Учитывая ширину спектра электромагнитных волн от 0 до частот гамма - излучения, сколько же должно существовать «фотонов» (энергетических частиц - квантов) в природе! А квант электромагнитной волны звукового диапазона? Не проще ли попытаться все объяснить возможностью прохождения электромагнитных волн в универсальном проводнике – в физическом ВАКУУМЕ или т.н. ЭФИРЕ. Как и 100 с лишним лет физики использовали для этого очевидную аналогию прохождения звуковых волн в воздухе.
1.1. Электромагнитные волны
Фотоны, как материальные частицы всего лишь вымысел заплутавших физиков. Весь спектр электромагнитных волн (от инфранизких до рентгеновских и выше) представляет собой электромагнитные волны (линейные объекты, возмущения, незамкнутые струны) свободно распространяющиеся в пространстве (физическом вакууме, эфире) с одинаковой скоростью. Причем взаимодействие известных нам «элементарных частиц» (нелинейных объектов) с электромагнитными волнами (линейными объектами) происходит только на резонансных частотах (основной и гармониках) Нашего Мира.
Вступительная часть Максвелла к теории (“Избранные сочинения”) содержит следующие высказывания:
“Та теория, которую я предлагаю, может быть названа теорией электромагнитного ПОЛЯ, потому, что она имеет дело с ПРОСТРАНСТВОМ, окружающим электрические или магнитные тела, и она может быть названа также динамической теорией, поскольку она допускает, что в этом ПРОСТРАНСТВЕ имеется материя, находящаяся в движении, посредством которой и производятся НАБЛЮДАЕМЫЕ электромагнитные явления.
Электромагнитное поле — это та часть пространства, которая содержит в себе и окружает тела, находящиеся в электрическом или магнитном состоянии.
Мы поэтому имеем некоторое основание предполагать, исходя из явлений света и тепла, что имеется какая-то эфирная среда, заполняющая пространство и пронизывающая все тела, которая обладает способностью быть приводимой в движение, передавать это движение от одной своей части к другой и сообщать это движение плотной материи, нагревая ее и воздействуя на нее разнообразными способами.
Энергия, сообщенная телу нагреванием, должна была ранее существовать в движущейся среде, ибо волновые движения оставили источник тепла за некоторое время до того, как они достигли самого нагреваемого тела, и в течение этого времени энергия должна была существовать наполовину в форме движения среды и наполовину в форме упругого напряжения”.
“Какова бы ни была эта среда, мы будем называть ее эфиром”.
После неудачных опытов по поиску доказательств существования эфира удачно подвернулась теория квантования элементарных частиц, которая оставила электромагнитным волнам в вакууме только их свойства.
Для доказательства Права на существование настоящей Теории Объединения используем известные постулаты квантовой механики.
Квант(от лат.quantum— «сколько»)— неделимая порция какой-либо величины в физике. В основе понятия лежит представление квантовой механики о том, что некоторые физические величины могут принимать только определённые значения (говорят, что физическая величина квантуется). В некоторых важных частных случаях эта величина или шаг её изменения могут быть только целыми кратными некоторого фундаментального значения— и последнее называют квантом. Например, энергия монохроматического электромагнитного излучения частоты V может принимать значения:
(N + 1/2)hV, где h- постоянная Планка, N - целое число
В этом случае hV имеет смысл энергии кванта излучения (иными словами, фотона), а N — смысл числа́ этих квантов (фотонов). Постоя́нная Пла́нка (квант действия) — основная константа квантовой теории, коэффициент, связывающий величину энергии электромагнитного излучения с его частотой. Также имеет смысл кванта действия и кванта момента импульса. Введена в научный обиход М. Планком в работе, посвящённой тепловому излучению, и потому названа в его честь. (1)
Постоянную Планка находят экспериментально: например используя анализ спектра тормозного рентгеновского излучения
Этот способ считается самым точным из существующих. Используется тот факт, что частотный спектр тормозного рентгеновского излучения имеет точную верхнюю границу, называемую фиолетовой границей. Её существование вытекает из квантовых свойств электромагнитного излучения и закона сохранения энергии. Действительно,
h c/L = eU,
где c- скорость света,
L- длина волны рентгеновского излучения,
e - заряд электрона,
U - ускоряющее напряжение между электродами рентгеновской трубки.
