Урок-6. ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ О ... Анонс. «ФОТОН» и пара формул для ...

Урок-6. ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ О ФОТОНЕ
Анонс. Современной ортодоксальной науке известно научное понятие
«ФОТОН» и пара формул для расчёта его энергии, в которые входят: константа
скорости света и константа Макса Планка. Эти знания о фотоне эквивалентны
знаниям наших предков о Земле, которая, как они считали, плоская и держится на
трёх китах. Взяв за основу ортодоксальные формулы, описывающие энергию фотона, представим вывод из этих формул более 50 математических моделей и 20
констант. Десять из них определены пока приближённо. Математические модели,
описывающие структуру фотона и его поведение в необозримом количестве экспериментов, базируются на аксиоме Единства пространства, материи и времени.
285. Что понимается под понятием «микромир»? Под понятием «микромир»
понимается совокупность фундаментальных элементарных частиц и их взаимодействий [1].
286. Какие частицы считаются фундаментальными? Мы считаем фундаментальными частицами такие образования как: фотон, электрон, протон, нейтрон,
ядро, атом, молекула и кластер [2].
287. Как давно человек начал изучать микромир? Признаки научного анализа
поведения обителей микромира отражены в трудах древних мыслителей. Наиболее фундаментальным из них является геометрия Евклида, в которой сформулированы результаты его научного анализа поведения света.
288. В каком виде Евклид представил результаты своего научного анализа
поведения света? Аксиомы Евклида о том, что между двумя точками можно провести только одну прямую линию и о том, что прямые параллельные линии нигде
не пересекаются - результат его анализа поведения лучей света.
289. Какие теории ХХ века посвящены анализу поведения света? Теорий, посвященных анализу поведения света, много, но самыми фундаментальными теориями ХХ века были признаны теории относительности А. Эйнштейна.
290. Почему критика теорий Относительности А. Эйнштейна продолжается с
момента их рождения и до сих пор не установлена их достоверность? Потому
что теории относительности А. Эйнштейна базируются на некорректных постулатах, не имеющих однозначной интерпретации достоверности результатов экспериментов. Из них вытекают следствия, противоречащие здравому смыслу, а доказательства их достоверности базируются на ошибочно интерпретируемых результатах экспериментов.
Стремление сторонников А. Эйнштейна базировать достоверность его теорий относительности на его личном авторитете оказалось полностью ошибочным,
так как истинным авторитетом владеют лишь абсолютно независимые судьи, роль
которых в науке выполняют только аксиомы – очевидные научные утверждения,
не требующие экспериментальных доказательств их достоверности и не имеющие
исключений.
Как только оказались выявленными судейские функции главной аксиомы
Естествознания, аксиомы Единства пространства, материи и времени, так сразу же
обе теории относительности А. Эйнштейна оказались в разделе истории науки
среди творений, не нужных человечеству.
2
291. Почему наука до сих пор не выявила критерий для оценки связи любых теорий с реальностью, который не зависел бы от субъективных мнений
ученых? Противоречие теорий относительности А. Эйнштейна здравому смыслу
сформировало необходимость выработки абсолютного критерия для оценки связи
любой теории с реальностью. Однако процесс поиска такого критерия оказался
длительным, так как его искатели подвергались преследованию во всем мире и в
ряде случаев «лечению» в психбольницах и даже уничтожению. Приход Интернета положил конец этому незримому беззаконию. В результате и появился долгожданный независимый судья научных споров – аксиома Единства.
292. Что приносит в наши глаза информацию об окружающем нас мире? Фотоны светового диапазона (табл. 9).
Таблица 9. Параметры различных участков спектра фотонных излучений
Радиусы
Частота
Диапазоны
(длины волн), r   , м
колебаний,  c 1
1. Низкочастотный
3  10 6...3  10 4
101...10 4
2. Радио
3  10 4...3  10 1
10 4...10 9
3. Микроволновый
3  10 1...3  10 4
10 9...1012
4.Реликтовый (макс)
r    1  10 3
3  1011
5. Инфракрасный
3  10 4...7,7  10 7
1012...3,9  1014
6. Световой
7,7  10 7...3,8  10 7
3,9  1014...7,9  1014
7. Ультрафиолетовый
3,8  10 7...3  10 9
7,9  1014...1  1017
8. Рентгеновский
3  10 9...3  10 12
1017...10 20
9. Гамма диапазон
3  10 12...3  10 18
10 20...10 24
293. Кто назвал элементарный носитель энергии и информации фотоном? В
научно - популярной литературе есть информация, согласно которой этот термин
ввел А. Эйнштейн. В научной литературе утверждается, что этот термин ввёл американский физик Гильберт Ньютон Льюис.
294. Что известно ортодоксам о фотоне? Им известно, что фотон это научное
понятие, а что за ним скрывается, никто из них не знает, и не хочет знать.
295. Но ведь, ортодоксы кое-что знают о фотоне? Они знают само слово фотон
и что энергия, соответствующая этому слову, определяется по зависимостям
E  mC 2  h , а сам фотон движется прямолинейно со скоростью С.
296. Видят ли ортодоксы физическую разницу между научными понятиями
«Фотон» и «Электромагнитное излучение»? Их уму непостижима разница
между сущностями, соответствующими этим, широко используемым, научным
понятиям.
297. Признают ли ортодоксы, что носителями информации в оптических волокнах являются световые фотоны? Признают.
298. Почему тогда они считают, что в пространстве эту же информацию передают электромагнитные волны, а не фотоны? Этот вопрос эквивалентен вопросу: почему древние считали, что Земля плоская и держится на трёх китах? Ответ на него эквивалентен ответу на предыдущий вопрос. Оставим средневековые
знания ортодоксов о фотоне в покое и начнём формулировать вопросы о нём и
3
давать на них ответы, которые следуют из новой теории микромира. Попутно отметим, что все существующие теории об излучениях неспособны ответить ни на
один из представленных здесь вопросов.
299. Как новая теория микромира представляет диапазоны изменения параметров фотов и фотонных излучений? Ответ на этот вопрос - в таблице 8.
300. Может ли способность наших глаз воспринимать мельчайшие детали
окружающего нас мира, быть косвенным доказательством локализации
(ограниченности) в пространстве носителей этих деталей? Мы не обращаем
внимания на тончайшие детали зрительной информации, которую получаем,
наблюдая окружающий нас мир. Её приносит в наши глаза совокупность фотонов
светового диапазона. Их радиусы во много раз меньше деталей, которые мы видим в окружающем нас пространстве.
301. В каком интервале изменяются радиусы световых фотонов? Они изменяются (табл. 9) в интервале менее одного порядка ( r  3,80 107...7,70 107 м ). Радиусы фотонов всех диапазонов, равные длинам их волн ( r   ) , изменяется в интервале, примерно, 16 порядков.
302. Во сколько раз элементы окружающего нас мира, которые мы видим,
больше радиусов фотонов? Радиусы световых фотонов, примерно, в 10000 раз
меньше миллиметра. Информация, которую они могут принести в наши глаза, соизмерима с этой величиной, но наш глаз способен воспринимать лишь десятую
часть миллиметра. У некоторых животных зрение способно воспринимать более
мелкие детали окружающего мира. Таким образом, мы живём в среде, заполненной неисчислимым количеством непрерывно движущихся и отражающихся от
объектов фотонов. Совокупность отражённых фотонов формирует в наших глазах
образы видимого нами мира (рис. 31).
а)
b)
Рис. 31. а) начальная модель фотона; b) импульсы совокупностей фотонов
303. Почему ответ на предыдущий вопрос противоречит диапазонам изменения параметров фотонов, представленных в табл. 9? Потому что в этих таблицах представлены диапазоны изменения параметров единичных фотонов и их совокупностей, длина волны которых больше длины самого большого фотона (рис.
31).
304. Где граница параметров единичных фотонов и их совокупностей? Эта
граница в реликтовом диапазоне. Фотоны этого диапазона имеют максимальные
4
радиусы. Их совокупность формирует предельно низкую температуру (около
272,60К) во всей Вселенной. Радиусы (длины волн) этих фотонов соответствуют
максимуму излучения Вселенной, в которой 73% водорода, 24% гелия и 3% всех
остальных химических элементов.
305. На чём базировался процесс выявления модели фотона (рис. 31, а и b)?
На тщательном анализе всей совокупности существующих математических моделей, описывающих корпускулярные и волновые свойства фотонов, которые они
проявляют в неисчислимом количестве экспериментов.
306. Можно ли показать анализ, который приводит к тому, что энергия фотона, равная E f  mC2 , должна следовать из его корпускулярной модели? В
соответствии с законами классической физики, а точнее, классической механики,
энергия E f  mC2 равна кинетической энергии кольца, которое движется прямолинейно и вращается так, что поступательные и окружные скорости его точек
равны С (рис. 32).
Так как в прямолинейном движении кольца с радиусом r , как упрощённой
модели фотона, относительно системы отсчета ХОУ (рис. 32) со скоростью С и
во вращательном движении относительно геометрического центра O0 с угловой
скоростью (частотой)  скорость любой точки M кольца равна   r  С , то
сумма кинетических энергий прямолинейного 0,5mC 2 и вращательного
0,5mr22 движений кольца равна
Рис. 32. Схема качения кольца
Ef 
1
1
mC 2  mr 2   2  mC 2  кг  м 2 / c 2  H  м  Дж .
2
2
(102)
Обращаем внимание на тот факт, что в формуле (102) mr 2 - момент инерции
кольца, а  - угловая скорость или угловая частота вращения кольца (рис. 32).
Следующее важное уточнение заключается в том, что mr 2 - момент инерции
кольца, не имеющего размера в поперечном сечении. Фактически это момент
инерции окружности. Но так как окружность имеет только геометрический размер и не является материальным телом, то окружность, имеющую массу, назвали
кольцом. Поэтому, в дальнейшем под понятием материальная окружность мы бу-
5
дем понимать кольцо, не имеющее размера в поперечном сечении, но имеющее
массу, и назовём его базовым кольцом [1], [2].
307. Как из математической модели (102) следует вторая формула для расчёта
энергии фотона E f  h  m2  , кг  м2 / с2 ? Для этого обратим внимание на
размерность константы Планка
h  m2 , кг  м2  с1 ,
(103)
из которой следует формула для расчёта скорости света
С   .
(104)
Вторая формула E f  h следует из первой E f  mC2 следующим образом
E f  mC2  m2 2  m2   h
(105)
308. Какой физический смысл следует из размерности константы Планка
(103)? При строгом подходе – никакого смысла. С учётом этого Планк назвал
свою константу квантом наименьшего действия, которому не соответствовал никакой известный до того времени закон, и все последовали за ним, не пытаясь
найти закон, управляющий постоянством константы Планка h  const [2].
309. Почему нельзя считать, что размерность постоянной Планка (103) соответствует моменту импульса или кинетическому моменту? Потому что в размерности момента импульса или кинетического момента присутствует радиан, а в
исходной размерности постоянной Планка (103) нет радиана.
310. Каким же образом удалось доказать, что в размерности константы Планка неявно присутствует понятие радиан? Прежде всего, известно, что существует формула, связывающая частоту вращения  с линейной частотой  зависимостью
  2  v  v   / 2  с 1 .
(106)
В этой зависимости линейная частота v автоматически связывается с угловой частотой  вращения фотона и таким образом в размерности константы
Планка (103) должно автоматически появляется понятие радиан. Из этого следовало бы также, что, если в кинематике движения фотона заложено соотношение
(103), то тогда фотон имеет корпускулярную структуру, а не волновую. Но в исходной записи константы (103) Планка нет параметра локализации фотона, поэтому и нет размерности радиан.
311. Является ли постоянная Планка h величиной векторной? Описанная
процедура установления истинной размерности константы Планка пока не даёт
оснований считать её векторной величиной.
312. Какой физический смысл заложен в старой записи размерности
h  m2v  кг  м  с 1 константы Планка? Присутствие в постоянной Планка
длины волны  , указывает на то, что она должна описывать волновой процесс, а
6
из размерности постоянной Планка следует, что она описывает процесс вращения.
Чтобы избавиться от этого противоречия, Макс Планк постулировал, что его постоянная описывает квант наименьшего действия. Вполне естественно, что природа этого кванта и его действия остались неизвестными, и мировое научное сообщество мирилось с этим почти 100 лет и не пыталось найти закон, управляющий
постоянством константы Планка.
313. Какой постулат надо ввести, чтобы в размерности постоянной Планка
(103) появился радиан? Поскольку константа Планка родилась в результате анализа процесса излучения абсолютно-чёрного тела и реализуется только в условиях, когда излучение совершается порциями, то это сразу указывает на локализацию в пространстве носителя порционного излучения, которому давно присвоено
название фотон. Отсюда следует возможность ввести постулат: длина волны 
фотона равна его радиусу r [2].
  r.
(107)
Тогда константа Планка запишется так
h  mr 2  кг  м 2  с 1  кг  м2 / с .
(108)
и сразу проясняется физический смысл составляющей mr 2 константы Планка.
Величина mr 2 - момент инерции кольца. Это даёт нам основание представить фотон в первом приближении в виде вращающегося кольца (рис. 33, а).
Рис. 33. К выявлению структуры фотона
314. Как видно, введение постулата (107) проясняет ситуацию, но не приводит
к появлению в размерности постоянной Планка радиана, так как в ней присутствует частота  , соответствующая синусоидальным, но не вращательным колебаниям. В результате возникает потребность ещё в одном постулате.
Каком? Линейная частота  , входящая в выражение постоянной Планка (108),
характеризует процесс прямолинейного распространения синусоидальной волны,
а не вращательный процесс. Чтобы совместить прямолинейное движение фотона с
вращательным, надо предположить, что фотон является не кольцом, а многогранником. Из равенства (107) автоматически следует, что фотон - не кольцо, а шестигранный многоугольник (рис. 33, b) и проясняется физическая суть линейной
7
частоты  . Вращающийся шестигранник генерирует импульсы моментов инерции
в интервале каждой длины волны, которая равна длине стороны шестигранной
структуры (рис. 33, b). Это следует и из постулата (107), поэтому у нас появляется право ввести в этом случае в размерность константы Планка (108) понятие радиан и её постоянством законно начинает управлять закон сохранения момента
импульса [2].
(109)
h  mr2  кг  м2  с 1  кг  м2  рад. / с .
315. Поскольку h - чистая механическая константа, и она входит почти во
все математические модели, описывающие поведение обитателей микромира,
то можно ли популярно объяснить, как она работает? Если Вы смотрели по
телевидению соревнования по фигурному катанию, то легко вспомните, как
фигурист изменяет скорость своего вращения относительно оси, проходящей
вдоль его тела. Вначале он вращается при разведенных в стороны руках с небольшой угловой скоростью. Потом он прижимает руки к груди или поднимает
их вертикально вверх и вращение его резко ускоряется. Затем, если руки разведет в стороны, то угловая скорость вращения его вновь уменьшается. Явление
это управляется одним из самых фундаментальных законов Природы - законом
сохранения кинетического момента или момента импульса. Он гласит: если сумма моментов внешних сил, действующих на вращающееся тело, равна нулю,
то кинетический момент (момент импульса) остается постоянным по величине и направлению.
316. Можно ли подробнее описать процесс изменения скорости вращения фигуриста и процесс реализации момента импульса при его вращении? Можно.
Сущность проявления закона сохранения момента импульса (кинетического момента) следует из анализа константы Планка. Посмотрите, как выражается этот закон математически для тела, совершающего только вращательное движение:
h  mr 2 . Вы сразу узнали константу Планка. В эту константу Природа и заложила этот закон. Он работает в условиях отсутствия внешнего воздействия на
вращающееся тело. Если рассматривать вращение фигуриста, то он, конечно,
испытывает внешнее воздействие. Оно проявляется в виде сопротивления, создаваемого воздухом, а также в виде сил трения, действующих на коньки фигуриста. Так что закон этот проявляется здесь не в чистом виде. Но, тем не менее, небольшое сопротивление воздуха и льда дают нам возможность увидеть
проявление этого закона.
А теперь посмотрите на приведенное выше выражение постоянной
Планка h  mr 2  const . Масса m фигуриста в момент вращения не изменяется. Однако распределение этой массы изменяется. Когда он разводит руки, то
они удаляются от оси его вращения и момент инерции mr 2 фигуриста увеличивается, так как величина, равная массе рук, умноженной на квадрат расстояний r 2 их центров масс от оси вращения, растет. Сразу видно: чтобы постоянная Планка h осталась постоянной, скорость вращения  фигуриста должна
уменьшиться. Когда же он (или она) приближает руки к оси своего вращения,
то Вы
видите, что произойдет со скоростью вращения 
при
2
h  mr   const . Когда фигурист приближает руки к оси своего вращения, то
8
величина mr 2 уменьшится, так как уменьшится расстояние r для центров масс
рук. Чтобы величина h
осталась постоянной, скорость  вращения фигуриста должна возрасти. Что мы и наблюдаем. Конечно, если бы не было никакого
сопротивления, то фигурист мог бы вращаться вечно, как и фотон в движении [2].
317. Можно ли привести более наглядный пример реализации закона сохранения момента импульса? Наиболее наглядно проявление закона сохранения
момента импульса (кинетического момента) наблюдается при вращении человека, сидящего на вращающемся стуле и разводящем в стороны или прижимающем
к груди руки с гантелями (рис. 34) [5].
Рис. 34. Наглядная работа закона сохранения момента количества движения
318. Почему энергия фотонов всех частот определяется по двум формулам
E  mC 2 и E  hv ? Потому, что фотон совершает сразу три движения: прямолинейное, вращательное относительно геометрического центра и колебательное, которое в процессе движения трансформируется в волновое движение центра масс
фотона и всей его структуры.
319. Есть ли экспериментальные доказательства постоянства скорости движения шестигранной механической модели (рис. 33, b) и её независимость от
размера такой модели? Есть. Если взять несколько шестигранников разных размеров и разместить их на наклонной плоскости, то все они будут скатываться вниз
с одной и той же постоянной скоростью V  r  v , но с разной частотой (табл. 10)
[1], [2].
Таблица 10. Кинематические параметры движения тел.
r,м
Форма тел
t, с
V, м/с
v  V / r , с 1
Цилиндрические
0,008
2,43
0,83
0,010
2,30
0,89
0,013
2,05
0,99
Шестигранные
0,0065
5,68
0,18
27,69
0,0080
5,67
0,18
22,50
0,0130
5,67
0,18
13,85
Обратим внимание на то, что при увеличении радиуса r шестигранника частота  его движения уменьшается так же, как и у фотона C  rv  const .
9
320. У механических шестигранников есть плоскость, по которой они перемещаются. Возникает вопрос: благодаря чему фотон движется прямолинейно, не имея опоры для такого движения? Конечно, у фотона нет плоскости, по
которой он мог бы перемещаться, как тела, представленные в табл. 10. Однако,
его центр масс М описывает симметричную укороченную циклоиду М 1 ММ 2 ,
(рис. 35, с), осью симметрии которой является прямолинейная ось ОХ, вдоль которой он движется [2].
Рис. 35. а) и b схема изменения положения геометрического центра O
(центра масс) при движении и вращении шестигранника; b) движения центра масс
М шестигранника по криволинейной траектории М 1 ММ 2
321. Как определить амплитуду колебаний геометрического центра O шестигранника при его качении по плоскости вдоль оси ОХ (рис. 35 а и b)? Принято считать, что если синусоидальная волна распространяется вдоль оси ОХ, то её
положительная и отрицательная амплитуды равны, а ось ОХ является осью симметрии синусоиды (рис. 36).
Рис. 36. График синусоидальной волны
10
При качении шестигранника (рис. 35, b) его геометрический центр О совпадает с центром масс и описывает не синусоиду, а криволинейную траектории близкую по форме к синусоиде (рис. 36). Сумма положительной и отрицательной амплитуды (рис. 36) будет равна 2 A . С учётом этого из рис. 35, а и b находим
2 A  r  r cos

