Текст книги "Этот «цифровой» физический мир"

Автор книги: Андрей Гришаев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 18 (всего у книги 31 страниц)

Ссылки к Разделу 3.

А1. С.Артёха. Критика основ теории относительности. Веб-ресурс http://www.antidogma.ru/russian/

А2. Н.Е.Алексеевский и др. ЖЭТФ, 43, 3 (1962) 790.

А3. И.А.Авенариус и др. Письма в ЖЭТФ, 14, 9 (1971) 484.

А4. A.M.Akulshin, S.Barreiro, A.Lezomo. Phys.Rev.Lett., 83 (1999) 4277.

Б1. М.Борн. Атомная физика. «Мир», М., 1965.

Б2. Н.Г.Басов, Р.В.Амбарцумян, В.С.Зуев, и др. ЖЭТФ, 50, 1 (1966) 23.

В1. L.J.Wang, A.Kuzmich, A.Dogaru. Nature, 406 (2000) 277.

Г1. А.А.Гришаев. К вопросу о равновесном излучении. – Доступна на http://newfiz.narod.ru

Г2. М.М.Гуревич. УФН, 56, 3 (1955) 417.

Г3. М.М.Гуревич. УФН, 78, 3 (1962) 463.

Г4. А.А.Гришаев. О так называемом давлении света. – Доступна на http://newfiz.narod.ru

Г5. А.А.Гришаев. Рассеяние рентгеновских лучей: о чём свидетельствует анти-комптоновская компонента. – Там же.

Г6. А.А.Гришаев. Новый взгляд на сущность эффекта Мёссбауэра. – Там же.

Г7. В.И.Гольданский и др. ЖЭТФ, 54, 1 (1968) 78.

Г8. А.А.Гришаев. О главной причине эволюций орбиты ИСЗ «Эхо-1». – Доступна на http://newfiz.narod.ru

Г9. А.А.Гришаев. Навигатор квантовых перебросов энергии. – Там же.

Г10. А.А.Гришаев. Проблема «волны-кванты» в абсолютных измерениях лазерных частот. – Там же.

Г11. А.А.Гришаев. Классификация различных методик измерения скорости света в вакууме. Измерительная техника, 2 (1996) 3. – Доступна также на http://newfiz.narod.ru

Г12. А.А.Гришаев. О причинах сдвигов спектральных линий звёзд. – Там же.

Д1. В.Демтрёдер. Лазерная спектроскопия. Основные принципы и техника эксперимента. «Наука», М., 1985.

Д2. Ю.С.Домнин, Г.А.Ёлкин, А.В.Новосёлов, и др. Применение холодных атомов цезия в квантовых стандартах частоты. Квантовая электроника, 34, 12 (2004) 1084.

Д3. Document conserning the New Definition of the Metre. Metrologia, 19 (1984) 163.

Е1. А.С.Енохович. Справочник по физике и технике. «Просвещение», М., 1976.

И1. Г.Ивченков. Самое важное подтверждение ОТО, или что измерил лорд Эддингтон в 1919 г. http://new-idea.kulichki.net/?mode=art&pf=eddington.htm

К1. A.H.Compton. A quantum theory of the scattering of X-rays by light elements. Phys.Rev., 21, 5 (1923) 483.

К2. Crane, Gaerttner, Turin. Phys.Rev., 50 (1936) 302.

К3. Р.Н.Кузьмин и др. ЖЭТФ, 56, 1 (1969) 167.

К4. Космонавтика. Энциклопедия. В.П.Глушко, гл. ред. «Сов. энциклопедия», М., 1985.

К5. А.А.Курский. Почему постоянна «солнечная постоянная». Веб-ресурс http://kaa.inauka.ru Статья «Электромагнитное взаимодействие», Прил.1.

Л1. Ж.Леконт. Инфракрасное излучение. «Гос. изд-во физико-математической литературы», М., 1958.

Л2. П.Н.Лебедев. Физические причины, обусловливающие отступления от гравитационного закона Ньютона. В: «Избранные сочинения», А.К.Тимирязев, ред. «Гос. изд-во технико-теоретической литературы», М.-Л., 1949. Стр.181-188.

Л3. П.Н.Лебедев. Опытное исследование светового давления. Там же, стр.151-180.

Л4. В.И.Левантовский. Механика космического полёта в элементарном изложении. «Наука», М., 1974.

