Главная >> Разное >> Перпетуум мобиле или квантовомеханические системы атомов. Часть 2

Перпетуум мобиле или квантовомеханические системы атомов. Часть 3

17. Со времен Платона принято считать материальным все то, что проявляет себя действием. По этому определению электрическое, магнитное и гравитационное поля представляют собой формы материи, характерная особенность которых состоит в том, что они являются материей невещественной. Так или иначе, они связаны с веществом, но сами по себе – не вещественны. Мы не знаем природу этих полей, поэтому судим о них феноменологически, по их характерным свойствам. Однако оказывается, что феноменологическое определение полей достаточно условно. Мы говорим, к примеру, об электрическом поле, как вдруг выясняется, что при всяком изменении электрического поля возникает поле магнитное, и наоборот, а это значит, что электрическое и магнитное поля имеют единую природу, являясь, по сути, проявлением ее различных аспектов.
Фотон также является невещественной материальностью – это домен материи невещественной природы, условно h-материи. Но уникальность ее состоит в том, что, во-первых, h-материя принципиально не связана с каким либо веществом, а во-вторых, природа ее такова, что проявляет себя триединством свойств – электрических, магнитных и гравитационных. В этом триединстве фотон представляет собой абсолютную корпускулу материального мира. Можно разрушить атом, протон, нейтрон, электрон и т.д., но никакими средствами материального мира невозможно разрушить фотон – абсолютный объект материального мира. Каждый фотон имеет равное количество h-материи, но различна ее плотность, отсюда различна и энергия фотонов.
Фотон обладает замечательным свойством – постоянным движением с абсолютной скоростью  в вакууме. Для этого ему не требуется энергия, он движется, как бы, по инерции, так что можно сказать, что в вакууме фотон “покоится” с абсолютной скоростью. Каждая часть фотона движется прямолинейно с абсолютной скоростью, а потому внутри фотона, нет относительного движения, ибо в противном случае окажется, что существует скорость движения больше абсолютной. Поскольку внутри фотона нет относительного движения, то ничто не угрожает его целостности, а потому и нет надобности в каких либо силах, ее сохраняющих. В этом состоянии, т.е. в состоянии абсолютного внутреннего покоя, фотон представляет собой замкнутое электрическое поле, которое, возможно, имеет сложную структуру, к примеру, структуру одиночной волны, определенным образом ориентированную по пространству.
Но движение фотона в вакууме с абсолютной скоростью не означает, что фотон принципиально не может двигаться со скоростью меньше абсолютной. Поскольку движение фотона с абсолютной скоростью – это его состояние инерции, обусловленное средой вакуума, то изменить это состояние можно, только изменив условия среды.
Действительно, при прохождении фотона через оптически более плотные среды скорость фотона становится меньше абсолютной v<c, но одновременно уменьшается и его протяжение по пространству λ, уменьшается так, чтобы энергия фотона оставалась неизменной, в согласии с уравнением (25).  Энергия фотона остается неизменной, но изменяется ее качественный состав: уменьшение энергии, связанной с движением фотона, восполняется соответствующим количеством энергии магнитного поля. При возвращении фотона в среду вакуума, это магнитное поле сворачивается, и запасенная в нем энергия переходит в энергию движения фотона, так что скорость фотона снова становится абсолютной.  
Возникновение магнитного поля обусловлено изменениями электрического поля, которые имеют место при вхождении фотона в оптически более плотную, чем вакуум, среду. Те участки фотона, которые уже находятся в более плотной среде, будут двигаться с некоторой скоростьюc v, другие же продолжают движение с абсолютной скоростью. В электрическом поле фотона возникает волна продольной деформации, фронт которой движется со скоростью  c (фотон сжимается со скоростью c), достигая конца фотона за время T.
Энергия магнитного поля прямо пропорциональна градиенту деформации: чем выше градиент – большая плотность h-материи, оптически более плотная среда, тем больше доля магнитной энергии в полной энергии фотона. Абсолютное движение фотона неуничтожимо, поэтому, когда волна продольной деформации достигает конца фотона она, скорее всего, отражается и в электрическом поле фотона образуется стоячая волна, частота пульсаций которой  η есть некая функция f(v/c), к примеру:

где n - коэффициент преломления данной среды.
 
При столкновении фотона с неподвижной непрозрачной поверхностью фотон, в общем случае, либо отражается от этой поверхности, либо поглощается ею.
 