2
 A
r

(1  cos ) .
2
2
(110)
322. Как связана угловая частота 0 вращения шестигранника с его линейной частотой  ? Эта связь проявляется автоматически. Время t поворота шестигранника на угол   600 и его угловая скорость вращения  0 связаны зависимостью (рис. 35, а и b)
 1
t
  0   .
(111)
0 
Известно, что точка К , зафиксированная на радиусе равномерно и прямолинейно катящейся окружности (рис. 32), может описывать различные траектории,
называемые удлинёнными и укороченными циклоидами (рис. 37) [2],
Рис. 37. Траектории движения точек M , K , N , представленных на рис. 32:
М – обыкновенная циклоида; N – удлинённая циклоида;
К – укороченная циклоида
323. Можно ли из совокупности циклоид (рис. 37) подобрать такую, которая
будет описывать траекторию геометрического центра О шестигранника, который совпадает с его центром масс? Такая возможность существует. Для этого
надо совместить ось ОХ неподвижной системы отсчёта УОХ с осью O0 X 0 подвижной системы отсчёта и направить её так, чтобы она делила удвоенную амплитуду 2 A (рис. 35, а и b) пополам. Подвижная ось O0У 0 будет в этом случае
соединена с воображаемой подвижной точкой, которая будет имитировать начало
подвижной системы отсчёта У 0О0 Х 0 , связанной с шестигранником (рис. 35, с).
Свяжем с подвижным центром О0 условную окружность радиуса  K , и на вертикальном радиусе этой окружности возьмём точку M 1 . Она будет имитировать
движение геометрического центра О шестигранника и его центра масс (рис. 35, с)
11
М . В этом случае при качении шестигранника его центр масс М (рис. 35, с) движется по волновой траектории М 1 ММ 2 и совершает одно полное колебание, соответствующее повороту окружности радиуса  K на угол 2 с угловой скоростью  (рис. 35, с).
324. Как определится период колебаний геометрического центра шестигранника и его центра масс? Совмещение вращательного и поступательного движений шестигранника формируют движение его геометрического центра О , а значит и цента масс по укороченной циклоиде К (рис. 37). Поскольку время поворота шестигранника на угол   60 0 и время поворота условной окружности радиуса
 K , описывающей траекторию его центра масс при повороте на угол 2 - одно и
тоже, то период колебаний геометрического центра О шестигранника запишется
так [2]:
T
1


 2

0 
.
(112)
где  - угловая скорость вращения условной окружности радиуса  K
(рис. 35, с).
325. Как связаны между собой угловая скорость  вращения условной
окружности радиуса  K и линейная частота  колебаний геометрического
центра О шестигранника, а значит и его центра масс? Ответ на этот вопрос
следует из формулы (112).
  2 .
(113  106)
326. Если движение центра масс шестигранника и модели фотона эквивалентны, то, как будут вести себя шесть магнитных полей (рис. 33, с) фотона
при его таком сложном его движении? При совмещении поступательного движения такой структуры с вращательным движением скорости центров масс всех
шести полей фотона (рис. 33, с) неизвестной пока его структуры будут разные.
Например, поступательная скорость центра масс поля Е1 (рис. 33, с) будет складываться с его окружной скоростью вращения, а у поля Е 4 окружная скорость
будет вычитаться из поступательной скорости. В результате общая масса m фотона будет неравномерно распределена между шестью его полями в каждый данный
момент времени, то есть она будет циркулировать между полями, меняя их плотность. Это приведет к несовпадению центра масс M фотона с его геометрическим
центром О 0 (рис. 35, с).
Сложное получается движение фотона и его центра масс М. Но у нас нет
возможности упростить это движение и мы вынуждены доказывать соответствие
такого движения реальности, путём аналитического вывода уже имеющихся математических моделей (102-113) из описанного словесно, процесса его движения.
Мы сейчас покажем, как уже полученные математические модели (102-113) выводятся аналитически из описанного процесса движения фотона и его центра масс.
Но перед этим ответим ещё на один вопрос.
12
327. Какие силы удерживают шесть полей ( E1 .....E6 ) фотона (рис. 33, с) вместе? Из проведённого анализа следует, что фотон имеет шестигранную структуру,
состоящую из неизвестной субстанции, и у нас возникает задача найти физическое содержание этой субстанции. Длительные многолетние исследования показали, что такой субстанцией может быть вращающееся магнитное поле, подобное
тому, что возникает вокруг проводника с током (рис. 38).
Рис. 38. Схема формирования кольцевых магнитных
полей вокруг провода с постоянным током
Обратим внимание на то (рис. 38), что магнитные силовые линии вокруг
проводников, сближают их лишь в том случае, если магнитные линии, формирующиеся вокруг проводников с током, направлены навстречу друг (  ) другу в
зоне их контакта К. Если материальную субстанцию фотона формируют аналогичные магнитные поля, то из рис. 33, с, следует модель фотона, представленная
на рис. 39, а [2].
а)
b)
Рис. 39: а) модель фотона; b) схема движения центра масс М фотона
и центра масс E1 одного его магнитного поля
328. Выводятся ли постулированные математические модели (102-113), описывающие фотон, аналитически из анализа процесса движения его модели,
представленной на рис. 39, а? Выводятся. Для этого мы должны проследить за
волновым движением центра масс M всего фотона (рис. 39, а) и центров масс
отдельных его магнитных полей (рис. 39, а). На рис. 39, b показана траектория
M 1 MM 2 перемещения центра масс M фотона в интервале длины  одной волны
[2].
13
Движение центра масс M фотона моделирует точка M , расположенная на
расстоянии  M  O0 M1 от геометрического центра O0 фотона (рис. 39, b). Движение центра масс E1 одного магнитного поля фотона моделирует точка E1 , расположенная на расстоянии M 1 E1  r   от его центра масс M (рис. 39, а и b) [2].
Некоторые исследователи отмечали, что фотон имеет скрытые параметры.
Если бы удалось найти их, то корпускулярные математические соотношения
(102-113), описывающие его поведение, вывелись бы аналитически. Попытаемся установить эти параметры.
Конечно, сложность модели фотона (рис. 39, а) затрудняет реализацию
описанного плана. Однако если учесть, что фотон имеет плоскость поляризации,
то движение его центра масс M в этой плоскости и движение центров масс E шести его магнитных полей можно сопровождать качением условных окружностей,
кинематические и энергетические параметры которых будут эквивалентны соответствующим параметрам фотона [1], [2].
Центр масс M фотона совершает полное колебание M 1 MM 2 в интервале
длины  его волны (рис. 35, с и 39, b), поэтому радиус  k  O0 K (первый скрытый параметр, показанный на рис. 35, с и 39, b) условной окружности, описывающей движение этого центра в интервале длины одной волны, определится по
формуле (рис. 39, b) [2].

r
k 

.
(114)
2 2
Кинематическим эквивалентом группового движения центров масс шести
магнитных полей E фотона, будет вторая условная окружность. Её радиус
e  O0 D (второй скрытый параметр) определяется из условия поворота центра
масс каждого магнитного поля E , фотона на угол   600 в интервале каждой
длины  его волны (рис. 39, b) [2].
e 
 r
 .
 
(115)
Особо отметим, что время, в течение которого эти две условные окружности поворачиваются на разные углы 2 и    / 3 , одно и то же, что соответствует Аксиоме Единства.
Мы уже обозначили угловую скорость условной окружности, описывающей движение центра масс M фотона относительно его геометрического центра
O0 символом  (это - третий скрытый параметр). А угловую скорость условной
окружности, описывающей движение центра масс каждого магнитного поля E , математическим символом  0 (четвертый скрытый параметр), и линейную частоту - через  , поэтому период колебаний центра масс M фотона определится
по формулам (рис. 39, b) [2]:
1 2 
,
(116  112)
T 

  0
14
которые полностью совпадают с формулой (112). Из соотношений (116)
имеем:
  2 ;
(117  106)
(118  111)
 0   .
Соотношение связи между длиной волны  , которую описывает центр масс
M фотона, и радиусом r имеет простой вид (рис. 35, c и 39, b)
  2rSin

2
 r  Sin

2

1

    60 0.
2
3
(119)
Кинематическая эквивалентность между движением сложной магнитной
структуры фотона и движением условных окружностей с радиусами  k и  e ,
позволяет вывести постулированные раннее математические соотношения, которые описывают поведение фотона. Сейчас мы увидим, как скрытые, ненаблюдаемые параметры фотона участвуют лишь в промежуточных математических преобразованиях и исчезают в конечных формулах [2].
Поскольку малая условная окружность радиуса  k перемещается в плоскости вращения фотона (рис. 39, b) без скольжения, то скорость любой её точки
будет равна скорости её центра O0 и групповой скорости фотона. Используя соотношения (114) и (116), получим
C   k    r ,
(120  104)
что соответствует соотношению (114).
Аналогичный результат дают и соотношения (115) и (116) второй условной окружности радиуса  e .
(121  104)
C  0  e    r .
Теперь видно, что аналитический вывод соотношения (104) не только согласуется с моделью фотона (рис. 39, b) и механикой её движения (рис. 35, c и 39,
b), но и объясняет корпускулярные и волновые свойства фотона.
При выводе соотношения (102) обратим внимание на то, что кинетическая
энергия движения фотона с массой m эквивалентна кинетической энергии качения условной окружности с той же массой m , равномерно распределенной по её
длине. Общая кинетическая энергия условной окружности будет равна сумме кинетической энергии её поступательного движения и энергии вращения относительно геометрического центра O0 [2].
Ef 
mC 2 m 2  k2

 mC 2 .
2
2
(122  102)
15
Тот же самый результат получится и при использовании второй условной
окружности радиуса  e (115).
Ef 
mC 2 m02 e2

 mC 2 .
2
2
(123  102)
Приведем уравнение (123) к полному виду (102)
Ef 
mC 2 m 2  k2

 mr 2 2  h  mC 2
2
2
(124  102)
здесь
h  mr 2  const .
(125  118)
Вот теперь у нас есть полное право утверждать, что постоянством константы (108, 125) Планка управляет закон сохранения момента импульса, который
формулируется так: если сумма моментов внешних сил, действующих на вращающееся тело, равна нулю, то его момент импульса остаётся постоянным по
величине и направлению. Из этого следует, что постоянством константы Планка
- векторной величиной h управляет один из самых фундаментальных законов
классической физики, а точнее классической теоретической механики – закон сохранения момента импульса или кинетического момента.
Механика движения фотона (рис. 39, b и табл. 9) ярко демонстрирует действие момента импульса на фотон при повороте его на каждые 60 0 . За один оборот фотона совершается 6 импульсов. С учетом соотношения (117) получаем
E f  h 
1
m  2 
кг  м 2 рад. кг  м 2 Н  м
 h     
 


 2  Дж . (126)
2
2
рад.  с с
с2
с
329. Есть ли среди полученных математических моделей константа, которая
могла бы характеризовать локализацию фотона в пространстве? Такая константа
есть.
Так
как
то
из
C    v  r   const ,
h  m2  m    mr  r  const автоматически следует ещё одна константа
[2]
m2 v h 6,626176  10 34
k0  m    m  r 
 