Л5. Г.С.Ландсберг. Оптика. «Гос. изд-во технико-теоретической литературы», М.-Л., 1940.

Л6. D.E.Lebach, B.E.Corey, I.I.Shapiro, et al. Phys.Rev.Lett., 75, 8 (1995) 1439.

М1. D.O.Muhleman, R.H.Hudson, D.B.Holdridge, et al. Science, 132 (1960) 1487.

Н1. D.E.Nagle et al. Phys.Rev.Lett., 5, 8 (1960) 364. Имеется перевод: Эффект Мессбауэра. Сборник статей. Ю.Каган, ред. «Изд-во иностр. литературы», М., 1962. Стр. 323, статья 30.

О1. А.Н.Ораевский. Успехи физических наук, 168, 12 (1998) 1311.

П1. М.Планк. К теории распределения энергии излучения. Избранные труды, «Наука», М., 1975.

П2. М.Планк. О законе распределения энергии в нормальном спектре. Там же.

С1. Р.А.Сапожников. УФН, 70, 2 (1960) 387.

С2. О.Струве, Б.Линдс, Э.Пилланс. Элементарная астрономия. «Наука», М., 1967.

С3. О.Струве, В.Зебергс. Астрономия XX века. «Мир», М., 1968.

С4. A.M.Steinberg, P.G.Kwait, R.Y.Chiao. Phys.Rev.Lett., 71 (1993) 708.

С5. Солнце. В: Курс астрофизики и звёздной астрономии. А.А.Михайлов, ред. Т.3, часть 1. «Наука», М., 1964.

С6. Дж.Дж.Странатан. «Частицы» в современной физике. «Гос. изд-во технико-теоретической литературы», М.-Л., 1949.

Т1. П.С.Тартаковский. Кванты света. «Госиздат», М.-Л., 1928.

Ф1. Физический энциклопедический словарь. А.М.Прохоров, гл. ред. «Советская энциклопедия», М., 1983.

Ф2. К.Фрум, Л.Эссен. Скорость света и радиоволн. «Мир», М., 1973.

Х1. R.Hofstadter, J.A.McIntyre. Phys.Rev., 78, 1 (1950) 24.

Ч1. S.Chu, S.Wong. Phys.Rev.Lett., 48, 11 (1982) 738.

Ш1. Э.В.Шпольский. Атомная физика. Т.1. «Наука», М., 1974.

Ш2. I.I.Shapiro, H.M.Jones. Science, 132 (1960) 1484.

Ш3. R.S.Shankland. Phys.Rev., 52 (1937) 414.

Ш4. I.Shapiro. Fourth test of general relativity. Phys.Rev.Lett., 13 (1964) 789.

Ш5. I.I.Shapiro. Science, 157 (1967) 806.

Э1. А.Эйнштейн. Физика и реальность. Сборник статей. «Наука», М., 1965.

Раздел 4. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И СТРУКТУРЫ ВЕЩЕСТВА (I)

4.1. Электрические заряды, как противофазные квантовые пульсации.

По прошествии нескольких столетий активного изучения электрических явлений, официальная физика не может сказать о сущности электрического заряда ничего сверх того, что заряды бывают двух типов, причём разноимённые заряды притягиваются, а одноимённые – отталкиваются. Такой уровень понимания имелся уже в самом начале эпохи изучения электричества, и до сих пор серьёзного продвижения в этом вопросе не произошло.

О каком-то важном изъяне в традиционном подходе к электричеству свидетельствуют следующие энергетические парадоксы. Считается, что заряженные частицы взаимодействуют друг с другом на расстоянии, и что это взаимодействие характеризуется особой формой энергии – электрической. Кулоновская энергия взаимодействия пары элементарных зарядов, находящихся друг от друга на расстоянии ядерного масштаба, сравнима с собственной энергией электрона m_ec², где m_e – масса электрона, c – скорость света. Спрашивается [Г1]: куда же исчезает кулоновская энергия взаимодействия электрона и позитрона при их аннигиляции? Ведь при таком событии, как полагают, в энергию гамма-квантов превращается лишь собственная энергия электрона и позитрона! Более того: полагают, что такое свойство, как электрический заряд – ответственное за взаимодействие с другими зарядами на расстоянии – некоторым образом распределён по объёму даже элементарной заряженной частицы, и это распределение описывается с помощью т.н. формфакторов [Ф1]. Если электрический заряд электрона размазан по его объёму, то на каждый элемент этого объёма приходится какая-то часть этого заряда. По традиционной логике, эти элементы объёма электрона должны расталкиваться – а тогда следует допустить наличие какого-то контр-воздействия, которое сдерживает электрон от того, чтобы он взорвался. Мало того, что при таком допущении подмачивалась бы репутация электрона как элементарной частицы. Энергии разрывающих и сдерживающих электрон воздействий превышали бы его собственную энергию на порядки. Выходит, что и эти чудовищные энергии бесследно исчезали бы при аннигиляции!