Возникающая при столкновении с неподвижной и оптически непрозрачной поверхностью волна продольной деформации электрического поля имеет максимальный градиент, но величина градиента у различных фотонов разная (в силу разной плотности h-материи), в то время как коэффициент деформации у всех фотонов одинаков (в силу единой природы h-материи). Поэтому в момент полной остановки фотона, т.е. когда вся энергия движения переходит в энергию магнитного поля,  каждый фотон сжимается до свойственных только ему предельных размеров λ_кон, имея соответствующую конечную  плотность материи ρ_кон. Можно предположить, что фотон отражается потому,  что  меньше плотности вещества отражающей стенки ρ: вперед двигаться не может и сжаться больше не может. Поэтому при достижении волной деформации конца фотона стоячая волна не образуется – магнитное поле сворачивается, и запасенная в нем энергия переходит в энергию движения фотона с абсолютной скоростью.    

18. Поглощение фотона атомом – это сложно структурированное обменное взаимодействие фотона с пондеромоторным полем одного из квантовых осцилляторов атома. При поглощении фотона с энергией hv  происходит материализация кванта кинетической энергии электрона осциллятора, равного кванту энергии фотона, с образованием кванта пондеромоторного поля – гравитона массой 2m_Ψ.


Хочу заметить, что рассмотреть процесс поглощения фотона на уровне действующих причин не представляется возможным в силу того, что нам неизвестна ни природа h-материи, ни природа пондеромоторного поля, и нахождение этих природ выходит за рамки данной работы. Поэтому ограничимся сформулированным феноменологическим  определением, учитывая то существенное обстоятельство, что оно хорошо согласуется с такими физическими явлениями, как радиоактивный распад вещества, дефект массы, внешний и внутренний фотоэффекты.
 
 В контексте этого определения процесс поглощения состоит в том, что квант энергии фотона hv и равный ему квант кинетической энергии электрона осциллятора образуют гравитон с массой 2m_Ψ. Энергетическое уравнение этого процесса можно представить в виде:           

Фотон – это корпускула невещественной материальности, атрибутивным признаком которой является движение. Кинетическая энергия электрона осциллятора материальностью не является вообще – это количественная мера его механического движения. Так вот, уникальность процесса поглощения состоит в том, что, во-первых, происходит их агрегатирование, а во-вторых, агрегатирование с образованием нового объекта материального мира – кванта вещественной материальности, обладающего прямо противоположным атрибутивным признаком – не движением, инертностью, но инертностью не абсолютной, а относительной, мерой которой является масса. В гравитоне электрический и магнитный аспекты h-материи находятся в потенциальном, т.е. не проявленном состоянии, в физически проявленном состоянии находится гравитационный аспект.
 
То, что мы ранее в атоме назвали пондеромоторным полем и что было обнаружено в опытах Франка – Герца, в действительности, является гравитонным полем, которое имеет квантовую структуру и обладает квантовомеханическими свойствами взаимодействия, как с частицами, так и с фотонами. С учетом этого обстоятельства, полную энергию квантового осциллятора можно записать в более определенной форме

где m₀суммарная масса всех  m_Ψ гравитонов, образующих данный квантовый осциллятор.
Вполне очевидно, что при излучении квантовым осциллятором фотона с энергией hv=4,86эВ , его полная энергия станет равной

Поскольку при неупругом соударении внутренняя энергия атома сохраняется, то неупругое соударение можно представить совокупностью двух процессов: излучения фотона hv=4,86эВ  и поглощения кванта кинетической энергии 4,86эВ эмиссионного электрона, осуществляемого по правилам поглощения фотона

При этом еще раз подчеркну, что речь идет о феноменологическом рассмотрении, при котором раскрываются лишь некоторые аспекты рассматриваемых процессов.
 
Из анализа уравнения (36´) следует, что взаимодействия неупругого соударения осуществляются атомом из закона сохранения энергии, при этом сохраняется неизменной и структура его гравитонного поля, так что можно утверждать, что атом представляет собой жестко консервативную систему.
 