 2,210254  10  42 кг  м  const.
(127)
v
C
2,997925  10 8
Из размерности константы (127) следует физический закон: произведение
масс фотонов на длины их волн или радиусы – величина постоянная. В системе СИ нет названия константе с такой размерностью, поэтому назовем её константой локализации фотонов [2]. Легко представить реализацию константы локализации (127), если фотон – кольцо (рис. 33, а) или шестигранник (рис. 35, а и b) и
невозможно это сделать, если фотон – волна (рис. 36).
16
330. Почему константа (127) названа константой локализации элементарных
частиц? Потому что она едина для фотонов всех частот, электрона, протона и
нейтрона.
331. Какой физический смысл заложен в константе локализации (127)? Если
считать, что фотон – волна (рис. 36), то в константе локализации отсутствует физический смысл. Если же фотон – структура, замкнутая по круговому контуру
(рис. 39, а), то из размерности кг умножить на м следует, что в первом приближении фотон представляет собой кольцо (рис. 33, а). В этом случае из указанной
константы автоматически следует, что с увеличением массы m кольца его радиус
r уменьшается, и в результате появляются основания постулировать силы,
управляющие этим процессом. Наиболее вероятными из них являются центробежные силы, увеличивающие радиус кольца, и магнитные силы, сжимающие кольцо
(рис. 39, а).
332. Если задаться вопросом: почему фотоны всех частот движутся в вакууме с одинаковой скоростью? То получается следующий ответ [2]. Потому
что изменением массы m фотона и его радиуса r управляет закон локализации
k0  mr  const таким образом, что при увеличении массы m фотона его радиус r
уменьшается и наоборот. Тогда для сохранения постоянства постоянной Планка
h  mr  r  const , при уменьшении радиуса r , частота  должна пропорционально увеличиваться. В результате их произведение r  остаётся постоянным и равным C .
333. Возвращает ли новая теория фотона истинный физический смысл постоянной Планка, который теперь лишает учёных права называть её квантом
наименьшего действия? Новая теория фотона возвращает истинный физический
смысл размерности константы Планка - момент импульса или кинетический момент. Линейная частота  имеет четкую связь с угловой частотой  0 вращения
фотона (117-118).
334. Известен принцип неопределённости Гейзенберга. Реализуется ли он в
новой теории фотона? Так как принцип неопределённости Гейзенберга реализуется в ряде экспериментов с фотонами, то неравенство, определяющее этот принцип, должно следовать из теории фотона. Неравенство Гейзенберга имеет вид
Px  x  h .
(128)
Мы уже показали, что скрытые параметры позволяют вывести основные
математические соотношения квантовой механики, описывающие поведение фотона, из законов классической физики, а точнее - классической механики. Условные окружности позволяют определить и импульс фотона.
mr 2 h h
(129)
P  mk  mr  mC 
  .
r
r 
Перепишем это так
(130)
P  h .
17
В левой части уравнения (130) представлено произведение импульса P фотона на длину его волны  , а в правой - постоянная Планка h . Из этого следует
соотношение неопределенности Гейзенберга [2].
Px  x  h .
(131)
Перепишем это неравенство в развернутом виде
m
x
 x  mr 2 .
t
(132)
Так как фотон проявляет свой импульс в интервале каждой длины волны и
так как его размер более двух длин волн (рис. 39, a), то величины x и 1 / t в
x  2,3r и
неравенстве (132) всегда будут более 2 каждая. Принимая
1 / t  2,3 , и подставляя эти значения в неравенство (132), получим
12,17  1 .
(133)
Таким образом, модель фотона действительно ограничивает точность экспериментальной информации, получаемой с его помощью. Объясняется это тем,
что размеры фотона несколько больше двух длин его волн (двух радиусов). Следовательно, фотон не может передать размер геометрической информации, меньший двух длин его волны или двух радиусов вращения, как это и следует из неравенства Гейзенберга.
335. В чём физическая сущность неравенства Гейзенберга? Если мы исследуем объект с помощью фотона с заданной длиной волны, то мы не можем получить
геометрическую информацию об объекте, которая была бы равна длине волны используемого фотона или была меньше её. Однако, если для получения той же
информации использовать фотон с меньшей длиной волны, то точность геометрической информации возрастет. Это значительно ограничивает физический смысл
неравенства Гейзенберга. Если это неравенство относить к экспериментальной
информации, получаемой с помощью фотона, то оно справедливо только в рамках
одной длины его волны или одного радиуса.
336. Каковы размеры области пространства, в которой локализован фотон?
Фотон любого радиуса локализован в пространстве с диаметром окружности, несколько большим двух радиусов фотона, в точном соответствии с неравенством
Гейзенберга (132). В поперечном сечении его размер равен его радиусу или
меньше его. Так как фотоны всех диапазонов фотонных излучений имеют одну и
ту же структуру, то области пространства, в которых локализуются фотоны всех
диапазонов, изменяются в интервале, примерно 16 порядков (табл. 9).
337. Можно ли описать движение центра масс фотона с помощью уравнения
Луи де Бройля y  A cos 2 (t  x /  ). ? В принципе можно, если представить фотон в виде волны или точки, которая движется по волновой траектории, но пользы
от такого описания не будет.
18
338. Почему описание волнового движения центра масс модели фотона, с помощью волнового уравнения Луи де Бройля не даст пользы? Потому что в
волновом уравнении Луи де Бройля координата и время – независимые переменные. Это главный признак несоответствия таких уравнений аксиоме Единства, а
значит и невозможности описать с помощью таких уравнений глубинные процессы, которые управляют движением такой модели.
339. Математики научились описывать любые колебательные процессы, используя синусоиду с аргументом, в котором координата и время – независимые переменные, а аксиома Единства пространства, материи и времени, требует описывать подобные процессы математическими моделями, в которых
координата и время – зависимые переменные. А разве возможны такие синусоиды, в аргументах которых, координата и время были бы зависимые переменные? Да, в аргументе синусоиды невозможно сделать координату и время зависимыми переменными, но это не значит, что невозможны разработки таких математических моделей, которые описывали бы колебательный процесс уравнениями, в которых координата и время были бы зависимые переменные.
340. Если синусоида не может описать колебательный процесс в рамках аксиомы Единства, требующей зависимость координаты от времени, то какая
кривая способна реализовать колебательный процесс в рамках аксиомы
Единства? Как ни странно, но эту функцию успешно выполняет укороченная
циклоида. Она описывает колебательный процесс, реализуемый в плоскости, двумя уравнениями, то есть двумя меняющимися во времени координатами. Именно
это и нужно для описания волнового процесса движения центра масс фотона, в
рамках аксиомы Единства.
341. Можно ли вывести уравнения движения центра масс фотона, соответствующие Аксиоме Единства пространства – материи – времени? Конечно,
можно. Поскольку центр масс фотона движется в плоскости поляризации и в
рамках аксиомы Единства пространства – материи – времени, то для описания
движения его центра масс M по волновой траектории необходимо иметь два параметрических уравнения (рис. 39, b). Так как центр масс M фотона движется
относительно наблюдателя и относительно геометрического центра O0 , который
движется прямолинейно со скоростью C , то для полного описания такого движения необходимо иметь две системы отсчета: неподвижную XOY и подвижную
X 0 O0Y0 (рис. 39, b).
Амплитуда A колебаний центра масс M фотона (рис. 39, b) будет равна
радиусу  M  O0 M 1 его вращения относительно геометрического центра O0 фотона. Из рис. 39, b имеем [2]
A  M 
r

(1  cos )  0,067r .
2
2
(134)
Обратим внимание на небольшую величину амплитуды А , колебаний
центра масс фотона в долях длины его волны или радиуса вращения A  0,067 r .
19
Уравнения движения центра масс M фотона относительно подвижной системы
X 0 O0Y0 имеют вид параметрических уравнений окружности (рис. 39, b):
x 0  A sin t ;
y0  A cos t .
(135)
(136)
Если фотон движется относительно неподвижной системы отсчета ХОУ со
скоростью C , то уравнения такого движения становятся уравнениями циклоиды:
(137)
x  Ct  Asin t ;
y  A cos t .
(138)
Обратим внимание на то, что в уравнениях (137) и (138) x  f1 (t ) и
y  f 2 (t ) . Это значит, что они описывают движение центра масс фотона по волновой траектории в рамках аксиомы Единства пространства – материи – времени.
Отметим, что уравнения Луи де Бройля и Шредингера этим свойством не обладают. Учитывая соотношения (116) и (134), получим:
x  Ct  0,067r sin 60 t;
y  0,067r cos 60 t ,
(139)
(140)
где  0     60  .
Это уравнения укороченной циклоиды [2].
342. Какой элемент фотона описывает укороченную циклоиду? Укороченную
циклоиду описывает центр масс M магнитных полей фотона (рис. 39, a).
343. Можно ли представить график траектории центра масс фотона, описываемой уравнениями (139) и (140)? Можно, конечно. Совокупность циклоид
представлена на рис. 37. Поскольку центр масс фотона движется по укороченной
циклоиде, то её форма представлена на рис. 37 кривой, обозначенной символом К.
Символом М обозначения обыкновенная циклоида, а символом N – удлинённая.
Радиус окружности, описываемой точкой N (рис. 32 и 37), -  N  r и эта
точка описывает удлинённую циклоиду N (рис. 37).
Радиус окружности, описываемой точкой K (рис. 32 и 37),  K  r , и она
описывает укороченную циклоиду K (рис. 37).
Так как у модели фотона амплитуда A   М  0,067r меньше радиуса фотона, то его центр масс движется по укороченной циклоиде (139), (140).
344. Из результатов экспериментов, представленных в табл. 10, скорость
центра масс шестигранника не зависит от его радиуса r вращения. Выполняется ли это условие в уравнениях (139) и (140), описывающих движение
центра масс фотона? Формула скорости центра масс фотона, следующая из
уравнений его движения (139 и 140) автоматически дают положительный ответ на
этот вопрос
0
20
V  (dx / dt) 2  (dy / dt) 2  C 2  0,85C 2 cos 6 0 t  0,18C 2  C 1,18  0,85 cos 6 0 t .
(141)
345. Подтверждает ли график изменения скорости центра масс фотона тот
факт, что его средняя величина равна С? Положительный ответ на этот вопрос
следует из графика функции (141), представленного на рис. 40.
Рис. 40. График скорости центра масс фотона
Как видно, скорость центра масс M фотона действительно изменяется в
интервале длины волны или периода колебаний таким образом, что её средняя величина остается постоянной и равной C .
346. Позволяют ли уравнения движения центра масс фотона (139) и (140)
определить силы, которые действуют на него? Позволяют. Поскольку сила
инерции направлена противоположно ускорению, то касательная составляющая
FK силы инерции, действующая на центр масс M фотона, запишется так [2]
FК  m 
16,01 sin( 6 0 t )
dV
 m     C  h  2
.
dt
r 1,18  0,85 cos(6 0 t )
(142)
Несмотря на сложность переменной составляющей математической модели
(142), касательная составляющая силы инерции, действующая на центр масс фотона, изменяется синусоидально (рис 41). Это значит, что она и генерирует прямолинейное движение центра масс фотона и всего фотона.
Нормальная составляющая силы инерции, действующей на центр масс фотона (центробежная сила инерции) определиться по формуле
C 2 (1,18  0,85 cos 6 t )
V2
0
.
Fn  m
 man  m
A
0,067r
(143)
Результирующая сила инерции Fi , действующая на центр масс фотона, будет равна
Fi  ma  m a2  a n2
(144)
21
Рис. 41. Зависимость изменения касательной FK составляющей силы
инерции, действующей на центр масс М светового фотона в интервале
одного колебания  0 t  60 0
347. Существует ли момент сил, вращающих фотон? Обратим внимание на то,
что в технической системе единиц константа локализации фотона (127) имеет
размерность с физическим смыслом момента силы. Появление постоянного момента сил, вращающего фотон, возможно лишь только в том случае, если векторы
сил, генерирующих этот момент, не будут пересекать геометрический центр ОО
(рис. 35, а, b и 39, а) модели фотона, то есть - будут нецентральными силами.
Известно, что если линии действия сил на элементы вращающегося тела
проходят через ось его вращения, то такие силы называются центральными и их
моменты относительно оси вращения равны нулю. Однако, центры масс электромагнитных (магнитных) полей фотона (рис. 33, с и 39, a) имеют разные скорости,
поэтому есть основания полагать, что магнитная субстанция, которую мы называем эфиром, циркулирует между полями фотона и её плотность в каждом поле зависит от скорости. Поскольку, в каждый данный момент времени, скорости центров масс всех шести полей фотона разные, то и массы у них разные. В результате
центр масс M фотона (рис. 39, a) не совпадает с его геометрическим центром ОО и
появляется момент, вращающий общий центр масс M фотона относительно его
геометрического центра. Вполне естественно, что такой момент формируется совокупностью нецентральных сил, которые и вращают фотон. В технической системе единиц он имеет размерность кг  м . Такую размерность имеет константа
локализации, которую можно считать постоянным моментом сил, действующих на
движущийся и вращающийся фотон [2].
k0  m    m  r  2,210254  1042 кг  м  const .
(145)
348. Какой вид имеют уравнения движения центров масс отдельных магнитных полей фотона, относительно его геометрического центра ОО ? Уравнения
движения центра масс E1 одного из магнитных полей фотона относительно подвижной системы отсчета Х 0 О0У 0 будут иметь вид (рис. 39, b):
xOE  A sin t  r sin 0 t ;
(146)
22
yOE  A cos t  r cos 0 t .
(147)
349. Какой вид имеют уравнения движения центра масс одного из магнитных
полей фотона относительно неподвижной системы отсчета XOY ? Это уравнения абсолютного движения центра масс одного магнитного поля фотона (рис.
33, с), то есть его движения относительно неподвижной системы отсчета XOY .
Они имеют вид:
x E  C  t  A sin t  r sin 0 t ;
y E  A cos t  r cos 0 t .
(148)
(149)
Это – уравнения волнистой циклоиды. Они позволяют легко определить все
кинематические и динамические характеристики центров масс магнитных полей
фотона.
350. Когда было введено понятие волнистая циклоида и когда были получены её уравнения и где они опубликованы впервые? Это понятие было введено
в 1971 г и тогда же уравнения волнистой циклоиды были получены и опубликованы в статье «Кинематика игольчатого диска» в трудах Кубанского сельскохозяйственного института. Выпуск 44 (72). Краснодар 1971, с 100-108.
351. Почему это была первая статья, опубликованная автором, без соавторов?
Потому что уже тогда автор понял её фундаментальную значимость.
352. Каким образом реализуется закон сохранения момента импульса фотона
при столь сложном его движении при изменении главных параметров фотона: массы, радиуса и частоты? Поскольку постоянством константы Планка
управляет закон сохранения момента импульса h  mr 2  const , то с увеличением массы m фотона растет плотность его магнитных полей (рис. 39, a) и за
счет этого увеличиваются магнитные силы, сжимающие фотон, которые все
время уравновешиваются центробежными силами инерции, действующими на
центры масс этих полей. Это приводит к уменьшению радиуса r вращения
фотона, который всегда равен длине его волны  . Но поскольку радиус r в
выражении постоянной Планка возводится в квадрат, то для сохранения постоянства постоянной Планка (125) частота  колебаний фотона должна при этом
увеличиться. В силу этого незначительное изменение массы фотона автоматически изменяет его радиус вращения и частоту так, что угловой момент (постоянная Планка) остается постоянным. Таким образом, фотоны всех частот, сохраняя свою магнитную структуру, меняют массу, частоту и радиус вращения
так, чтобы mr 2  h  const . То есть, принципом этого изменения управляет закон
сохранения момента импульса, который называют ещё и моментом импульса [2].
353. Какой параметр фотона побуждает предполагать, что сложное взаимодействие магнитных полей фотона генерирует в его структуре вечный магнитный двигатель? Такой параметр следует из математической модели связи
между линейной частотой колебаний фотона  и его скоростью вращения 0 .
Она следует из соотношений (112).
23
0     600   1,05  
0 0  r VE


 1,05 .

r 
C
(150)
Итак, в соотношениях (150) заложен следующий физический смысл: отношение окружной скорости центров масс магнитных полей E к их общей поступательной скорости C равно 1,05. Это значит, что окружная скорость центров масс
магнитных полей фотонов превышает их общую поступательную скорость, равную C , всего в 1,05 раза. Из этого следует самый экономный энергетический режим сочетания вращательного движения фотона с поступательным. Этот режим
реализуется только при шести магнитных полях фотона. При любом другом количестве этих полей величина VE / C будет значительно отличаться от оптимальной
величины, равной 1,05. В результате появляются основания для предположения
наличия в структуре фотона, так называемого вечного двигателя, который реализуется взаимодействием его 6-тью магнитными полями в процессе сочетания
вращательного движения с поступательным движением.
Если математические уравнения (139) и (140) отражают реальность, то из
них должны следовать: уравнение Луи де Бройля и уравнение Шредингера, которые используются в ряде случаев для описания поведения фотона. В связи с этим
возникают такие вопросы.
354. Можно ли вывести уравнение Луи де Бройля из уравнений (139) и (140),
описывающих движение центра масс фотона? Ответ положительный. Можно,
но для этого надо вывести процесс описания движения центра масс фотона, за
рамки аксиомы Единства. Для этого надо взять одно из уравнений (139) или (140),
например, уравнение (140). Обращаем внимание читателя на то, что эта операция
автоматически выводит процесс описания движения центра масс фотона, за рамки
аксиомы Единства пространства - материи – времени, так как одним уравнением
уже невозможно описать движение центра масс фотона. Чтобы привести уравнение (140) к виду уравнения Луи де Бройля [2]
y  A cos 2 (t  x /  )
(151)
необходимо ввести в него координату x , используя для этого разность фаз.
y  A cos(60 t  t ) .
(152)
Учитывая, что  0    60 o и   2 , имеем
y  A cos 2 (t t ) .
(153)
Обозначим:

тогда
V

;
Vt  x,
y  A cos 2 (t  x /  ).
(154)
(155  151)
24
Это и есть уравнение Луи де Бройля, которое используют для описания фотона, как волны.
355. Можно ли вывести уравнение Шредингера из уравнений (139) и (140),
описывающих движение центра масс фотона? Поскольку уже получено уравнение Луи де Бройля из уравнений (139) и (140), то одномерное уравнение Шредингера [2]
d 2
8 2m
(156)


( Ee  E0 )
dx 2
h2
легко выводится из уравнения Луи де Бройля (155). Для этого выразим из формул
(124) и (130) частоту  и длину волны  .

