пятница, 19 сентября 2014 г.

КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ

 КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ

«Корпускулярно-волновой дуализм – это лежащее в основе квантовой теории представление о том, что в поведении микрообъектов проявляются как корпускулярные, так и волновые черты» (ФЭС под ред. А.М. Прохорова, «Корпускулярно-волновой дуализм»).
«В конце XVII века на основе многовекового опыта и развития представлений о свете возникли две теории света: корпускулярная (И. Ньютон) и волновая (Р. Гук и Х. Гюйгенс). Согласно корпускулярной теории (теории истечения), свет представляет собой поток частиц (корпускул), испускаемых светящимися телами и летящих по прямолинейным траекториям. Движение световых корпускул Ньютон подчинил сформулированным им законам механики. Так, отражение света понималось аналогично отражению упругого шарика при ударе о плоскость, где также соблюдается закон равенства углов падения и отражения… Согласно волновой теории, развитой на основе аналогии оптических и акустических явлений, свет представляет собой упругую волну, распространяющуюся в особой среде – эфире. Эфир заполняет все мировое пространство, пронизывает все тела и обладает механическими свойствами – упругостью и плотностью. Согласно Гюйгенсу, большая скорость распространения света обусловлена особыми свойствами эфира. Волновая теория основывается на принципе Гюйгенса: каждая точка, до которой доходит волна, служит центром вторичных волн, а огибающая этих волн дает положение волнового фронта в следующий момент времени» (Т. И. Трофимова, «Курс физики», Глава 22 «Интерференция света»).
Такие явления, как «излучение черного тела, фотоэффект, эффект Комптона – служат доказательством квантовых (корпускулярных) представлений о свете как о потоке фотонов. С другой стороны, такие явления, как интерференция, дифракция и поляризация света убедительно подтверждают волновую (электромагнитную) природу света. Наконец, давление и преломление света объясняются как волновой, так и квантовой теориями. Таким образом, электромагнитное излучение обнаруживает удивительное единство, казалось бы, взаимоисключающих свойств – непрерывных (волны) и дискретных (фотоны), которые взаимно дополняют друг друга. Основные уравнения, связывающие корпускулярные свойства электромагнитного излучения (энергия и импульс фотона) с волновыми свойствами (частота или длина волны): εγ hν = /c = h» (Т.И. Трофимова, «Курс физики», § 207 «Диалектическое единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения»).
Как вы увидите в дальнейшем, не только особенности излучения черного тела, фотоэффект и эффект Комптона, но и интерференцию, дифракцию и поляризацию света можно без труда объяснить их корпускулярными свойствами при помощи законов классической механики, не прибегая к изобретению некой «волновой природы».
Можно утверждать, что в оптике и других разделах физики, занимающихся изучением перемещений видимых фотонов и других видов излучений, безраздельно царствует волновая теория, так как любые световые явления рассматриваются как результат колебаний частиц среды. Таким образом, в науке, несмотря на заявления о корпускулярно-волновом дуализме света, он все еще не имеет «корпускулярных прав», в отличие от более тяжелых частиц и химических элементов.
Давайте подумаем, а стоило ли вообще привлекать понятие «волна» для описания особенностей «поведения» свободных элементарных частиц? Думаем, что нет. И вот почему.
Аналогия между волнами на водной глади и особенностями движения «видимых» фотонов была проведена в связи с острой необходимостью объяснить явления дифракции и интерференции. Амплитуда горбов и впадин в местах пересечения волн на поверхности жидкости возрастает. Светлые полосы на дифракционной и интерференционной картинах приравняли к горбам, а темные – к впадинам, сделав, таким образом, свет волной. Но среда, состоящая из химических элементов или элементарных частиц, это не область раздела газообразной и жидкой сред – т.е. не поверхность жидкости (воды, например). Электромагнитные волны – это не колебания пространства, так как пространство не способно сжиматься и расширяться. Это потоки распространяющихся элементарных частиц различных типов.
Как уже было сказано, в науке не желают признавать корпускулярные свойства фотонов. В чем выражается это нежелание? Ну, во-первых, фотонам отказано в праве иметь массу покоя. Эта возможность оставлена только «истинно» элементарным частицам – таким как протоны, нейтроны, электроны и другие. А ведь фотоны очень неплохо отклоняются гравитационными полями, и можно найти предостаточно природных явлений, подтверждающих это. К примеру, все тот же известный процесс дифракции – огибания электромагнитными волнами тел – обусловлен не чем иным, как притяжением со стороны тела, которое встречается потоку световых частиц на его пути. Не притягивай тело фотоны, они бы двигались строго по прямой. А тут вступает в действие Правило Параллелограмма, и фотоны подчиняются равнодействующей Силе, которая возникает как результат сложения векторов Силы Притяжения и Силы Инерции. Так и происходит искривление траектории движения световых частиц, и мы можем наблюдать огибание ими тела.
Во-вторых, к фотонам, как, впрочем, и к остальным типам элементарных частиц, не хотят применять Законы классической механики. Тела, которые построены из элементарных частиц, в том числе и из фотонов, имеют право притягиваться и притягивать, соударяться, двигаться по инерции. Почему же тогда это недоступно частицам? «Как вверху, так и внизу». Большое есть не более чем следствие сложения малых величин. И то основное, что управляет малым, распространяется и на то большое, которое слагается из этого малого. В частности, фотоны, как и остальные виды элементарных частиц, подчиняются Закону Тяготения И. Ньютона. А значит, способны притягиваться любым объектом, формирующим в пространстве Поле Притяжения: частицей, химическим элементом или телом. Однако для того чтобы осуществлялся процесс притяжения, как уже говорилось ранее, вовсе не обязательно, чтобы притягиваемый объект тоже имел массу, т.е. Поле Притяжения. Он может иметь и антимассу – Поле Отталкивания. Поэтому излагаемая в этой книге концепция элементарных частиц, согласно которой существуют частицы двух основных типов – Инь (с Полями Притяжения) и Ян (с Полями Отталкивания), в главных моментах не противоречит Закону Тяготения. Все элементарные частицы, и фотоны в том числе, обязательно обладают каким-либо качеством. В любой ситуации они обладают либо массой, либо антимассой.  
-------------------------------------------------------------------------------------
Волновую сторону корпускулярно-волнового дуализма, предложенную Х. Гюйгенсом и поддержанную создателями и последователями квантовой механикой, легко понять. Свет для них – это электромагнитное поле, пронизывающее все, энергия, разлитая в пространстве. И отдельный квант света для них – это просто флуктуация пространства. И в чем-то они правы: весь наш мир – это и есть флуктуация. Однако, с их стороны, ошибкой было считать, что свет можно полностью отождествить с процессами, протекающими в жидких средах. На самом деле природа света – это не природа волны. Световой луч – это поток корпускул, частиц. Именно поток, а не волна. Надеемся, вы знаете между ними разницу. В потоке происходит движение компонентов среды. А волна – это движущийся фронт изменяющегося положения компонентов среды.
Вот еще одно серьезное возражение против волновой теории света. В соответствии с концепцией волн выходит, что электромагнитная волна – это череда темноты (впадин) и света (горбов). Соединение впадин – темноты – дает нам на интерференционно-дифракционной картинке темные полосы. А соединение горбов – света – или горба и впадины дает нам светлые полосы. Именно так объясняет нам происходящее волновая концепция. Однако если следовать этой теории, получится, что весь наш мир должен быть испещрен светлыми и темными полосами и пятнами, поскольку источников света превеликое множество. И световые волны от них постоянно пересекаются. А значит, накладываются друг на друга их горбы и впадины. Но в реальности этого нет.
Сторонники волновой теории объясняют отсутствие интерференции от разных источников света, например, от двух лампочек, некогерентностью волн, исходящих от независимых источников света. Некогерентность – это несовпадение цугов волн. Однако даже если мы последуем их логике, то соединение впадин любой волны с любым участком другой волны (кроме ее минимума, т.е. впадины) должно вести к ее ослаблению. Т.е вокруг нас в световых лучах всюду должны быть темные пятна и полосы. Этого нет.
Если продолжать следовать предлагаемой логике, то соединение двух волн, которые находятся не в min (не в состоянии впадины), обязательно должно вести к их суммированию и возрастанию. Т.е. вокруг нас в световых лучах должны быть участки увеличенной яркости. Этого нет.
Однако мы все же не будем следовать этой логике по той простой причине, что поток фотонов – это не колеблющаяся жидкость на границе раздела сред (как это имеет место, например, в океане, море или стакане воды). Свет – это единая среда. Среда, состоящая из фотонов. Волны же возникают на поверхности жидкости, потому что жидкость вытесняется каким-либо телом, оказывающим на нее давление. Например, воздухом, или другой жидкостью, или любым твердым телом.

Комментариев нет:

Отправить комментарий