Тогда постоянная Планка равна h = LUe/c (2),
и является единицей энергии волны (кванта действия, кванта момента импульса). При этом энергия монохроматического электромагнитного излучения, принимает значение
Е = (N+ ½)ħw = (N +1/2)hv,
где (N+ ½) суммарное значение моментов действия для конкретной волны – своеобразный коэффициент квантования для этой волны. Но если мы посмотрим, как на волне распределяются эти значения, то увидим, что фактически ими являются фронты полупериодов, которые в электродинамике действительно являются действующими для всех процессов. Причем чем выше частота (больше полупериодов) тем больше передаваемая веществу энергия за единицу времени. А с учетом того, что переход электрона с одной стационарной орбиты на другую происходит за один полупериод, действующим значением передаваемой энергии электрону является фронт полупериода, назовем его импульсом.
Т.е. «квантование» в данном случае определяется физической сущностью электромагнитных гармонических волн, являющихся «резонансными» для атома по признакам однофазности и кратности числу (N+ ½). Это не требует участия «квантовых частиц».
Это не ново. Это доказал Э.Шрёдингер в своей Волновой теории механики атомов и молекул:
Следовательно, мы приходим к выводу, что, не предполагая дискретных уровней энергии и квантованного обмена энергии и даже вообще не рассматривая другого смысла собственных значений, кроме как частот, все же можно просто объяснить то, что физическое взаимодействие происходит в подавляющем большинстве случаев между такими системами, в которых соответственно более старым взглядам «имеется. один и тот же элемент энергии». Речь идет, как уже отмечает Гейзенберг, о простом явлении резонанса с биениями подобно так называемому «симпатическому маятнику» Без квантовых постулатов достигают совершенно таких же результатов, как если бы квантовые постулаты были заданы. Эта «как если бы»-ситуация («Als ob»-Situation) для нас не нова. Так. самопроизвольно испускаемые частоты оказываются такими, как если бы собственные значения являлись дискретными уровнями энергии и выполнялось условие частот Бора. (2)Стр. 155
Далее рассмотрим как объясняет квантовая физика взаимодействие электрона и «квантов» и почему определенные электромагнитные волны являются «резонансными» для системы «ядро – электрон».
Из учебника физики : «В 1890 году И. Ридберг получил эмпирическую формулу для частот спектральных линий:
В стационарном квантовом состоянии атома водорода на длине орбиты должно укладываться по идее де Бройля целое число длин волн λ, т. е.
nλn = 2πrn. (11);
Подставляя в это соотношение длину волны де Бройля λ = h / p, где
p = meυ – импульс электрона, получим:
nh/neυ = 2πrn или meυrn = nh/2π (12);
Таким образом, боровское правило квантования связано с волновыми свойствами электронов. (3)
Безусловно все правильно когда речь идет о волновых свойствах вещества (атома). Тем более все это очевидно, поскольку центр масс и центр статического заряда ядра не совпадают и четко планетарного движения электрона невозможно. К тому же режим стоячей волны является наиболее энергетически стабильным с наибольшей потенциальной энергией. Преобразуем формулу 1 только для переходов между основными энергетическими состояниями электрона (без гармоник, при этом поменяем местами смысловое значение n и m местами – n будет определять номер серии, а m – номер гармоники):
υ = R ( 1/n² - 1/(n+1)²) = R ( (2n+1)/ n²(n+1)²); (13)
числитель 2n+1 = 2(n+1/2) опять проявился как элемент «квантования», но только сейчас для значений частот поглощаемых и испускаемых электроном. Характерно и свойство знаменателя – его значения кратны 4 (3/4; 5/36; 7/144; 9/400; 11/900; 13/1764; и т.д.). Можно утверждать, что моментом импульса опять является фронт волны, причем на частотах кратных 2(n+1/2) и при этом выполняется условие полной «укладки» волны – 4 ( знаменатель кратен 4). Данное условие очевидно из физической сущности гармонических колебаний электрона в режиме стоячей волны, а «квантование» отражает резонансные свойства атома (наличие динамически устойчивых состояний). Функция является нелинейной, а следовательно возбуждающие воздействия могут быть тоже нелинейными, но частота воздействия должна соответствовать этому закону. Немного с другой позиции и более подробно к такому же выводу пришел и Э. Шрёдингер в своей Волновой теории механики атомов и молекул.
Таким образом можно спокойно исключить из квантовой механики понятие «элементарной частицы», заменив его на нелинейную волновую функцию или электромагнитный солитон (далее это прим. к понятиям атом, ядро, электрон, протон и пр. «элементарные частицы»). А «квантовую частицу» на импульс электромагнитной волны.
Продолжение безусловно следует...
Литература:
1. Википедия
2. Шрёдингер Э. Избранные труды по квантовой механике. М., «Наука», 1976 г., 422 с.
3. Физика Лазеры