Ef
h

E
,
h

h
.
P
(157)
(158)
Введем новое обозначение функции (155) и подставим в неё значения (157)
и (158).
2
(159)
y    A cos
( Et  Px) .
h
При фиксированном x смещение  ( x, t ) является гармонической функцией
времени, а при фиксированном t - координаты x . Обратим внимание на то, что
эти представления находятся за рамками аксиомы Единства.
Дифференцируя уравнение (159) дважды по x , найдем
d 2
4 2 P 2
2
4 2 P 2


A
cos
(
Et

Px
)


 .
h
dx 2
h2
h2
(160)
Если с помощью соотношения (160) описывать поведение электрона в атоме, то надо учесть, что его кинетическая энергия Ek и импульс P связаны соотношением
mV 2 P 2
.
(161)
Ek 

2
2m
Откуда
P  2mEk .
(162)
Подставляя результат (162) в уравнение (160), имеем
25
d 2
8 2 m


 E k .
h
dx 2
(163)
Известно, что полная энергия электрона Ee равна сумме кинетической Ek
и потенциальной E0 энергий, то есть
Ee  Ek  E0 .
(164)
С учетом этого уравнение (163) принимает вид дифференциального уравнения Э. Шредингера [2].
d 2
8 2 m


( Ee  E0 ) .
dx 2
h2
(165  156)
Из изложенного следует, что результат решения уравнения (165) есть
функция    (t ) ( õ) , работающая за рамками Аксиомы Единства пространства
– материи – времени. Если в функции (165) разделить переменные x и t , то
можно получить уравнение
d 2
 ( Ee  E0 ) ( x)  0 ,
8 2 m dx 2
h2

(166)
которое работает в рамках аксиомы Единства, поэтому оно должно давать точный результат, соответствующий эксперименту. И это действительно так. Оно
рассчитывает спектр атома водорода. Происходит это потому, что энергии связи
электрона с протоном зависят только от расстояния x между протоном и электроном и не зависят от времени t [2].
Итак, мы оставляем в покое почти все математические формулы, которые
давно применяют для описания поведения фотона. В этом смысле у нас нет ничего
нового, мы только подтвердили достоверность этих формул и дополнили их уравнениями (139) и (140), описывающими движение центра масс фотона в рамках аксиомы Единства пространства – материи – времени.
356. Согласно существующим представлениям длина волны электромагнитного излучения изменяется в интервале   3  107.....3  1018 м (табл. 9). Минимальная величина этого интервала принадлежит гамма фотону, а максимальная - низкочастотному диапазону излучения. Величины эти установлены экспериментально и у нас нет оснований сомневаться в их достоверности.
В связи с этим возникает вопрос. Как согласовать модель фотона с самой
большой длиной волны   r  3  107 м  30000км электромагнитного излучения? Ответ на этот фундаментальный вопрос следующий. Материальная плотность базового кольца  K фотона, соответствующего минимальной длине волны
  r  3  10 18 м (табл. 9), равна [2]
26
K 
k0
m
2,210  10 42


 3,909  10 8 кг / м.
2
18 2
2  r 2  r
6,282  (3  10 )
(167)
Материальная плотность базового кольца фотона, соответствующего максимальной длине волны электромагнитного излучения   r  3 107 м , равна
K 
m
k0
2,210  1042


 3,910  1058 кг / м.
2
7 2
2  r 2  r
6,282  (3  10 )
(168)
Трудно представить фотон (с базовым радиусом r  3 107 м ), движущийся
со скоростью света, имея материальную плотность кольца  K  3,910  1058 кг / м
(168).
Вряд ли возможно формирование ньютоновских и магнитных сил при такой небольшой материальной плотности базового кольца фотона (168). Поэтому
должен существовать предел максимальной длины волны  max или максимального радиуса rmax и минимальной массы mmin фотона [2].
357. Имеются ли экспериментальные данные, доказывающие наличие предела максимального радиуса фотона? Имеются. Они скрыты в спектре излучения
Вселенной. Поскольку температура Вселенной близка к абсолютному нулю, то её
формирует максимальная совокупность фотонов с максимальной длиной волны.
Мы убедимся в этом при анализе спектра Вселенной. А сейчас лишь отметим. Поскольку тепловую энергию и температуру формируют фотоны, то  max соответствует самой низкой температуре, существующей в Природе, экспериментальное
значение которой равно, примерно, Tmin  0,10 K . Длина волны совокупности фотонов, формирующих эту температуру, определяется по формуле Вина.
max  rmax 
C ' 2,898  10 3

 0,029 м .
T
0,10
(169)
Фотоны с такой длиной волны соответствуют реликтовому диапазону
(табл. 9). Их масса равна
m min 
k0
2,210  10 42

 7,621  10  41 кг .
rmax
0,029
(170)
Плотность материального кольца такого фотона будет равна
K 
m min
4,250  10 41

 2,333  10  40 кг / м .
2  rmax 6,282  0,029
(171)
27
Таким образом, в Природе нет фотонов с длиной волны или радиусом
намного большем 0,029м. Конечно, эта величина будет ещё уточняться, но в любом случае она будет иметь значения, близкие к 0,029м.
358. Чему равна минимальная длина волны фотона?
  r  3,8 1018 м.
359. Чему равна максимальная частота фотона? v  10 26 c 1 .
360. Чему равна максимальная масса фотона? m  0,70 1024 кг .
361. Чему равна максимальная энергия фотона? E  4  1011 eV .
362. Чему равна максимальная длина волны фотона?   0,05м .
363. Чему равна минимальная частота фотона?   0,77  109 с1 .
364. Чему равна минимальная масса фотона? m  4,25 1041 кг .
365. Чему равна минимальная энергия фотона? E  2,4  10 3 eV .
Как видно, самый маленький фотон – гамма фотон, а самый большой фотон - инфракрасный фотон реликтового диапазона. Максимальная длина волны
единичных фотонов соответствует реликтовому диапазону, а минимальная гамма диапазону (табл. 9). От реликтового диапазона до гамма диапазона, длина
волны фотона уменьшается, примерно, на 16 порядков, а частота увеличивается на
16 порядков.
366. Сразу возникает вопрос: какое электромагнитное образование формирует электромагнитное излучение с длиной волны, больше длины волны реликтового диапазона? Ответ на этот вопрос следует из гипотез индийского ученого Бозе и английского физика Алана Холдена, представленных на рис. 42 [2]
Рис. 42. Схема фотонной волны длиною 
Как видно (рис. 42) фотоны могут двигаться в виде отделённых друг от
друга совокупностей, которые проявляют свойства, присущие волнам. Поэтому у
нас есть основания назвать импульсы совокупностей фотонов фотонными волнами
(рис. 42). Шарики - это фотоны. Расстояние между импульсами фотонов (шариков)
равно длине волны  , так называемого, электромагнитного излучения, а длина
волны каждого отдельного фотона значительно меньше. Она, как мы уже показали, определяет область его локализации в пространстве. Так как фотоны всех
диапазонов движутся с одной и той же скоростью C и так как они же формируют
и волны, правильно называемого фотонного излучения (рис. 42), то скорость фотонного излучения всех диапазонов одна и та же.
28
367. С учётом изложенной информации можно ли считать, что понятие «шкала электромагнитных излучений», представленная в уроке 5 на рис. 29, слева,
не соответствует физическому содержанию её структуры (рис. 42 и 43)? Ответ
однозначный старое название шкалы электромагнитных излучений не соответствует обилию новой информации о фотоне, представленной здесь.
368. Почему же тогда решение уравнений Максвелла даёт результат, совпадающий с результатами экспериментов? При поиске ответа на этот вопрос надо
учитывать, что при численном решении этих уравнений используется процедура
разложения в ряд Фурье. Однако, если учесть, что уравнения Максвелла описывают процессы, близкие к синусоидальным, то их можно заменить уравнением синусоиды с соответствующими параметрами и привести результат эксперимента, разложенный в ряд Фурье, к результату, описываемому синусоидой с такими же параметрами, какие дают уравнения Максвелла.
Таким образом, сходимость результатов решения уравнений Максвелла с
экспериментальными данными – следствие синусоидального характера фотонной
волны (рис. 42). Туманный физический смысл уравнений Максвелла надёжно прикрывал ошибочную интерпретацию структуры, так называемого, электромагнитного излучения более 100 лет.
Информация о фотоне проясняет причину сходимости результатов решений уравнений Максвелла, с рядом экспериментальных данных. Дело в том, что
электроны любой антенны возбуждаются фотонами среды непрерывно, формируя
её температуру и фоновый шум. Управляемое воздействие на этот процесс заставляет эти же электроны излучать импульсы фотонов с другими радиусами в виде
волн (рис. 42), которые возбуждают у антенны приемника импульсы тока, такие
же, какие ошибочно приписываются действию электромагнитной волны Максвелла (рис. 43).
Если волна, излученная антенной или любым другим источником, состоит
из фотонов (рис. 42), то величина генерируемого тока будет зависеть от количества фотонов, попавших на неё, и от их индивидуальной энергии, но не от напряженностей, выдуманного для этого случая электрического и магнитного полей.
Рис. 43. Схема электромагнитной волны
369. Существуют ли экспериментальные данные, доказывающие достоверность существования единичных фотонов (рис. 39, а) и фотонных волн (рис.
42)? Таких экспериментальных доказательств уже неисчислимое количество. Приведём одно из них. Прибор ИГА-1 (рис. 44). Имея чувствительность 100 пико
29
вольт, он принимает естественные излучения с частотой 5 кГц и длиной волны
  С /  3  108 / 5  10 3  0,6  105  60км на антенну диаметром 30 мм.
Уравнения Максвелла работают лишь в условиях, когда длина волны излучения соизмерима с размером антенны приёмника. Это - убедительное доказательство того, что электромагнитные волны Максвелла (рис. 43) не являются носителями излучений [2].
Рис. 44. Прибор ИГА – 1. Разработчик: Кравченко Ю. П.
370. Есть ли основания заменить название «шкала электромагнитных излучений» названием «шкала фотонных излучений» или просто «фотонная шкала» (рис. 45)? Полученная новая информация делит фотонную шкалу на два
класса: фотонный и волновой. Фотоны (рис. 39, а)- единичные магнитные образования, излучаются электронами атомов и протонами ядер. Совокупность фотонов, излученных электронами атомов или протонами ядер, формирует фотонное
поле. Оно может быть непрерывным или импульсным, то есть волновым (рис. 42).
Мы живём в этом поле, как рыбы в воде и не замечаем этого. Из этого следует
необходимость замены шкалы электромагнитных излучений на шкалу фотонных
излучений (рис. 45).
Таким образом, сходимость результатов решения уравнений Максвелла с
экспериментальными данными – следствие синусоидального характера фотонной
волны (рис. 42). Туманный физический смысл уравнений Максвелла надёжно прикрывал ошибочную интерпретацию структуры, так называемого, электромагнитного излучения более 100 лет. Теперь этот туман рассеян и появилась шкала фотонных излучений (рис. 45).
371. Как называются основные параметры фотона? Масса, радиус, равный
длине волны колебаний центра масс фотона, частота линейных колебаний, угловая частота вращения, скорость прямолинейного движения, энергия, амплитуда
колебаний центра масс фотона, отношение окружной скорости вращения центров
масс полей фотона, к их линейной скорости, равной скорости света. Фотон имеет
спин, равный постоянной Планка и приложенный к центру масс фотона перпендикулярно плоскости его вращения, которая является одновременно и плоскостью
его поляризации (рис. 39, а).
30
Рис. 45. Шкала фотонных и фотоно - волновых излучений
372. В каком интервале фотонных излучений рождаются единичные фотоны? Единичные фотоны рождаются в интервале от реликтового диапазона до,
гамма диапазона шкалы фотонных излучений (рис. 45 и табл. 9).
373. Где граница на шкале фотонных излучений, которая разделяет эту
шкалу на зону рождения и существования единичных фотонов и их совокупностей и зону отсутствия рождения единичных фотонов, а существования
только их совокупностей в виде волн? Граница между указанными состояниями
фотонов – максимальная длина волны реликтового диапазона излучений (табл. 9),
максимальная длина волны которого ещё не определена точно, но примерная её
величина известна и равна min  0,05ì .
374. Почему фотоны, изменяя свой радиус и частоту в столь широком диапазоне, имеют одну и ту же скорость распространения, равную скорости света?
Потому что фотоны всей шкалы фотонных излучений имеют одну и ту же структуру (рис. 39, а), формированием структуры и скорости движения которой, управляют одни и те же законы C  v  const и rm  const .
375. Почему с увеличением длины волны фотона частота уменьшается? Потому что этим процессом управляет закон C  r  v .
376. Почему проникающая способность фотонов увеличивается с уменьшением их радиуса и увеличением массы и частоты? Потому, что с увеличением
массы m и энергии фотона E  hv  mr 2 v его радиус и все геометрические размеры уменьшаются по сравнению с размерами других обитателей микромира. В
31
результате прозрачность среды, в которой движется такой фотон, увеличивается
(табл. 9).
377. Почему фотоны неделимы? Потому, что фотон – замкнутое по круговому
контуру магнитное образование. Силы, локализующие фотон в пространстве, на
много больше всех остальных сил, действию которых могут подвергаться фотоны
(рис. 39, а).
378. Почему фотоны не существуют в покое? Потому что центр масс М фотона
никогда не совпадает с его геометрическим центром О0 (рис. 39, а). В результате,
в самой структуре фотона генерируются нецентральные силы, которые формируют момент его вращения. Есть основания полагать, что поступательное движение
фотона генерируется процессом взаимодействия его вращательного движения со
средой, называемой эфиром или тёмной материей.
379. Почему фотоны движутся прямолинейно? Потому что укороченная циклоида, которую описывают центры масс всех фотонов, жестко связана всеми своими
параметрами с прямолинейной осью плоской прямоугольной системы координат.
Фотон в движении представляет собой свободный гироскоп, положением оси
вращения которого, в пространстве управляет закон сохранения кинетического
момента. В результате спин родившегося фотона не меняет своего направления в
процессе его движения, если на него не действуют внешние силы (рис. 39, а).
380. Почему фотоны поляризованы? Так как фотоны в движении вращаются, то
центробежные силы увеличивают их радиальные размеры и уменьшают размеры,
перпендикулярные радиальным направлениям, в результате фотон, деформируясь, приобретает форму, близкую к плоской (рис. 39, а).
381. Почему фотоны не имеют заряда? Потому что они состоят из четного количества разноименных магнитных полей (рис. 39, а).
382. Если фотон имеет вечный двигатель для своего движения, то возможна
ли реализация этого принципа в энергетике? Фотон имеет минимальную массу
и минимальные размеры, поэтому для его движения требуется небольшая энергия,
которую могут генерировать его разбалансированные магнитные поля. Главные
параметры фотона, которые облегчают реализацию этого процесса – небольшая
амплитуда колебаний центра масс фотона в долях его радиуса (134) и близость к
единице (1,05) отношений окружных скоростей центров масс магнитных полей
фотона к их поступательной скорости, равной скорости света С. Экспериментаторы уже разработали действующие модели вечных двигателей и вечных электрогенераторов [2]
383. Какие основания следуют из приведённой новой информации для признания связи магнитной модели фотона с реальностью? Поскольку
давно
существующие основные математические модели, описывающие главные характеристики фотона, выведены аналитически из анализа движения его модели, то
это является веским основанием для использования этой модели при интерпретации результатов всех экспериментов, в которых участвуют фотоны. Количество
таких экспериментов неисчислимо, поэтому мы будем рассматривать лишь те из
них, которые носят обобщающий характер. Самая большая совокупность экспериментальных данных, в которых зафиксировано поведение фотонов – бывшая
шкала электромагнитных излучений, которая теперь называется шкалой фотонных
излучений (рис. 45). Её главные характеристики представлены в таблице 9. Мы
32
будем обращаться к этой таблице (9) и к фотонной шкале (рис. 45) при интерпретации почти всей совокупности экспериментов с участием фотонов.
384. Складываются ли скорости фотона и источника, рождающего его? Нет,
не складываются. После излучения фотона электроном атома, движущегося со
скоростью меньше скорости света, фотон сам набирает скорость света, постоянную относительно пространства и его магнитные поля, взаимодействуя друг с
другом, за счет разности скоростей их движения, генерируют ему постоянную
скорость в процессе всей его жизни в состоянии движения. Образно говоря, совокупность взаимодействующих магнитных полей фотона представляет собой вечный двигатель, работающий без потерь энергии. Но надо помнить, что это соответствует единичным фотонам, но не их импульсам, которые воспринимаются регистрирующей аппаратурой, как волны.
385. Складываются ли скорости фотона и приемника фотонов? Ситуация,
аналогичная ситуации, рассмотренной в ответе на предыдущий вопрос.
386. Относительно чего постоянна скорость фотона? Относительно общего для
всего существующего – относительно пространства.
387. Почему А. Эйнштейн в своём постулате: «2. Каждый луч света движется
в покоящейся системе координат с определенной скоростью независимо от
того, испускается ли этот луч света покоящимся или движущимся телом»
не указал относительно чего, постоянна скорость света? Это вопрос историкам
науки. Они уже установили, что соавтором первых статей А. Эйнштейна была его
первая жена, имевшая неизмеримо лучшую математическую подготовку, чем её
муж.
388. Если 2-й постулат А. Эйнштейна сформулировать так: «Скорость фотонов, излученных покоящимся или движущимся источником, постоянна относительно пространства и не зависит от направления движения источника и
его скорости», то увеличивает ли это значимость такого постулата для точных наук? С виду, это - несущественная корректировка постулата А. Эйнштейна, но она сразу вносить теоретическую определённость, позволяя вводить абсолютную систему отсчета, связанную с пространством или реликтовым излучением, почти равномерно заполняющим пространство. Это формирует определённость в теоретическом описании поведения фотона в пространстве и создаёт предпосылки для корректной интерпретации результатов экспериментов, в которых регистрируются детали поведения фотонов (рис. 39, а).
389. Возрождает ли уточнённая формулировка постулата А. Эйнштейна баллистическую гипотезу Ньютона, и какие при этом появляются ограничения?
Возрождает, но со следующим ограничением. Процесс излучения фотона движущимся источником можно рассматривать, как выстрел снаряда из движущегося
орудия, при условии, что независимо от величины и направления скорости орудия
и скорости вылета снаряда из ствола орудия, снаряд имел бы такой двигатель, который позволял бы ему всегда набирать одну и ту же скорость относительно пространства, равную С. Мы уже описали этот двигатель и показали его рабочий момент (145).
390. Может ли родившийся фотон уменьшить длину своей волны? Мы уклонимся от ответа на этот вопрос по известным причинам.
33
391. Может ли родившийся фотон увеличить длину своей волны? Может.
Увеличение длины волны отраженного фотона в эффекте Комптона - экспериментальное доказательство этому.
392. Какой процесс управляет увеличением длины волны фотона? Процесс
рождения или старта фотона. В механике это - процессы ускоренного движения и
последующего перехода к равномерному движению. Чтобы понять физическую и
математическую суть указанного перехода, вновь вернёмся к анализу процесса
ускоренного движения автомобиля и процесса перехода его в фазу равномерного
движения.
393. В современной теоретической механике процесс ускоренного движения
материальной точки или тела и перехода их к равномерному движению до
сих пор окутан плотным туманом. Можно ли в таких условиях прояснить
процесс рождения и ускоренного движения фотона с последующим переходом
к равномерному движению? Это один из наиболее фундаментальных вопросов.
Ответ на него представляет убогость наших научных достижений в познании мира, в котором мы живём. Кратко ответ на этот вопрос содержится в народной мудрости, выраженной следующими словами: один в лес, другой - по дрова. Под первым понимается математик, который идет в лес нашего мироздания, чтобы полюбоваться его красотой и описать её математическими формулами, не заботясь особо о пользе своего занятия. Второй – практик, экспериментатор. Он идёт в лес мироздания за пользой для себя и других, или, как сказано в народной мудрости - за
дровами. Сейчас процесс познания мироздания находится в состоянии полного
господства в нём математиков, увлечённых рисованием математических картин и
мало заботящихся об их пользе. Классических примеров такого подхода много,
но мы бы отметили два: монографию Блохинцева Д.А. Квантовая механика и
книгу
Никитин А.А., Рудзикас З.Б. Основы теории спектров. Физикэкспериментатор, который ходит в лес по дрова, ничего полезного для себя в указанных книгах не найдёт. Нет пока должной пользы и в учебниках по теоретической механике. Там по-прежнему господствуют математики и плетут кружева своих математических формул, мало проявляя заботу об их полезности для других.
Основатель классической динамики Исаак Ньютон начал описывать процесс движения любого тела не с начала, а с середины, с равномерного движения, которое
всегда, всегда, всегда является следствием ускоренного движения любого тела, в
том числе и фотона. В результате его законы движения материальных тел оказались представленными в сумбурном виде. Удивительно то, что потребовалось более 300 лет, чтобы заметить этот хаос и начать приводить его в порядок, который
уже называется «Механодинамика» [5].
394. Помогает ли Механодинамика описать процесс ускоренного движения
фотона и перехода его к равномерному прямолинейному движению? Посмотрим.
395. Сразу ли фотон после отражения или рождения имеет скорость света
или вначале движется с ускорением? Рождение и отражение фотонов – переходные процессы, в результате которых фотоны набирают скорость света не сразу,
а через несколько колебаний.
396. Теряет ли фотон энергию в переходном процессе? Конечно, теряет. Потери
зависят от длительности процесса рождения или отражения фотонов. Чем больше
34
эта длительность, тем больше фотон теряет массы, отдавая часть её объекту, который рождает его или отражает.
397. Какой эксперимент явно и с большой точностью доказывает потерю
энергии отражённым фотоном? Эксперимент Комптона.
398. Зависит ли длительность ускоренного движения фотона при излучении
его с движущегося источника? Конечно, зависит. При совпадении направления
движения источника с направлением излучения (рис. 46, b) время перехода электрона от фазы ускоренного движения к фазе равномерного движения меньше
(формула 172), чем при излучении в направление противоположное направлению
движения источника (формула 173).
C V
t'  t 
.
(172)
C
t'  t 
C V
.
C
(173)
Здесь t - время излучения фотона со стационарного источника (рис. 46, а).
Рис. 46. Схема сложения скоростей источника V и
фотона C : Е – наблюдатель, S – источник
399. Существуют ли математические модели, точнее релятивистских рассчитывающие изменение частоты излучаемых фотонов в зависимости от
направления излучении? Конечно, существуют. Это формулы (174) и (175).
'
 1     2 / 2.

(174)
'
 1     2 / 2.

(175)
400. Изменение длины волны фотонов, излучённых с космических объектов,
приближающихся к Земле или удаляющихся от Земли – экспериментальный
35
астрофизический факт. Можно ли однозначно утверждать, что красное смещение спектров – доказательство расширения Вселенной? Нет, конечно, нельзя, так как существуют и другие причины этого явления, например, так называемое старение фотонов.
401. Можно ли допускать, что инфракрасное смещение спектральных линий
атомов в астрофизических наблюдениях является доказательством потери
энергии фотонами, формирующими эти спектральные линии? Можно, для
этого имеются достаточные основания. Ведь фотоны, потерявшие массу, движутся в космическом пространстве миллиарды световых лет. В результате, у нас нет
оснований однозначно утверждать, что смещение спектральных линий фотонов,
прибывающих к нам от далёких галактик - результат расширения Вселенной.
402. Каким образом фотон выполняет функцию элементарного носителя
энергии? Фотон, поглощаемый электроном атома молекулы, уменьшает энергию
связи между валентными электронами молекулы, удлиняет её и таким образом
увеличивает температуру молекулы. После излучения фотона валентным электроном атома энергия связи между атомами молекулы увеличивается, расстояние
между её атомами уменьшается, и она становится холоднее. Фотон – единственное
природное образование, способное плавно менять энергию связи между атомами
молекулы, а значит - и температуру самой молекулы. Следовательно, он является
элементарным носителем энергии.
403. Какой вид энергии формирует совокупность тепловых фотонов? Совокупность тепловых фотонов формирует тепловую энергию.
404. Является ли закон излучения абсолютно черного тела (рис. 47) доказательством того, что фотоны генерируют тепловую энергию? Закон излучения
абсолютно черного тела
8 2
h
(176)
 


C 3 e h / kT 1
- яркое теоретическое и экспериментальное доказательство формирования тепловой энергии совокупностью фотонов.
405. Является ли математическая модель (176) закона излучения абсолютно
черного тела доказательством того, что этот закон является законом классической физики, а не наоборот, как считалось до сих пор? Физический смысл
всех составляющих математической модели закона излучения абсолютно черного
тела интерпретируется с помощью законов классической физики, поэтому закон
излучения абсолютно черного тела – закон классической физики, а не наоборот,
как это считалось ранее (рис. 47).
406. Какие составляющие закона излучения абсолютно черного тела однозначно отражают реализацию в этом законе нескольких законов классической физики? Главные составляющие [2]:
h , hv ,
1
e ( hv / kT )  1
.
(177)
36
Рис. 47. Кривые распределения энергии в спектре абсолютно черного тела
407. Как интерпретируется математический символ h в законе излучения
абсолютно черного тела? Каждый элементарный носитель тепловой энергии
имеет постоянный кинетический момент (момент импульса) и является вращающимся образованием (рис. 39, а).
408. Как интерпретируется совокупность математических символов hv в законе излучения абсолютно черного тела? Энергия единичного носителя энергии
равна произведению постоянной величины его кинетического момента (момента
импульса) на линейную частоту его колебаний.
409. Как интерпретируется
совокупность математических символов
1
в законе излучения абсолютно черного тела? Эта совокупность маe ( hv / kT )  1
тематических символов – сумма ряда максвелловских распределений энергий
фотонов, излучаемых в полости абсолютно черного тела электронами атомов при
переходе их между энергетическими уровнями.
410. Как интерпретируется экспериментальный коэффициент в законе излучения абсолютно черного тела? Этот экспериментальный коэффициент содержит информацию о количестве фотонов данной длины волны в полости абсолютно
черного тела.
411. Как интерпретируется вся совокупность математических символов закона излучения абсолютно черного тела? Зависимость плотности фотонов в полости абсолютно черного тела от их частот или длин волн (радиусов).
412. Какие ошибки были допущены при интерпретации математической модели закона излучения абсолютно черного тела, и какое негативное влияние
они оказали на развитие физики? Главную ошибку в интерпретации математической модели излучения абсолютно черного тела допустил Макс Планк. Он
назвал свою константу h квантом наименьшего действия, которое не отражало
истинное физическое содержание этой константы. В результате формирование
правильных представлений о физической сути его константы, как кинетического
37
момента (момента импульса) элементарного носителя энергии, излучаемого абсолютно черным телом, задержалось почти на 100 лет.
413. Почему тепловые фотоны могут существовать в свободном состоянии
или в составе электронов в момент, когда они находятся в атомах? Тепловые
фотоны излучаются электронами при синтезе атомов, молекул и кластеров. Они
могут существовать в свободном состоянии, двигаясь со скоростью света, или
быть в составе электронов и протонов, где они полностью теряют свою структуру
в момент, когда электрон или протон поглощает их.
414. Почему гамма фотоны могут существовать в свободном состоянии или в
составе протонов, расположенных в ядрах атомов? Фотоны гамма диапазона и
частично рентгеновского диапазона могут быть в составе протонов или в свободном состоянии. Точная граница между фотонами, рождаемыми электронами и
протонами, ещё не установлена. Она находится, по-видимому, в ультрафиолетовом диапазоне.
415. Могут ли гамма фотоны быть носителями тепловой энергии? Нет, не могут, так как тепловую энергию генерируют фотоны, излучаемые, излучённые электронами при синтезе атомов и молекул, а гамма фотоны излучаются при синтезе
ядер атомов. Экспериментальная зависимость излучения абсолютно черного тела
(рис. 47) убедительно доказывает это. Уменьшение плотности фотонов, формирующих температуру, до нуля при уменьшении длины волны (радиусов) фотонов.
416. Есть ли доказательства того, что рентгеновские фотоны не генерируют
тепло? Есть. Фотоны начала рентгеновского диапазона имеют радиусы r  10 9 м .
Согласно формуле Вина максимальная совокупность таких фотонов формирует
температуру
C ' 2,898  10 3
(178)
T

 2,898  10 6 K .
9
r
10
Это более миллиона градусов. Если рентгеновский аппарат излучает лишь
5% от их максимальной совокупности, то его лучи несут температуру 50000К. Однако, мы не ощущаем её. Другого доказательства отсутствия участия рентгеновских фотонов в формировании тепла в привычном для нас понимании не требуется.
417. В каких пределах изменяется длина волны фотонов, формирующих тепловую энергию? Точная граница ещё не установлена, так как нет определения
понятия «тепловая энергия».
418. Какой закон определяет максимум плотности излучения абсолютно черного тела? Закон Вина
C ' 2,898  10 3
.
(179)
max  
T
T
419. Можно ли использовать закон Вина для определения длины волны максимальной совокупности фотонов, формирующих температуру в определённой точке пространства? Абсолютно черное тело – замкнутая система, в которой
тепловая энергия рассредоточена равномерно. Наличие во Вселенной почти равномерного во всех направлениях реликтового излучения даёт основания использо-
38
вать закон Вина для определения максимума плотности этого излучения. Теоретический расчет длины волны максимума излучения Вселенной по формуле Вина
полностью совпадает с экспериментальной величиной длины волны максимума
реликтового излучения (рис. 48, точка А). Следовательно, формулу Вина можно
использовать для расчета температуры в любой точке пространства, где известна
длина волны фотонов, с максимальной плотностью в единице объёма.
420. Какая совокупность фотонов определяет температуру в любой точке
пространства? В соответствии с формулой Вина
r
C ' 2,898  10 3

,м .
T
T
(180)
температуру в любой точке пространства определяет максимальная плотность фотонов с определённой длиной волны или радиусом [2].
Рис. 48. Зависимость плотности реликтового излучения Вселенной от
длины волны: теоретическая – тонкая линия; экспериментальная – жирная линия
421. Каким образом фотоны, выполняя функцию элементарных носителей
энергии, формируют температуру в любой точке пространства? Максимальное количество фотонов в единице объёма пространства с заданной длиной волны
приводит к тому, что электроны атомов всех молекул этой среды непрерывно поглощают и излучают фотоны, плотность которых максимальна в этом объёме. В
результате существование максимума совокупности фотонов с заданной длиной
волны (радиусом) и определяет температуру в этой зоне.
422. Какую роль играет закон Вина и его математическая модель в определении температуры в любой точке пространства? Закон Вина и его математическая модель (180) позволяют определить температуру в любой точке пространства, если известна длина волны максимального количества фотонов в этой точке.
423. Какие фотоны формируют тепловую энергию? Тепловую энергию формируют фотоны, излучаемые и поглощаемые электронами атомов и молекул, но не
протонами ядер атомов.
39
424. Где граница на шкале фотонных излучений существования тепловых
фотонов? Ни верхняя, ни нижняя граница ещё не установлены, так как нет четкого определения понятия «тепловая энергия».
425. Является ли процесс непрерывного изменения температуры в окружающем нас пространстве доказательством того, что это - следствие изменения
длины волны максимальной совокупности фотонов, в этой области пространства? Это следствие вытекает из закона Вина и законов поглощения и излучения фотонов электронами атомов, ионов и молекул, открытого нами.
426. На какую величину изменяется энергия каждого фотона, когда их совокупность определяет температуру в данной точке пространства при изменении этой температуры на один градус? Энергии фотонов, формирующие температуру ноль и один градус Цельсия, отличаются на 0,000422eV.
427. На какую величину отличаются длины волн или радиусы каждого фотона в их максимальной совокупности, формирующей температуру в данной
точке пространства, при изменении этой температуры на один градус? Радиусы (длины волн) фотонов, изменяющих температуру от ноля до одного градуса
Цельсия, изменяются на 3,87 108 м .
428. На какую минимальную величину градуса может меняться температура
в данной точке пространства? Поскольку нет пока ограничения плавности изменения длины волны фотонов, минимальное изменение температуры также пока
не имеет ограничения.
429. Существуют ли приборы, способные фиксировать минимальную величину изменения температуры в данной точке пространства? Мы не имеем ответа на этот вопрос.
430. Существует ли закон локализации температур в любых двух точках пространства и как он формулируется? Существует. Вот он [2]
C0  r1r2  T1T2  Const .
(181)
Закон равенства температур в двух точках пространства формируется так:
произведения радиусов фотонов, формирующих температуру в двух точках пространства, на температуры в этих точках – величина постоянная.
431. Существует ли константа локализации температур в любых двух точках
пространства и чему она равна? Существует и равна [2]
C0  (2,898  103 )2  8,398404  106 м 2  K 2 .
(182)
432. Каким образом, используя закон локализации температур (181), можно
определить температуру любого космического тела? Надо знать температуру
T1 рабочего элемента измерительного прибора и соответствующую ей длину волны 1  r1 фотонов, формирующих эту температуру, определённую по формуле
Вина. Затем измерить длину волны 2  r2 максимума излучения космического
тела и результат подставить в формулу (181).
40
433. Почему приёмный элемент измерительного прибора (болометр) для
определения фонового излучения Вселенной охлаждается до предельно низкой температуры? Делается это для того, чтобы устранить влияние фотонов,
формирующих температуру измерительного прибора, на величину тока, генерируемого фотонами, пришедшими в измерительный прибор от исследуемого объекта.
434. До какой температуры охлаждался болометр при изучении реликтового
излучения лауреатами Нобелевской премии 2006 г.? До Т=0,10К.
435. Является ли минимальная температура болометра – пределом, определяющим максимальную длину волны реликтового излучения? Конечно, является. Но она, как нам известно, ещё не определена экспериментально.
436. Почему авторы эксперимента по определению реликтового излучения
представили свою экспериментальную зависимость непрерывной и не показали зону, в которой им не удалось определить интенсивность излучения изза отсутствия болометра с меньшей температурой? Указанная экспериментальная зависимость была опубликована в Интернете без ссылки на её авторов. Она
представлена на рис. 48. В интернетовском рисунке между точками N и N1 сплошная линия. Однако, температура болометра ограничивала возможности экспериментаторов точкой N, которой соответствует длина волны 29мм (рис. 48).
0,10
C ' 2,898  10 3


 0,029, м  29 мм .
T
0,10
(183)
Если лауреаты Нобелевской премии провели сплошную линию между точками N и N1, то их действия непонятны (рис. 48) [2].
437. До какой температуры надо охладить болометр, чтобы зафиксировать
самую большую длину волны реликтового излучения? До температуры, примерно, равной T  0,056 K .
438. Равна ли максимальная длина волны реликтового излучения максимально возможной длине волны фотона? В соответствии с законом Вина, предельно низкая температура определяется совокупностью фотонов с предельно
большой длиной волны, поэтому предельно низкую температуру формирует
наибольшая совокупность фотонов с максимальной длиной волны.
439. Является ли отсутствие в Природе фотонов с длиной волны больше максимальной длины волны реликтового излучения доказательством существования предельно низкой температуры? Это следствие явно вытекает из совместного анализа закона Вина и экспериментальной зависимости плотности реликтового излучения от длины волны фотонов (рис. 48).
440. Почему существует абсолютно низкая температура? Потому что существует предельно большой радиус фотонов, формирующих температуру. Он равен, примерно, r  0,05 м .
441. Чему равна длина волны максимума реликтового излучения, и можно ли
рассчитать её теоретически? Величина длины волны максимума реликтового излучения, рассчитанная по формуле Вина, совпадает с экспериментальным значением этой длины волны.
41
442. Чему будет равна максимальная длина волны реликтового излучения,
если боломентр будет охлаждать приёмный элемент антенны до температуры
T  0,056 K , полученной в земных лабораториях?
0,10 
C ' 2,898  103

 0,058, м  58 мм .
T
0,056
(184)
443. Вся ли экспериментальная зависимость реликтового излучения (рис. 48)
удовлетворительно рассчитывается с помощью формулы Планка, описывающей излучение абсолютно черного тела? Нет, не вся. Формула Планка удовлетворительно рассчитывает лишь среднюю зону диапазона реликтового излучения.
С увеличением или уменьшением длины волны от этой зоны, расхождения между
теоретическим и экспериментальным результатами, увеличиваются (рис. 48).
444. Почему не могут существовать в Природе фотоны с длиной волны больше максимальной длины волны реликтового излучения? Потому что максимальная длина волны реликтового излучения соответствует предельно низкой
плотности магнитных полей фотона (рис. 39, а), которые совместно с центробежными силами локализуют фотон в пространстве. В результате фотоны с максимальной длиной волны теряют устойчивость и растворяются в пространстве, превращаясь в эфир.
445. Каким образом формируется излучение с длиной волны больше максимальной длины волны реликтового излучения? Излучение с длиной волны
больше длины волны реликтового излучения формируется импульсами совокупностей единичных фотонов, в основном, инфракрасного диапазона (рис. 49).
Рис. 49. Схема фотонной волны длиною 
446. Сколько констант управляет поведением единичных фотонов? Поведением единичных фотонов управляют следующие константы:
h  6,626176  10 34 Дж / с ;
С  2,998  108 м / с ; q  0 r / C    r / r    1,05 ;
k 0  m    m  r  h / C  2,2102541  10 42 кг  м  const (145);
 0  8,854  10 12 Ф / м ;  0  1,256  10 6 Г / м ; C '  2,898  10 3 м  K ;
C 0  12  T1T2  8,398404  10 6 м 2 К 2  Const .
447. Сколько констант управляет поведением совокупностей фотонов?
h  6,626176  10 34 Дж / с ; С  2,998  108 м / с ;
C '  2,898  10 3 м  K ;
42
C 0  12  T1T2  8,398404  10 6 м 2 К 2  Const .
448. Константа локализации фотонов (формула 145) управляет процессом их
локализации в интервале: от гамма диапазона до максимальной длины волны реликтового излучения. Все параметры фотона в этом диапазоне изменяются, примерно, на 16 порядков. Может ли это служить доказательством
корпускулярных свойств фотонов всех частот? Конечно, может.
449. Можно ли зафиксировать движение одного фотона? Пока такой возможности нет. Фотоны всегда движутся неисчислимой совокупностью. Если взять радиус
светового
фотона
то
его
частота
равна
r  5,0 107 м ,
8
7
14
  С / r  2,998 10 / 5,0 10  5,996 10 . Если бы нам удалось заставить электрон
излучить один фотон, то, чтобы зафиксировать его в остановленном состоянии,
надо учесть, что он делает за один оборот 6 колебаний и перемещается на длину
одной волны или одного радиуса за одно колебание. Следовательно, чтобы на фотографии он запечатлелся чётко, надо повысить частоту съёмки до, примерно,
1015 кадров в секунду. И даже в этом случае возникает вопрос: что принесёт на
наше фото образ фотона? Ведь он сам является носителем всех образов, которые
мы видим и фотографируем. Так что пока нет возможности сфотографировать фотон [2].
450. Есть ли экспериментальные данные, подтверждающие теорию фотона?
Учёные, начинавшие разрабатывать военные лазеры, читали и перечитывали
Максвелла. Но его теория молчала. Пока в бывшем Советском Союзе, не нашёлся
инженер-физик, потребовавший поставить эксперимент, противоположный идеям
Максвелла. Нашему поколению не будет известно имя этого инженера.
451. Подтверждает ли тот далёкий эксперимент современную теорию фотона? Ответ однозначно положительный.
452. Спин характеризует вращение частицы. Есть ли у фотона спин? Так как
фотон – вращающееся магнитное образование, то он имеет спин (рис. 39, а и 50).
453. Какая величина выполняет роль спина у фотона? Роль спина фотона выполняет постоянная Планка h [2].
454. Как направлен спин фотона по отношению к траектории его движения?
Спин h фотона равен постоянной Планка и направлен вдоль оси его вращения
перпендикулярно траектории движения и плоскости поляризации фотона (рис.
39, а и 50).
Рис. 50. Упрощенные схемы моделей фотонов:
а) с правоциркулярной и b) левоциркулярной поляризациями
455. Физики ввели понятия: правовращающаяся и левовращающаяся поляризация фотонов. Как понимать эти понятия? Спросите у физиков ХХ века, и
они понесут Вам, как говорят, несусветную околесицу о физической сути введён-
43
ных ими понятий. Правильное понимание физической сути этих понятий появилось лишь при выявлении модели фотона. Суть этих понятий предельно просто
отражена на рис. 50, где представлены разные направления вращений фотонов
при движении в одном и том же прямолинейном направлении, что и приводит к
разным направлениям их спинов h . Спин фотона направлен так, что при виде с
его острия фотон должен вращаться против хода часовой стрелки.
456. Взаимодействуют ли спины фотонов при пересечении траекторий их
движения? Взаимодействуют. Это следует из экспериментов по сближению траекторий движения монохроматических фотонов с одинаковой циркулярной поляризацией и удаление этих траекторий друг от друга, если циркулярные поляризации противоположны (рис. 51).
457. Изменяет ли взаимодействие спинов фотонов направление их вращения? Сближение траекторий движения фотонов с одинаковой циркулярной поляризацией и удаление с разной циркулярной поляризацией свидетельствует об изменении траекторий движения фотонов при взаимодействии их спинов (рис. 51).
Это – давно (со времён Френеля) опубликованные экспериментальные факты.
458. Почему световые монохроматические лучи сближаются при одинаковой
циркулярной поляризации и отталкиваются при разной циркулярной поляризации? Потому что при одинаковой циркулярной поляризации направления их
вращения совпадают, а при противоположной циркулярной поляризации направления их вращения противоположны (рис. 51).
Рис. 51. Схема взаимодействия лучей фотонов:
а) с одинаковой циркулярной поляризацией;
b) с противоположной циркулярной поляризацией
459. Каким образом передаётся действие от одного фотона к другому? Взаимодействия между фотонами передаются через разряженную субстанцию, которую
мы называем эфиром.
460. На каком расстоянии друг от друга начинают сближаться световые фотоны с одинаковой циркулярной поляризацией? На расстоянии, примерно,
равном 0,5 мм.
44
461. Во сколько раз расстояние, на котором начинают сближаться траектории
фотонов с одинаковой циркулярной поляризацией, больше их радиусов? Если
взять световой фотон с радиусом r  5  107 м , то в 5  104 / 5  107  1000 раз .
462. Влияет ли взаимодействие спинов фотонов при пересечении траекторий
их движения на формирование дифракционных картин? Взаимодействие спинов фотонов в момент пересечения их траекторий движения – главный фактор,
управляющий формированием дифракционных картин. При пересечении траекторий движения поляризованных фотонов процесс взаимодействия их спинов распределяет их на экране не беспорядочно, а на расстояниях, равных их длинам волн
или радиусам [2], [3], [5].
463. Имеет ли отражающийся фотон поперечную составляющую (перпендикулярно плоскости поляризации) импульса? Нет, не имеет. Это следует из закономерности изменения угла между осью ОХ и направлением вектора импульса
фотона [2]
20 t
0,42 sin
y'

,
(185)
tg x   
20 t
x'
1  0,42 cos

Поскольку модель фотона магнитная, то он легко деформируется при
встрече с препятствием. При этом в момент отражения центр масс фотона находится преимущественно на гребне или в яме волны, то есть при углах 0 и 60 градусов или 30 и 90 градусов. Для всех этих случаев формула (185) даёт один результат – угол альфа равен нулю. То есть в момент отражения фотона отсутствует
поперечная составляющая импульса.
464. Почему угол падения фотона равен углу отражения независимо от ориентации плоскости вращения (поляризации фотона)? Потому, что в процессе
контакта фотона с отражающей плоскостью он частично деформируется и принимает форму, близкую к сферической. Кроме этого, в момент отражения у
фотона отсутствует поперечная составляющая импульса. Таким образом, близость
формы фотона к сферической в момент отражения и наличие только продольного импульса, формирует условия, при которых угол падения большинства
фотонов равен углу отражения (рис. 52).
Рис. 52. Схема поляризации отраженных фотонов:
1 – падающий луч; 2 – плоскость падения; 3-отражающая поверхность;
4 – плоскость отражения; 5 и 6 – отраженные фотоны
45
465. Почему фотоны поляризуются плоскостью отражения в двух взаимно
перпендикулярных направлениях?
Потому что их внешняя поверхность в
плоскости поляризации имеет шесть магнитных лучей, один из которых первым
встречает поверхность отражения. В результате в момент контакта с поверхностью
отражения формируется суммарный момент, который поворачивает плоскость поляризации фотона в направление, совпадающее с плоскостью падения (2, рис. 52).
Если же плоскость поляризации фотона, приближающегося к отражающей
плоскости (3, рис. 52) перпендикулярна плоскости падения, то в момент встречи с
отражающей плоскостью создаются условия для одновременного контакта двух
лучей фотона с ней, что затрудняет поворот плоскости поляризации фотона. В результате большая часть фотонов поляризуется в плоскости падения и меньшая
часть в плоскости, перпендикулярной плоскости падения (рис. 52 и 53).
Рис. 53. Поляризация света при отражении: 1-падающий луч;
2 – отражающая плоскость; 3 – отраженный луч; 4 – экран;
5 – сосуд с взмученной водой; 6 – луч, прошедший через сосуд;
7 – плоскость падения луча; 8 – плоскость поляризации отраженного луча;
9 – неполяризованный луч источника света;
10 – неполяризованный луч, прошедший через сосуд 5
466. Почему большая часть отражённых фотонов поляризуется в плоскости
падения и отражения (рис. 52 и 53)? Потому, что, как мы уже отметили, если
плоскость поляризации фотона не перпендикулярна плоскости падения, то фотон
начинает контактировать с отражающей плоскостью одним магнитным лучом. В
результате формируется момент, поворачивающий плоскость поляризации фотонов в направление, совпадающее с плоскостями падения и отражения (рис. 52 и
53) [2].
467. Почему меньшая часть отражённых фотонов поляризуется в плоскости,
перпендикулярной плоскости падения и плоскости отражения? Потому, что в
этом случае фотон начинает контактировать с отражающей плоскостью двумя
магнитными лучами. Что и препятствует повороту его плоскости поляризации.
46
468. Кому принадлежит знаменитый эксперимент, схема которого представлена на рис. 53? Сергею Ивановичу Вавилову [2].
469. Какое значение имеет эксперимент С.И. Вавилова для понимания процессов передачи информации из пространства в антенну приёмника? Если
сигнал несут не поляризованные фотоны, то они, встречаясь с элементами антенны приёмника, поляризуются в момент отражения, то есть выстраиваются спинами вдоль провода антенны и таком образом формируют суммарное ориентированное магнитное поле, которое мгновенно ориентирует все свободные электроны
стержня антенны в одном направлении. Сформировавшийся электронный импульс передаётся вдоль провода со скоростью близкой к скорости света и, попадая
в приёмное устройство, приносит информацию, закодированную в этом импульсе,
а дальше все это передаётся на экран приёмного устройства.
470. Как передаётся телеинформация из космоса на приёмную параболическую антенну? Импульс фотонов, несущих информацию, фокусируется параболической поверхностью антенны и таким образом усиливается воздействие фотонов на приёмный элемент антенны расположенный в фокусе параболической поверхности. В результате в приёмном устройстве рождаются импульсы сориентированных электронов. Этот импульс передаётся на экран телевизора.
471. Возможен ли приём радиосигнала с помощью антенны без постороннего
источника питания? В начале 50-х годов прошлого века в СССР, продавали так
называемые, детекторные радио приёмники без источника питания. Большая антенна, мощное заземление и небольшая коробочка для настройки на радиостанцию. Вот и всё. Я лично имел такой приёмник и принимал Москву на длинных
волнах. Энергии фотонов, отражавшихся от провода антенны и ориентировавших
электроны в ней, было достаточно для формирования небольшого потенциала и
тока.
472. Почему при угле Брюстера (рис. 54, внизу) и совпадении плоскостей падения, поляризации (3) и отражения фотонов коэффициент отражения света
равен нулю? Потому, что при этом угле скорость центра масс фотона равна 1,4С .
В результате такой фотон не отражается от стекла, а проходит через него или поглощается материалом стекла [2].
Рис. 54. Зависимость коэффициента отражения фотонов от границы воздух
– стекло от угла падения  при разной их поляризации: 1 – плоскости падения
фотонов и поляризации перпендикулярны; 2 – неполяризованный луч;
3 – плоскости падения, поляризации и отражения фотонов совпадают
47
473. Где можно прочитать детали, кратко излагаемой здесь информации? В
главе «Элементы корпускулярной оптики», в Монографии микромира», которую
можно скопировать по адресу: http://www.micro-world.su/
474. На рис. 55, а и b дифракционные картины, явно зависящие от контура
отверстия. Значит ли это, что дифракционная картина – следствие отражения
фотонов от кромок отверстий? Значит. Это центральный момент в процессе
формирования дифракционных картин. Фотоны, отразившиеся от кромок отверстий, поляризуются и в результате их спины, а значит, и воображаемые оси вращения оказываются соосными. Те фотоны, у которых спины направлены в одну
сторону, сближаются, а те, у которых спины направлены в разные стороны, удаляются друг от друга. В результате, траектории фотонов между препятствием,
формирующим дифракционную картину и экраном, пересекаются, и взаимодействующие спины направляют их на экран не беспорядочно, а пучностями (рис. 55),
расстояние между которыми оказывается связанным с радиусом (длиной волны)
фотона [2].
b)
а)
Рис. 55. Дифракционные картины Фраунгофера:
а) на круглом отверстии диаметром 6 мм;
b) на квадратном отверстии (7х8 мм)
475. Значит ли, что понятия дифракция и интерференция фотонов отражают
одно и тоже явление? Ответ однозначно положительный. Одно из указанных понятий лишнее и мы убедимся в этом при анализе самой загадочной дифракционной картины за двумя щелями.
476. Почему поток фотонов формирует дифракционные и интерференционные картины? Поток фотонов формирует дифракционные и интерференционные
картины лишь после отражения от кромок контура отверстий (рис. 55). В результате отражения каждого фотона, плоскости поляризации (рис. 50, 51, 52, 53)
большинства из них оказываются параллельными, а спины соосными. Взаимодействующие спины фотонов изменяют траектории их движения (рис. 51) так, что
они распределяются на экране не беспорядочно, а на расстояниях, кратных длинам волн или радиусам вращения фотонов (рис. 55).
477. Можно ли с доверием относиться к результатам исследований Френеля?
Экспериментальная часть его исследований поражает его находчивостью, проницательностью и скрупулёзностью, а теоретическое описание результатов экспериментов изобилует ошибками, которые и повлияли на ошибочность интерпретации
им своих же экспериментов. Он категорически заявил, что объектом его исследований были световые волны, но не частицы. И это не удивительно. Ошибочность
48
его интерпретации следует из ошибочности его теоретического анализа результатов своих экспериментов [3].
478. Можно ли детальнее описать ошибки Френеля? Конечно, можно. Они поучительны. Вначале представим словесную точку зрения Френеля. Он писал о
своих опытах [3]: «Из опытов, которые я провел, вытекает, что явления дифракции
нельзя приписать только лучам, которые касаются тел, и поэтому следует предположить, что бесконечное множество других лучей, отделенных от этих тел заметными интервалами, тем не менее, оказываются повернутыми от своего первоначального направления и также участвуют в образовании каёмок».
479. Как это словесное описание представить графически? Френель считал,
что если источник света S (рис. 56) расположен на расстоянии a от проволоки
диаметром d , то размер её геометрической тени на экране NN’, расположенном от
проволоки на расстоянии b , будет равен D .
Рис. 56. Схема к анализу формулы для расчета геометрической тени
Далее он отметил, что если прикрыть свет, исходящий от одной стороны
проволоки, то внутренние каёмки исчезают. Следовательно, для образования
внутренних каёмок необходимо взаимодействие лучей, идущих с обеих сторон
проволоки. Из этого также следует, что каёмки образуются в результате перекрещивания лучей света, идущих от обеих сторон проволоки. Френель правильно
считал, что каёмки снаружи тени образуются в результате скрещивания лучей, исходящих от светящейся точки и от краёв проволоки, а каёмки внутри тени образуются скрещиванием лучей света, загибающихся около обоих краёв проволоки.
Френель считал этот факт веским доказательством волновой природы света, которая, по его мнению, доказывала ошибочность точки зрения Ньютона о корпускулярной света структуре [3]. Сейчас мы увидим, что ошибался Френель, но не
Ньютон.
480. Как доказать ошибочность мнения Френеля о волновой природе света?
Френель считал, что при взаимодействии света с длиной волны  , идущего от
точечного источника, с краями проволоки (рис. 57) диаметром d , на экране, расположенном на расстоянии b от проволоки, образуются вторичные волны, которые, пересекаясь, формируют дифракционные картины в тени проволоки . Френель доказывал волновые свойства света с помощью математической модели
(186), которую он использовал для расчёта расстояний y между каёмками.
49
y
 b
.
2d
(186)
Рис. 57. Схема, которой нет в книге Френеля [3]
Нельзя не восхищаться тонкостями наблюдений Френеля и тщательностью
измерений экспериментальных результатов, которые он получил. Однако, смущает отсутствие многих схем, как экспериментальных установок, так и - для проверки теоретических результатов. Устраним этот недостаток и покажем схему (рис.
57), из которой получена формула (186) для расчета параметров внутренних каёмок, формируемых проволокой.
481. Можно ли вывести формулу (186) из схемы, представленной на рис. 57?
Конечно, можно. Представляем этот вывод. Свет с длиной волны  движется от
точечного источника света и его лучи A’ и B’ (рис. 57) касаются краёв А и В
проволоки, где, по мнению Френеля, формируются вторичные волны, которые
распространяются в виде сфер, как он считал, с радиусами r и r1  r  0,5 , длина
которых отличается на половину длины волны 0,5 света. Уравнения световых
окружностей в системе отсчета XOY он записал так:
( y  0,5d ) 2  x 2  (r  0,5 ) 2 ,
( y  0,5d ) 2  x 2  r 2 .
(187)
(188)
Совместное решение этих уравнений даёт результат
y
  r  0,252
2d
.
(189)
Пренебрегая квадратом длины волны ввиду того, что величина эта очень
маленькая, Френель получает
 r
y
.
(190)
2d
50
Таким образом, уравнение (191), по его мнению, позволяет вычислить координату y точки M пересечения окружностей (рис. 57). Следующий шаг Френель делает без каких-либо пояснений. Вместо радиуса сферы r он ставит в уравнение (190) величину b - расстояние от проволоки до экрана NN ' (рис. 57).
y
 b
2d
.
(191)
Сразу видно, что делать это нельзя, так как точка M не лежит в плоскости
экрана NN ' . В точке M радиус окружности r отличается от величины b больше
чем на длину волны  . Тем не менее, если мы спроектируем эту точку на экран,
то удвоенная её координата 2 y будет с большой точностью описывать расстояния
между двумя каёмками, симметричными относительно оси OX . Неправильный
математический вывод формулы (191) приводит к правильному расчету экспериментального результата.
482. В чем суть ошибки? Прежде чем искать ответ на этот вопрос, убедимся в
том, что формула (191) дает результат, близкий к эксперименту. Чтобы формула
(191) давала результат расчета расстояний между тёмными каёмками разных порядков, Френель ввел в неё коэффициент, который принимает значения
k  1,3,5,...... и формула (191) приняла следующий окончательный вид
2y 
k  b
.
d
(192)
В табл. 11 приведены экспериментальные данные Френеля и результаты
расчета по формуле (192). При этом диаметр проволоки d равнялся 1 мм, а длина
волны света -   0,0000005176 м [3].
Таблица 11. Результаты опытов Френеля
Величина b, м
Порядок каёмки
Теория (м)
Эксперимент (м)
0, 592
2-й
2 y2  3b / d =0,00092
2y 2 =0,00096
0,592
3-й
2 y3  5b / d =0,00153
2 y 3 =0,00161
1,996
2-й
2y 2 =0,00323
2 y2  3b / d =0,00310
3,633
1-й
2 y1  b / d =0,00188
2y1 =0,00188
Как видно (табл. 11), сходимость теоретических результатов с экспериментальными данными достаточно хорошая, несмотря на ошибочность процесса вывода формулы (192). Неправильно выведенная формула, дает правильный результат. Это значит, что существует правильный вывод этой формулы и наша задача
найти его. Но прежде чем делать это, надо разобраться со всеми ошибками Френеля.
483. Прежде всего возникает вопрос: почему волна, идущая из точки А (рис.
57), опережает волну, идущую от точки В, на половину длины волны 0,5 ?
51
Ответа на этот вопрос у Френеля нет. Далее, обратим внимание на то (рис. 57), что
точка пересечения окружностей (точка М) должна иметь отрицательную координату  y , но в формуле (192) она положительная. Это тоже ошибка. Проверка вывода этой формулы, начиная с исходных уравнений (187) и (188), подтверждает
положительную величину координаты y , что явно противоречит исходным данным, приведенным на рис. 57. Непросто найти причину этой ошибки.
484. Какой критерий достоверности надо привлекать в сложных для понимания процессах движения разных материальных объектов? Главный критерий
теоретической достоверности процесса движения любого материального объекта в
пространстве - аксиому Единства пространства – материи – времени. Так как мы
анализируем процесс движения в пространстве материального объекта – света, который мы представляем в виде расширяющейся сферы в пространстве и в виде
расширяющейся окружности в плоскости, то процесс расширения сферы или
окружности – функции времени. Поэтому решение этой задачи в плоскости надо
начинать с составления уравнений, в которых координаты любой точки световой
окружности были бы функциями времени. Для окружности с центром в точке А
имеем (рис. 57):
y  0,5d  (r  0,5 ) sin t ;
(193)
x  (r  0,5 ) cos t.
Для окружности с центром в точке В уравнения будут такими:
y  0,5d  r sin t;
x  r cos t.
(194)
Преобразуем уравнения (194) следующим образом:
y  0,5d
;
r  0,5d
x
.
cos t 
r  0,5d
sin t 
(195)
(196)
Далее, возведем левые и правые части уравнений (195) и (196) в квадрат и
сложим их. В результате, после преобразований, будем иметь
x 2  r 2  r  0,252  y 2  yd  0,25d 2 .
(197)
Аналогичные преобразования проведем и для системы уравнений (195). В
результате получим
(198)
x 2  r 2  y 2  yd  0,25d 2 .
Приравнивая правые части уравнений (197) и (198), найдём
52
y
  r  0,252
2d
.
(199)
Теперь, в формуле (199), которая совпадает с формулой (189), появился
минус, что полностью соответствует положению точки (М) пересечения окружностей на рис. 57. Пренебрегая слагаемым 0,252 ввиду его малости, получим формулу (190), заменяя в ней величину r на величину b , получим формулу (191).
Вводя в эту формулу коэффициент Френеля k  1,3,5,...... и опуская минус, будем
иметь окончательно формулу (192) Френеля для расчета расстояний между темными дифракционными каёмками в тени проволоки.
Обратим внимание на то, что в формуле (192) перед координатой y стоит
цифра 2. Она перенесена из знаменателя формулы (191) в левую часть, что указывает на то, что 2 y -это расстояние между двумя каёмками, симметричными относительно оси ОХ. Схема на рис. 57 не даёт нам право на такую интерпретацию, так
как окружности (187) и (188) имеют одну точку пересечения в зоне экрана NN ' ,
расположенную ниже оси ОХ и формула (198) подтверждает это.
Таким образом, произвольная замена величины r на величину b , наличие
лишь одной точки пересечения окружностей (187) и (188) в зоне экрана, а также
отсутствие в формуле (192) минуса, лишают нас права использовать её для интерпретации результата эксперимента, согласно которой дифракционные картины за
проволокой – следствие сложения волн света.
485. Какую ещё информацию надо привлечь для правильной интерпретации
ошибок Френеля? Из новой теории микромира следует, что фотон можно представить упрощённо в виде кольца, которое движется прямолинейно, вращаясь относительно оси перпендикулярной плоскости кольца (рис. 50). Поскольку фотон
вращается относительно своей оси и движется поступательно, то такое движение
называется плоскопараллельным, а плоскость вращения – плоскостью поляризации. Спин фотона равен постоянной Планка h и направлен вдоль оси его вращения перпендикулярно направлению его движения. Тогда упрощенная модель правоциркулярного фотона будет такой, как показана на рис. 50, а, левоциркулярного – на рис. 50, b.
Обратим внимание на четкость смыла понятий правоциркулярной (рис. 50,
а) левоциркулярной (рис. 50, b) поляризации фотонов. Важно запомнить правило
направления вектора h . Оно определяется так, что при виде с его острия вращение
должно быть направлено против хода часовой стрелки. Из этого следует, что фотоны обладают гироскопическими свойствами
Далее, энергия фотона, определяемая по формуле E f  h , убедительно
доказывает, что фотон – корпускула. Сейчас мы увидим, как дифракция фотонов
– вращающихся корпускул управляется процессом взаимодействия их ротационных полей, направление вращения которых определяет постоянная Планка h .
486. Какой главный фактор надо учитывать при анализе процесса дифракции фотонов? Главный факт, который мы должны учитывать при анализе процессов дифракции фотонов – взаимодействие спинов фотонов. Чтобы понять суть
этого взаимодействия, проанализируем взаимодействие осей вращения (эквива-
53
лентно спинов) гироскопа. В качестве гироскопа можно представить вращающийся волчок (рис. 58) [5].
Рис. 58. Схема к анализу прецессии волчка
Известно, что если подействовать на ось быстро вращающегося волчка
(рис. 58), то она начнет описывать коническую поверхность и у волчка появляются
два вращения: одно относительно оси его симметрии и второе – вращение оси
волчка относительно вертикали, называемое прецессией волчка.
Однако, прецессионное вращение волчка оказывается недолгим. Его ось
вращения быстро возвращается в вертикальное положение. Процессом возврата
оси волчка из наклонного в вертикальное положение управляет гироскопический
момент M g , определяемый по формуле
M g  1   2  I z  sin  ,
(200)
где 1 - угловая скорость вращения волчка относительно своей оси; 2 угловая скорость вращения оси волчка относительно вертикали (угловая скорость
прецессии); I z  mr 2 - момент инерции волчка относительно оси вращения Z ;  угол между векторами  1 и  2 .
Гироскопический момент – следствие реакции поверхности, которой касается вращающаяся ось волчка. Главное следствие описанного явления – стремление волчка иметь одну ось вращения. Оно подтверждается поведением свободного гироскопа, у которого силы, действующие на ось, близки к нулю. Поэтому он
имеет одну ось вращения, направление которой в пространстве не меняется при
любом повороте корпуса, в котором крепится гироскоп – главный элемент, удерживающий ракету на заданной траектории полёта.
А теперь обратим внимание на формулу (200). При совпадении оси вращения гироскопа и оси прецессии   0 , M g  0 , 2  0 . 1  0 . Поскольку момент инерции гироскопа равен I z  mr 2 , то в формуле гироскопического момента
(200) остаётся выражение mr 21 . Это и есть спин h гироскопа – величина векторная. У фотона она равна постоянной Планка h  mr 2 , поэтому фотон также
обладает гироскопическими свойствами, но ось его вращения не имеет какой – ли-
54
бо материальной основы. Тем не менее, в окружающем его пространстве формируется ротационное поле, носителем которого является, по-видимому, субстанция,
называемая эфиром. Направление вращения этого поля определяет постоянная
Планка h . Поскольку спин h фотона перпендикулярен плоскости его вращения и
направлению движения, то возникает вопрос: как будут взаимодействовать друг с
другом два фотона, если оси их вращения совпадут, и спины будут направлены в
одну сторону? В этом случае плоскости их вращения будут параллельны, и они
будут иметь одинаковую циркулярную поляризацию (рис. 51, а).
Экспериментально установлено, что два параллельных луча света с одинаковой циркулярной поляризацией, движущиеся на расстоянии 0,5 мм друг от друга, притягиваются (рис. 51, а), а при противоположной циркулярной поляризации
– отталкиваются (рис. 51, b) [3]. Отмечается, что сила взаимодействия между ними
квадратично зависит от расстояния.
Вот что писал об этом Френель в 1816 г. «Поляризованные световые волны
взаимодействуют, как силы, перпендикулярные к лучам». Далее он отметил, что
лучи, поляризованные во взаимно перпендикулярных плоскостях (см. рис. 51), не
оказывают друг на друга такого влияния, которое наблюдается у лучей, поляризованных в одном направлении. Это очень важное наблюдение. Оно проясняет
картину взаимодействия единичных фотонов (рис. 51).
Упрощённая модель фотона (рис. 50, 51) позволяет понять причину сближения и отталкивания фотонов при разной циркулярной поляризации. Когда
направления циркулярной поляризации совпадают, то совпадают и направления
эфинрых вихрей, формируемых вращающимися фотонами, и они сближаются
(рис. 51, а). Когда же направления циркулярной поляризации противоположны,
то вращение эфирных вихрей противоположно и фотоны, формирующие их, удаляются друг от друга (рис. 51, b).
487. Как будут вести себя два фотона с одинаковой циркулярной поляризацией, если линии их движения будут пересекаться (рис. 59)?
Рис. 59. Схема изменения направления движения фотонов с
синхронизированной частотой и одинаковой циркулярной поляризацией
Если спины h фотонов будут взаимно перпендикулярны или будут близки
к перпендикулярному состоянию, то, согласно Френелю, они не будут взаимодействовать. Если же угол между направлениями спинов будет острый, то есть все
основания полагать, что при сближении их поведение будет подобно поведению
волчка в момент прецессии, когда у него две оси вращения. Как и волчок, фотоны
55
будут стремиться сделать свои оси вращения соосными, а спины h - направленными в одну сторону (рис. 59).
Поскольку параметры их ротационных полей определяют их постоянные
Планка, а они у всех фотонов одинаковые, то, взаимодействуя друг с другом, они
будут стремиться совместить свои оси вращения. Результирующая ось вращения
фотонов изменит направления их движения (рис. 59). Если до встречи они двигались по траекториям 1 и 2, в которых лежат плоскости их поляризации, то после
взаимодействия спинов h они начнут двигаться по траекториям 1’ и 2’ и окажутся на экране не в точках А и В, а в точке D. Этому будет способствовать и
эффект сближения траекторий фотонов с одинаковой циркулярной поляризацией
(рис. 51, а).
Итак, изложенная нами информация позволяет перейти к анализу явлений
дифракции и интерференции фотонов. Сейчас мы увидим, что это одно и то же явление и нет нужды называть его двумя понятиями.
Теперь нам надо описать характеристики объектов, взаимодействуя с которыми, фотоны формируют дифракционные картины. Прежде всего, обратим внимание на дифракционные картины, формируемые фотонами, проходящими через
отверстия. На рис. 55, а дифракция Фраунгофера на круглом отверстии диаметром
6 мм, а на рис. 55, b – его же дифракционная картина на прямоугольном отверстии
(7х8 мм).
Сразу видно, что главную роль в формировании этих картин играет геометрия контура отверстия. Если контур – окружность, то дифракционная картина состоит из кругов и колец (рис. 55, а). Если же форма контура отверстия прямоугольная, то дифракционная картина состоит из двух серий взаимно перпендикулярных полос (рис. 55, b). Из этого однозначно следует, что главную роль в
формировании дифракционных картин играет контур отверстия, а точнее – контур отражения фотонов. Для простоты последующего анализа возьмём круглое отверстие с диаметром 1мм  0,001м  1  10 3 м или проволоку с таким же диаметром.
Так как длина волны фотонов светового диапазона изменяется от 4  10 7 м
до 8  10 7 м , то в дальнейшем будем использовать среднюю величину 5  10 7 м .
Учитывая, что размер фотона, примерно, в два раза больше его длины волны или
радиуса, имеем 1  10 6 м  1  10 3 мм . Из этого следует, что отверстие диаметром
1мм, примерно, в тысячу раз (на три порядка) больше размера одного фотона.
Дифракция фотонов на отверстии образуются в результате пересечения
траекторий фотонов, отраженных от кромок О-О отверстия (рис. 60). Кроме того,
в процессе отражения они поляризуются.
56
Рис. 60. Схема взаимодействия фотонов с разной и одинаковой
циркулярной поляризацией, отражённых от кромок отверстия
Если траектории фотонов с разной циркуляционной поляризацией (рис.
51, а) будут пересекаться, то разнонаправленные ротационные поля будут отталкивать их друг от друга (рис. 51, b).
Траектории фотонов A1 и B1 (рис. 60) вначале будут сближаться (1-1’) и
(2-2’), а потом расходиться (1’-1’’) и (2’-2’’) и они окажутся на экране NN’ не в
точках C и D, а в точках A и B (рис. 60). Если в потоке окажутся фотоны C1 и
D1 , с одинаковой циркулярной поляризацией, то траектории их движения будут
сближаться, и они окажутся на экране не в точках C и D, а в точке Е.
Взаимодействие спинов фотонов начинается на расстоянии между ними,
примерно, равном 0,5 мм, то есть на расстоянии в 500 раз большем размеров самих
фотонов. Эту же величину начала взаимодействия фотонов установил и Френель.
Она почти в 500 раз больше размера фотона. Учитывая эту особенность, опишем
формирование дифракционной картины за проволокой (рис. 61).
Отметим те важные наблюдения, которые были сделаны Френелем при
анализе дифракционной картины за проволокой. Если прикрыть свет, исходящий
от одной стороны проволоки, то внутренние каёмки исчезают. Следовательно, для
образования каёмок необходимо взаимодействие лучей, идущих с обеих сторон
проволоки. Из этого также следует, что каёмки образуются в результате перекрещивания лучей света, идущих от обеих сторон проволоки или, иными словами, в
результате пересечения траекторий движения фотонов. Френель считал, что каёмки снаружи тени образуются скрещиванием лучей, исходящих от светящейся
точки и от краёв проволоки, а каёмки внутри тени образуются скрещиванием лучей света, загибающихся около обоих краёв проволоки. Если один край проволоки закрыть, то каёмки исчезают.
Френель считал, что результаты его опытов - веское доказательство волновой природы света и ошибочности точки зрения Ньютона о корпускулярной его
структуре. Сейчас мы увидим, что ошибался Френель, но не Ньютон.
Фотоны 1 и 4 пролетают вблизи проволоки (рис. 61). Фотоны 2 и 3 отражаются от краёв проволоки (рис. 61). Вполне естественно, что при отражении от
57
проволоки фотоны поляризуются с разной циркулярной поляризацией. Конечно,
спины h у всех фотонов одинаковые по величине, но, чтобы облегчить анализ их
поведения, присвоим им номера. Если спины фотонов 1 и 2 (h 1 и h 2 ) направлены противоположно (рис. 61, а), то их траектории удаляются друг от друга (рис.
51, b). Аналогично ведут себя и фотоны 3 и 4.
Рис. 61. Схема формирования светлой полосы в центре тени от проволоки
Поскольку спины фотонов 1 и 4 направлены в одну сторону, то их траектории сближаются (рис. 51, а) и они оказываются не точках А и В экрана NN’, а в
точке С (рис. 61). Аналогично ведут себя фотоны и с противоположной циркулярной поляризацией (рис. 61, b). В результате в центре тени от проволоки образуется светлая полоса. Вот что об этом писал О. Френель:
«Из опытов, которые я провел, вытекает, что явления дифракции нельзя
приписать только лучам, которые касаются тел, и поэтому следует предположить,
что бесконечное множество других лучей, отделенных от этих тел заметными интервалами, тем не менее, оказываются повернутыми от своего первоначального
направления и также участвуют в образовании каёмок». Описанное при анализе
рис 61, подтверждает это тонкое наблюдение Френеля [3].
488. Дифракционная картина за проволокой исчезает, если закрыть контур
проволоки с одной стороны. Почему? Потому, что при этом исчезает поток поляризованных фотонов, отраженных от закрытого контура проволоки. Исчезает и
процесс взаимодействия спинов поляризованных фотонов в момент пересечения
траекторий их движения. В результате исчезает и дифракционная картина (рис.
61).
489. Почему внутренние дифракционные каёмки формируются фотонами,
взаимодействующими с противоположными краями препятствий, формирующих дифракционные картины? Потому, что фотоны поляризуются только в
процессе отражения. В результате этого формируются условия взаимодействия их
58
спинов и сближения или удаления траекторий их движения. Этот факт следует из
опытов Френеля (рис. 61).
490. Почему наружные дифракционные каёмки формируются фотонами,
движущимися от точечного источника света и отраженными от краёв препятствий, формирующих дифракционные картины? Этот факт установлен
экспериментально Френелем. Объясняется он тем, что отраженные фотоны имеют
упорядоченную поляризацию. В результате взаимодействия отражённых фотонов
с упорядоченным направлением спинов, с теми фотонами, движущимися от точечного источника света, спины которых параллельны спинам отраженных фотонов, формируются условия, когда часть фотонов сближает свои траектории движения, а другая часть удаляет их друг от друга. Такая, если можно сказать, селекция фотонов и формирует наружные дифракционные картины (рис. 61).
491. В чём суть математической ошибки Френеля? Чтобы понять суть математической ошибки Френеля, преобразуем его формулу (192) следующим образом
tga 
d k 
.