19. Итак, при всех обменных взаимодействиях атом исходит из условия самосохранения, т.е. сохранения минимального значения внутренней энергии. Но если при неупругих соударениях с частицами квантовая структура гравитонного поля остается неизменной, то при поглощении или излучении фотона изменяется: при поглощении фотона в структуре поля появляется новый гравитон, при излучении исчезает один из ранее существовавших. Самосохранение атома, в этих случаях, достигается соответствующим изменением его теплоемкости, так что, так называемый, дискретный ряд “разрешенных” значений внутренней энергии атома (из формулы (23) для атома водорода и аналогичных для других атомов) выражает, в сущности, структуру гравитонного поля, сохраняющего атом при различных условиях внешней среды.
 
В связи с этим становится понятным и физический смысл производной по времени от функции квантового осциллятора (15) – это квант энергии, на который при поглощении уменьшается и при излучении возрастает кинетическая  энергия квантового осциллятора, так что производная имеет вид:

где Ψ - тот же квантовый осциллятор, но с новым значением кинетической энергии.
Подставив найденное значение производной в уравнение (18) получим, стационарное уравнение квантового негармонического осциллятора

которое, впрочем, справедливо только для тех квантовых осцилляторов атома, которые при данном состоянии теплового равновесия атома не поглощают и не излучают кванты тепловой энергии.                 

20. Уравнение (5), как видно, напоминает формулу де Бройля

в которой λ, как известно, имеет смысл длины электронной волны.
 
Однако, предположение де Бройля о том, что электрон, несомненно, являющийся частицей, является так же и волной – такое предположение грубо противоречит неизменяемым основам точного естествознания, а потому ошибочно. Волну де Бройля следует рассматривать не более чем “рабочую гипотезу” или “гипотезу о правдоподобных причинах”. Так называют гипотезы, выдвигаемые в условиях, когда для полного объяснения всей совокупности явлений исследуемой области еще нет достаточных данных, и когда приходится довольствоваться объяснением заведомо неполным. “Рабочая гипотеза” не претендует быть объяснением или отражением реальности. Это – более или менее искусственное, всегда лишь условно принимаемое предположение, судьба которого – рано или поздно уступить место такому объяснению, которое будет действительным отражением объективной закономерности во всей ее полноте и сложности.
 
Электрон объективно является частицей, и потому волной принципиально быть не может. И тем не менее, как следует из научной литературы, справедливость гипотезы де Бройля была доказана в многочисленных экспериментах.
 
Еще Лейбниц остроумно высмеивал тех, кто думал, что до изучения  логики человек не способен был мыслить. Это, по его словам, значило бы чрезмерно принижать природу и предполагать, что человек – двуногая тварь, которую Аристотель превратил в разумное существо. Не менее прав был и Гегель, когда говорил, что, для того чтобы правильно мыслить, не обязательно знать логику, как не нужно знать физиологию пищеварения, чтобы научиться принимать пищу.
 
Человек научается мыслить, прежде всего, под воздействием природы, частью и “венцом” которой он является. В отличие от всех других видов животного мира, человек не имеет своей биологически выделенной экологической ниши: средства жизнеобеспечения его организма слишком слабы и не развиты для непосредственного извлечения и потребления жизненных сил окружающей его природы. Жизнеспособным человека делает способность к познанию действительности, т.е. способность в мыслях правильно отражать  окружающий мир и себя в этом мире. Не мышление вообще, но правильное мышление открывает человеку возможность постоянно усиливать свои естественные средства жизнеобеспечения, дополняя их необходимыми инструментальными средствами. Если бы человек в своих мыслях не отражал действительность правильно, то он просто не мог бы существовать. Но чтобы  правильно мыслить, получать новые знания посредством умозаключений, не-обходимо знать, как совершается процесс мышления, каковы его формы и законы, как строить познание, чтобы верно объяснять окружающую нас действительность. Поэтому Лейбниц и указывал, что мышление без науки о сущности мышления и его законах было бы “подобно счету на пальцах”.
 
Не надо знать законов логики, чтобы мыслить, но чтобы мыслить правильно следует иметь в виду, что соблюдение законов логики в процессе получения выводного знания является необходимым условием достижения истины.       
 