Эти или аналогичные несуразицы неизбежны, пока считается, что свойства порождать взаимодействия частиц вещества на расстоянии – и, соответственно, порождать энергии этих взаимодействий! – присущи самим частицам вещества. Порочность такого подхода мы уже проиллюстрировали для случая феномена тяготения (Раздел 2). Теперь мы постараемся проделать то же самое для случая взаимодействия электрических зарядов на расстоянии. Мы увидим, что физика электромагнитных явлений радикально упрощается, если допустить, что, в отличие от массы, электрический заряд не является энергетической характеристикой.

Вспомним, что, по логике «цифрового» мира, электрон является квантовым пульсатором (1.4). Квантовые пульсации – это неопределённо долго длящаяся цепочка циклических смен всего двух состояний. Эта, простейшая в «цифровом» мире, форма движения обладает энергией, которая зависит только от частоты f квантовых пульсаций: E=hf, где h – постоянная Планка. Эту же энергию можно выразить через массу квантового пульсатора, и, для случая электрона, записать

m_ec²=hf_e, (4.1.1)

где f_e – частота квантовых пульсаций электрона, которую мы называем электронной частотой. Из формулы (4.1.1), зная значения фундаментальных констант, несложно получить, что электронная частота f_e=1.24·10²⁰ Гц. Нас неоднократно спрашивали: какую форму имеет электрон, будучи квантовым пульсатором. На наш взгляд, этот вопрос некорректен: понятие формы имеет смысл для структурных образований из элементарных частиц, но не для отдельной элементарной частицы. Тем не менее, применительно к элементарной частице, имеет чёткий смысл её характерный пространственный размер, который мы определяем как произведение периода её квантовых пульсаций на скорость света – что даёт комптоновскую длину волны частицы h/mc. У электрона комптоновская длина h/m_ec равна 0.024 Ангстрем.

Теперь можно сказать, как мы представляем, что такое электрический заряд: частица имеет электрический заряд, если в дискретном спектре её квантовых пульсаций имеется компонента на электронной частоте. Мы говорим «в спектре», потому что в отличие от электрона, имеющего лишь одну компоненту квантовых пульсаций, существуют частицы – например, протон (4.6) – у которых этих компонент несколько. Конечно, наличие у частицы квантовых пульсаций на электронной частоте – ещё не полностью определяет её электрический заряд: ведь что-то должно задавать ещё и знак заряда. Нам представляется, что два противоположных знака электрического заряда задаются двумя противоположными фазами квантовых пульсаций на электронной частоте. Положительные заряды «пульсируют» синфазно, и отрицательные заряды «пульсируют» синфазно – но те и другие пульсации сдвинуты по фазе на 180^о друг относительно друга. Разумеется, такое отождествление знака заряда – по фазе квантовых пульсаций – имеет смысл при одной и той же частоте этих пульсаций. А ведь частоты квантовых пульсаторов, по логике частотных склонов (1.6), зависят от гравитационного потенциала: электронная частота, не будучи исключением, увеличивается при перемещении вверх по местной вертикали. Поэтому, на наш взгляд, на каждом уровне любого частотного склона задана не только электронная частота, но и две противоположные текущие фазы квантовых пульсаций на этой частоте – для идентификации положительных и отрицательных электрических зарядов.

Почему – «для идентификации»? Потому что сами по себе квантовые пульсации на электронной частоте – с фазой положительного или отрицательного заряда – не порождают никаких взаимодействий на расстоянии. Эти пульсации у частицы являются лишь меткой, идентификатором, для пакета программ, который управляет свободными заряженными частицами так, что у нас создаётся иллюзия их взаимодействия друг с другом. Если частица имеет идентификатор положительного или отрицательного заряда, то она оказывается охвачена управлением этого пакета программ. Алгоритмы этого управления свободными зарядами, вкратце, таковы. Во-первых, двигайтесь так, чтобы выравнивались отклонения от равновесного пространственного распределения зарядов – при котором средняя плотность положительных зарядов везде равна средней плотности отрицательных зарядов (хотя значение этой плотности может отличаться от места к месту). Выравнивание объёмных плотностей разноимённых зарядов – это проявление действия «электрических сил». Во-вторых, двигайтесь так, чтобы, по возможности, компенсировались коллективные движения зарядов, т.е. чтобы компенсировались электрические токи. Компенсация коллективных движений зарядов – это проявление действия «магнитных сил». Электромагнитные явления, происходящие по этим алгоритмам, энергетически обеспечены тем, что в кинетическую энергию частиц превращается часть их собственной энергии (4.4).