b
2y
Из этой формулы следует, что d и b - катеты (рис. 62) и
теты подобных прямоугольных треугольников (рис. 63) [2].
(201)
k   и 2 y - ка-
Рис. 62. Схема к анализу левой части (d/b) формулы (201)
Схема на рис. 62, а показывает, что при постоянных значениях d и b угол
a постоянен. Это значит, что числитель k и знаменатель 2 y в формуле (201)
изменяются пропорционально так, что их отношение остаётся постоянным (рис.
63). Из этого следует, что числитель k и знаменатель 2 y формулы (201) изменяются так, что их отношение остаётся постоянным для всех каёмок дифракционной картины за проволокой (рис. 61). Величины k показывают место расположения тени на экране NN’ (рис. 63). А между ними светлые каёмки. Таким образом, формула (192) не имеет никакого отношения к волновому распространению
света. Закономерность распределения фотонов на экране определяется их взаимодействием в точке С (рис. 62).
59
Рис. 63. Схема к анализу закономерности изменения правой части (k / 2 y )
формулы (201)
Из теории фотона следует, что пространственный интервал, равный длине
волны  , соответствует положению центра масс фотона в яме волны. Следовательно, при целом значении  центр масс фотона в яме волны. Коэффициент Френеля k  1,3,5,...... содержит нечетное количество волн. Это значит, что, если в момент взаимодействия центры масс фотонов находятся в ямах волны, то их траектории изменяются, и они не попадают в те зоны экрана, где образуются тени.
Остаётся пока неясно, почему такие положения соответствуют нечетным значениям коэффициента Френеля?
В табл. 12 представлены результаты эксперимента Френеля и дан расчёт
тангенса угла tg  b / d , по величине которого можно судить о небольшой величине угла, под которым фотоны, коснувшись края проволоки, движутся к экрану.[3].
Таблица 12. Параметры расчёта дифракционной картины за проволокой
Величина b, м
Порядок каёмки
Формулы для
b
tga 
расчета
d
0,592
2-й
0,016892
2 y2  3b / d
0,592
3-й
0,016892
2 y3  5b / d
1,996
3,633
2-й
1-й
2 y2  3b / d
2 y1  b / d
0,000501
0,000275
Поскольку угол a в формуле (201) очень маленький, то при выводе формул
можно использовать две тригонометрические функции sin a и tga , поэтому надо
знать пределы изменения этого угла, при которых допустима такая замена (табл.
13).
60
Таблица 13. Значения синуса и тангенса угла альфа на рис. 63.
tga
  tga  sin a
Угол a
sin a
0,0
0,0000
0,0000
0,0000
1,0
0,0175
0,0175
0,0000
2,0
0,0349
0,0349
0,0000
3,0
0,0524
0,0523
0,0001
4,0
0,0699
0,0698
0,0001
5,0
0,0875
0,0872
0,0003
6,0
0,1051
0,1045
0,0006
7,0
0,1228
0,1219
0,0009
8,0
0,1405
0,1392
0,0013
9,0
0,1584
0,1564
0,0020
10,0
0,1763
0,1736
0,0027
Сравнивая табл. 12 и 13, видим, что самый большой угол a , в экспериментах, представленных в табл. 13, около 10 . Все другие углы меньше этой величины.
Следовательно, имеется возможность использовать вместо - sin a функцию tga .
Это необходимо потому, что в экспериментальных исследованиях дифракции лучей света используются геометрические размеры вдоль распространения луча света и перпендикулярно ему, то есть катеты прямоугольных треугольников, как это
и показано на рис. 62 и 63. Тогда формуле (201) будут соответствовать схемы,
показанные на (рис. 62 и 63) [2].
492. Чем отличается формула Френеля (202) от формулы (203) Юнга для расчёта дифракционных картин?
k  b
2y 
.
(202)
d
 b
y 
k .
(203)
d
Формула Френеля (202) для расчета дифракционной картины за проволокой
(рис. 62, 58) отличается от формулы Юнга (203) для расчета дифракционной картины за двумя щелями (рис. 64) значением коэффициента k . Френель измерял
расстояния, как он писал, между темными каёмками с учетом центра картины.
Юнг измерял просто расстояния между светлыми каёмками, начиная от центральной светлой полосы. Поскольку явление, формирующее дифракционные картины
в обоих случаях одно и тоже, то формула для их расчёта получается одна. Так как
в центре картины светлая полоса (рис. 61, 65), то коэффициент k в формуле (202)
Юнга принимает значения k  0,1,2,3,....... , а в формуле (203) Френеля - значения
k  1,3,5,..... .
493. Дифракционные картины за двумя щелями - самые таинственные. Они
не имели приемлемой интерпретации с момента их получения. Как же новая
теория фотона интерпретирует дифракционные картины за двумя отверстиями или за двумя щелями? Юнг установил, что самой яркой является централь-
61
ная дифракционная полоса и что при увеличении расстояния между щелью и
экраном количество интерференционных полос увеличивается (рис. 64, 65).
Рис. 64. Схема эксперимента Юнга с двумя щелями
Рис. 65. Схема формирования интерференционных полос за двумя щелями
при разном расстоянии до экрана
494. Почему за двумя щелями (рис. 64 и 65) или отверстиями, формируется
аномальная дифракционная картина, и почему тайна этой закономерности
так долго оставалась нераскрытой? Потому, что все пытались интерпретировать эту картину на основании волновой природы света, которой он не обладает.
Теперь же ясно, что максимальная яркость в зоне на экране, расположенной против перегородки между щелями – следствие прихода в эту зону наибольшего количества фотонов в результате их поляризации при отражении от четырёх кромок двух щелей (рис. 64) и последующего сближения за счёт пересечения траекторий их движения между щелями и экраном. Количество пересекающихся траекторий поляризованных фотонов в этом случае увеличивается, а их осевой линией
оказывается линия, проходящая от центра перегородки между отверстиями до
экрана. Таким образом, в зону пересечения осевой линии с экраном попадает
максимальное количество фотонов, отраженных от четырех контуров отражения,
формируемых двумя щелями, увеличивая яркость центральной зоны. Если закрыть одну щель, то количество потоков отраженных фотонов уменьшится до
двух, и они будут формировать дифракционную картину, соответствующую одной
щели.
495. Научились ли военные использовать явления дифракции фотонов в своих лазерах? Нет, пока не научились. Новая теория микромира пока недосягаема
для их понимания.
62
496. Можно ли считать, что уже завершены вопросы о фотоне и ответы на
них? Нет, конечно, мы коснулись, лишь основных вопросов и дали ответы на них.
Дальше, по ходу анализа структур и поведения других обитателей микромира,
неизбежно будут возникать дополнительные вопросы об участии фотонов в различных физических и химических процессах, и мы будем ставить их и давать ответы на них, не затрагивая военную область их применения.
497. Можно ли подвести итоги новой теории фотонов? Можно, конечно. Модель фотона выявлена из тщательного анализа давно существующих математических моделей, описывающих его поведение в различных экспериментах. Фотон –
локализованное в пространстве кольцевое образование, состоящее из шести частей, точное физическое наполнение которых предстоит ещё уточнять. Теоретическое описание его поведения согласуется с большим массивом экспериментальных
данных об этом поведении, в том числе и с наиболее таинственными данными по
формированию дифракционных картин. Поляризация фотонов после отражения и
взаимодействие их спинов – главные факторы, определяющие дифракционные
картины [2].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Фотоны излучаются электронами и протонами. Они живут, перемещаясь в
пространстве со скоростью 300000 км/с до тех пор, пока другие электроны и протоны не поглотят их. Мы живём в фотонной среде, как рыбы в воде, но безопасен
для нас лишь узкий диапазон фотонных излучений с умеренной интенсивностью.
Фотоны реликтового диапазона принесли нам информацию о небольшой,
равномерной во всех направлениях анизотропии этого излучения. Это - следствие
сферичности материального мира и его ограниченности в бесконечной Вселенной, а также следствие того, что наша Галактика расположена, примерно, в центре материального мира Вселенной.
Во времена Френеля научное понятие фотон не использовалось учёными и
не было новой теории микромира, которая позволила бы ему по-другому интерпретировать результаты своих экспериментов, поэтому мы должны относиться к
его научным ошибкам, как к естественным и считать их этапом познания природы
света. Тем не менее, у нас есть основания считать, что его последователи мало
уделили внимания анализу его экспериментов и не описали явные ошибки в их
интерпретации, которые мы привели здесь.
Источники информации
1. Канарёв Ф.М. Персональный научный сайт. http://www.micro-world.su/
2. Канарёв Ф.М. Монография микромира.
http://www.micro-world.su/index.php/2010-12-22-11-45-21/663-2012-08-19-17-07-36
3. Френель О. Избранные труды по оптике. М. Государственное издательство технико-теоретической литературы. 1955. 600с.
4. Световые лучи взаимодействуют на расстоянии. Ж. «Природа», №1, 1978г. с
138.
5. Канарёв Ф.М. Механодинамика. 3-й раздел учебного пособия Теоретическая
механика. http://www.micro-world.su/index.php/2012-02-28-12-12-13/560--iii-