Гипотеза – одна из логических форм мысли, позволяющая получать выводные знания, поэтому в целях получения достоверных знаний логическая наука устанавливает определенные правила ее проверки. Проверка гипотезы состоит в том, что следствия, аналитически полученные из исследования ее основного предположения, сопоставляются с данными наблюдения и опыта. При этом если сопоставление покажет, что все следствия, теоретически выведенные посредством анализа основного предположения, существуют в действительности, т.е. согласуются с данными наблюдения и опыта и ни одно из них не противоречит этим данным, то это будет доказывать только то, что гипотеза вероятна. Может показаться, что если все теоретически выведенные следствия гипотезы соответствуют наблюдаемым фактам действительности, то, тем самым, гипотеза должна считаться доказанной в качестве достоверной истины. Однако это не так. Дело в том, что одно и то же следствие  может вытекать из различных оснований. Поэтому согласие выведенных из основного предположения гипотезы следствий с фактами действительности еще не доказывает ее достоверности, поскольку эти факты могут оказаться обусловленными другой закономерностью, которая осталась автору гипотезы неизвестной.
 
Вместе с тем, веским доказательством в пользу гипотезы бывает открытие – путем специального опыта – такого явления, которое до разработки гипотезы прямо нигде не наблюдалось, не было известно и существование которого было впервые выведено теоретически – как следствие данной гипотезы. Доказательная сила теоретического вывода еще более возрастает, если оно содержит численные соотношения, связывающие существенные стороны открытого явления. Таким, к примеру, было одно из следствий, выведенное из основного предположения волновой гипотезы света. Математический анализ показал, что если волновая гипотеза верна, то внутри полной тени, отброшенной на светлый экран темным сплошным кружком, помещенным между источником света и экраном, непременно должно наблюдаться, при точно определенных условиях, светлое пятно (пятно Пуассона), как если бы кто-то проколол кружок экрана посредине. Последующая проверка показала, что этот, кажущийся парадоксальным, факт действительно имеет место. И, тем не менее, это открытие – дифракция Френеля на круглом и непрозрачном экране – объективно доказывает только истинность следствия из предположения волновой природы света, т.е. применимость для расчета дифракции света метода Гюйгенса – Френеля, но не доказывает истинность самого этого предположения – не доказывает волновую природу света. Поэтому, открытие дифракционного рассеяния микрочастиц, явления, которое до разработки гипотезы де Бройля прямо нигде не наблюдалось, не было известно и существование которого было впервые выведено теоретически, как следствие данной гипотезы, только повышает степень вероятности гипотезы, но не доказывает ее истинности. Это открытие объективно доказывает только истинность следствия из предположения волновой природы микрочастиц – применимость формулы де Бройля для расчета дифракции микрочастиц методом Вульфа – Брэггов, но не доказывает истинность самого предположения – волновую природу микрочастиц.
 
Предостережение от поспешного превращения гипотезы в достоверное знание в науке логики выражается законом: от истинности следствия нельзя заключать к необходимой истинности основания. Объективный характер этого закона в нашем случае подтверждается тем обстоятельством, что дифракционное рассеяние микрочастиц и фотонов на кристаллических решетках обусловлено не их волновой природой, а квантовомеханическими свойствами гравитонного поля кристаллических решеток, с которыми они взаимодействуют в соответствии с уравнением (4). 
 
21. Я отдаю себе отчет в том, какие волнения может вызвать предлагаемая мною теория квантовомеханических систем в научном сообществе.  Поэтому в качестве примиряющего жеста хочу напомнить золотое правило науки, сформулированное великим Б. Паскалем: “никогда не утверждать ни какого положения, которое не было бы доказано истинами, уже доказанными”. Это золотое правило способно надежно уберечь науку от двух крайних зол человеческих – диалектического и амбициозного волюнтаризма. Напоминание это тем более уместно, что предлагаемая теория не только не умаляет достижений квантовой физики, но придает, так не хватающий, им физический смысл, превращая, тем самым, квантовую физику из науки чудесной в фундаментальную науку точного естествознания. А это открывает новые перспективы не только для физического, но и гуманитарного познания действительности.            

Литература.
 
1. Детлаф А. А., Яворский Б. М., Курс физики: Учеб. пособие для втузов,
     М.; Высшая школа, 1999.     
2. Трофимова Т. И.  Курс физики, М., Высшая школа, 1994.
3.  Шпольский Э. В. Атомная физика, 6 изд., т. 1 – 2, М., Наука, 1974.
4. Планк Макс, Избранные труды, М., Наука, 1975.
5. Бор Нильс, Избранные научные труды, в 2-х томах, М., Наука, 1970.      
6. Енохович А. С., Справочник по физике, М., Просвещение, 1990.
 
 
                                                                              Декабрь 2009 года.

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: