью (частотой излучения), представляют волну. Волна не материальна, она организатор материальных частиц в движение, которое мы называем волной.