При таком подходе к электрическому заряду – как к идентификатору для программного управления – совершенно ясно, что электрический заряд не является энергетической характеристикой. Мы немедленно устраняем следующие из традиционного подхода проблемы, связанные с «исчезновением» зарядовой энергии при аннигиляции электрон-позитронной пары.

Тут же проясняется ещё такое важное свойство элементарного электрического заряда, как его целостность: либо частица им обладает, либо не обладает. Т.е., элементарная частица не может иметь дробную часть элементарного электрического заряда – ибо идентификатор на части не разделяется. Гипотетические «кварки», якобы, обладающие электрическими зарядами, дробными от элементарного – это чистая придумка теоретиков, которые умозрительно раздробили то, сущность чего до сих пор не представляют.

4.2. Спин электрона – шутка теоретиков.

Размышляя об электроне, как о квантовом пульсаторе (4.1), мы обнаруживаем нечто примечательное. Такое характеристическое свойство частицы, как масса, является непременным атрибутом квантовых пульсаций: чем больше их частота, тем больше масса. Но такое характеристическое свойство, как электрический заряд, «довешено» электрону без каких-либо физических модификаций в нём – а ведь могла, например, быть устроена модуляция его квантовых пульсаций! Нет, была проявлена разумная экономия ресурсов: на тех же квантовых пульсациях, которым в обязательном порядке соответствует масса и вся собственная энергия, было чисто формально организовано необязательное свойство, электрический заряд, которому не соответствует никакая энергия (4.1). При таком, стопроцентном, использовании квантовых пульсаций электрона для задания его характеристических свойств, электрон не может иметь ни одного дополнительного характеристического свойства, поскольку у него нет необходимых для этого дополнительных внутренних степеней свободы.

Но в официальной физике считается, что ещё одно характеристическое свойство у электрона есть – это его собственный магнитный момент, или спин. И это – при том, что до сих пор отсутствует вразумительная модель, которая поясняла бы: чем же, физически, магнитный момент электрона обусловлен.

Исторически, Паули формально, без предложения какой-либо физической модели, ввёл дополнительное квантовое число, характеризующее состояния атомарных электронов – чтобы описать расщепление спектральных линий атомов на мультиплеты. Прочитав статью Паули, Гаудсмит и Уленбек вспомнили про результат Штерна и Герлаха, которые пропускали пучок атомов серебра (с одним внешним электроном) через область с неоднородным магнитным полем – и пучок там расщеплялся на два. Поскольку атомы электрически нейтральны, то казалось ясным, что расщепление пучка было обусловлено воздействием на магнитные моменты атомов. Правда, для этого магнитные моменты атомов должны были иметь лишь две ориентации: либо по магнитному полю, либо против. Эту «пространственную селекцию» магнитных моментов никто не мог объяснить. Так вот, Гаудсмит и Уленбек решили, что всё становится гораздо понятнее, если вести речь не о магнитных моментах атомов, а о собственных магнитных моментах атомарных электронов. Чем же обусловлен магнитный момент у электрона? Гаудсмит и Уленбек полагали, что электрон имеет ненулевой размер, и что электрический заряд распределён по объёму электрона. Значит, чтобы у электрона был магнитный момент, электрон должен, мол, вращаться вокруг своей оси. Такое вращение называется в английском языке словом «спин». Сами авторы идеи о спине электрона сразу получили, что, для обеспечения требуемой величины магнитного момента, угловая скорость вращения электрона должна быть столь высока, что линейная скорость вращения на «экваторе» электрона во много раз превысила бы скорость света. А у Лорентца, которого попросили прокомментировать идею о спине электрона, всё получилось ещё хлеще: магнитная энергия вращающегося электрона должна быть столь велика, что эквивалентная ей масса превысила бы массу протона, а, при обычной массе электрона, его радиус должен превышать радиус атома!

Но теоретикам так понравилась идея о магнитном моменте электрона, что они нашли беспрецедентное оправдание своему бессилию построить здесь разумную физическую модель. «Наши традиционные представления, – заявили они, – никуда не годные! Природа устроена гораздо интереснее, чем мы думали!» Это по поводу спина электрона Ландау выдал своё знаменитое изречение: «Сегодня мы можем постигать даже то, чего не можем вообразить!» Идеология была такая: не нужно пытаться представить себе наглядно, что такое спин – а нужно просто использовать это красивое понятие, чтобы оно работало в теориях! На спин навесили ответственность не только за спектральные дублеты атомов, но и за намагниченность ферромагнетиков, за сверхпроводимость, сверхтекучесть, и за много чего ещё. Это называется так: то, что понимали плохо, объясняли на основе того, чего не понимали вовсе. И этим чрезвычайно обогатили официальную физическую картину мира, ибо триумф концепции спина электрона был полный.

Но, как ни ликовали по этому поводу теоретики, никому не удалось на опыте доказать, что свободный электрон спином действительно обладает. Например, никому не удалось, в том же неоднородном магнитном поле, расщепить надвое пучок электронов. Пучок атомов расщепить получается, а пучок электронов – нет. Не странно ли: действия неоднородного магнитного поля на спины электронов недостаточно, чтобы растащить эти электроны, но зато достаточно, чтобы растащить атомы, массы которых на четыре порядка больше!

Нет, для теоретиков это было не странно. Сия публика – своеобразная: критерием истины они считают не опытные факты (особенно неудобные для них), а навороченные теоретические придумки. «Наличие у электрона спина, – кричали они, – подтверждает тот факт, что электроны подчиняются квантовой статистике!» Да неужели это факт? Давайте посмотрим. Из высоконаучных соображений следует, что частицы с полуцелым спином, который приписали электрону, обязаны подчиняться статистике Ферми-Дирака, описывающей их распределение по энергиям. Значения энергии дискретны (квантованы), и каждое из них могут иметь не более двух электронов – с противоположными спинами. Для электронов проводимости в куске металла, условие, задающее дискретные значения энергии, таково (см., например, [К1,К2]): на характерном размере этого куска должно укладываться целое число дебройлевских волн электрона: одна, две, три, и т.д. Если свободных электронов в куске металла столько же, сколько и атомов – как утверждает концепция электронного газа в металлах [К1, К2] – то можно прикинуть, какие энергии достаются последним парам электронов, если состояния по энергиям заполняются снизу и без пропусков. И получится тихий ужас: даже при низких температурах, практически все электроны проводимости в куске железа оказываются ультрарелятивистскими! Во славу статистики Ферми-Дирака, кусок железа испарился бы моментально! Поэтому теоретикам пришлось мухлевать. При том, что статистика Ферми-Дирака – это распределение по энергиям, состояния свободных электронов в металлах стали пересчитывать не по энергиям, а по импульсам. Секрет здесь в том, что энергия – это скаляр, а импульс – это вектор. Одну и ту же энергию позволили иметь, в виде исключения, толпам электронов – были бы по-разному направлены их импульсы. Этим трюком, к тихой радости теоретиков, резко сокращалось требуемое число состояний по энергии – которые, при таком повороте дел, уже не залезали в ультрарелятивистскую область. Однако, требования квантовой статистики на неодинаковость состояний электронов переключились на их проквантованные импульсы: один и тот же импульс, мол, могут иметь, опять же, не более двух электронов (с противоположными спинами). И вот такая статистика, уверяют нас, в металлах работает! Позвольте, электроны проводимости в металлах сталкиваются с атомами, отчего векторы их импульсов изменяются – по миллионам раз в секунду. Каким же образом из этого хаоса чеканится идеальный порядок, при котором каждое значение импульса имеют не более двух электронов? Каким образом, после каждого столкновения электрона с атомом, перетряхивается распределение по импульсам – для несметного числа электронов в куске металла?

Этот вопрос у теоретиков до сих пор не проработан. Вот как, оказывается, подчинение электронов квантовой статистике «доказывает» наличие у них спинов! Можно, конечно, прислушиваться к декларациям теоретиков о том, что они способны постигать даже то, чего не могут вообразить. Но, по-нашему, здесь всё гораздо проще, и вполне объясняется одним словом: «Заврались».