ПРИРОДА СВЕТА
как совместные колебания фазового и корпускулярного эфира Светлой памяти моей дочери Анастасии посвящаю (сокращенная интернет-версия)
В статье изложена новая концепция света, основанная на теории эфира. Показано, что световые моды есть циркуляция эфира. Кванты света являются совместными колебаниями фазового и корпускулярного эфиров. Условия их излучения определяются энергетическими свойствами эфира и описываются скачкообразным переходом от одного уровня циркуляции эфира к другому согласно свойствам циркуляции. Показано, что распространение кванта света определяется динамическим взаимодействием корпускулярного и фазового эфиров. Показано,
что запутанное (entangled) состояние фотонов и элементарных частиц есть единая
двухполюсная мода совместных колебаний фазового и корпускулярного эфиров.
Принимая за факт [1, 4] наличие во Вселенной эфира – единой квазиизотропной, практически несжимаемой и идеально упругой среды, являющейся исходной материей – носителем всей энергии, всех процессов, происходящих во Вселенной, и беря за основу представлений о нем развиваемую автором рабочую модель [2-11], представляющую его в виде двухкомпонентной доменной среды – корпускулярного и фазового, рассмотрим понятия кванта света и электромагнитной волны и вопросы связанные с излучением, поглощением и интерференцией света.
Столетний сон разума
Франциско Гойя, 1799
Что такое мысленный эксперимент?
- Это несуществующая практика,
потусторонний опыт, воображение того,
чего нет на самом деле. Мысленные
эксперименты подобны снам наяву.
Они рождают чудовищ.
В самом акте отказа от эфира, как основы физической материи уже заключалась тупиковая судьба физики 20-го века. Однако это действие, облегчающее поверхностную интерпретацию опыта Майкельсона, повлекло лавину других артефактных толкований.
Как показано автором в [5], постулирование абсолютного предела скорости света не имело достаточных оснований. Кажущееся постоянство скорости света в пустом пространстве определяется лишь строгим постоянством температуры эфира и его свойствами - сверхтекучестью и безмассовостью, а также необходимостью соблюдения законов сохранения количества движения и энергии.
На самом деле скорость света меняется в зависимости от оптической плотности вещества, температуры эфира. Уже более 40 лет известно, что в оптически активных средах (лазерах) скорость света может достигать значений в миллионы [km/s], а как установлено в последние годы может падать в бозе-конденсатах до единиц [m/s] [12].
Развитие квантовой механики показало, что с логической необходимостью передача информации между разделенными в пространстве частицами должна происходить быстрее скорости света в пустом пространстве. Это было зафиксировано не только теоретически, но и в практических экспериментах как факт нарушения неравенства Белла
[13].
Таким образом, квантовая механика опровергла СТО. Это в завуалированном виде было признано еще в тридцатые годы в фиксации так называемого парадокса ЭПР
[14]. Если не кривить логикой, как посоветовал Дж. Нейман, предложив специальную “квантовую логику”, то надо было признать, что неверна как минимум одна из теорий – СТО или квантовая механика. Реально артефактными являются обе, так как наличествует и превышение стандартной скорости света, и нарушение принципа причинности при принятии квантовомеханической версии.
Заполнение физики воображаемыми, “мысленными экспериментами” привело к возникновению абсурдной сюрреалистической, спутанно-запутанной картины мира.
Путем предложения действительно физической модели света попробуем разобраться в ключевом вопросе физики, в котором была сделана основная ошибка – ложное утверждение об отсутствии эфира, как основы всей физической материи.
Силы, действующие в эфире
Как было показано автором в [6], основной силой действующей в эфире
является обычное гидростатическое давление. Величина его столь огромна, что именно оно является определяющим для процессов протекающих в эфире.
Однако, учитывая практически абсолютную несжимаемость эфира и его двухкомпонентность, действие этой силы обычно является опосредованным, через явления циркуляции объемов эфира.
Это следующие явления и понятия, определяемые свойством сверхтекучести эфира:
понятие завихренности, введенное Гельмгольцем в 1858 году
[15],
циркуляция и ее сохранение, открытые лордом Кельвином (Уильям Томсон) в 1869 (теорема Томсона о сохранении циркуляции)
квантованность излучения, показанная Максом Планком в 19
00 [18].
Физическая сущность квантов излучения
“Что мы будем делать дальше? – Мы можем и должны
использовать квантовую теорию радиации. Ферми
показал, как это делать в случае линий Липпмана.
Идея проста, но при детальном рассмотрении неверна.
Хорошее понятие и много практики сделает это легче.”
Виллис Лэмб
Так как согласно теореме лорда Кельвина [16], которая называется законом сохранения циркуляции скорости интеграл
(1)
где
u – скорость циркуляции среды [m/s] n – целое число.
для идеальной среды,
такой как эфир, циркуляция принимает только значения, отстоящие друг от друга на K. Отсюда, изменение циркуляции в обычных условиях
dC/dt
= 0
При превышении локального градиента давления в среде до уровня, достаточного для преодоления сопротивления среды
образованию циркуляции, значение (1) скачком меняется на K, природа которого для сверхтекучих жидкостей исследована Онсагером в 1949 году [19]
K = h/m
[m2/s]
(2)
где
h – постоянная Планка, m – масса вовлекаемой в движение жидкости.
Это значит, что
(1) определяет свойства квантованности излучения при локальных возмущениях эфира. Следуя за Онсагером и применяя вместо массы понятие инерции [11], можно записать
(3)
где
inr – реактивная инерция [11] вовлекаемого в циркуляцию эфира.
Как правильно интерпретировал Макс Планк, свойство квантованности излучения есть свойство порционности действия [18]. В данном случае квантуется не энергия, как утверждают некоторые, а только циркуляция. Как очевидно из (1) это связано с необходимостью соблюдения неразрывности среды.
Реально кванты излучения могут иметь любую энергию и терять ее любыми малыми частями (эффект Комптона [20], поглощение энергии квантов на космологических расстояниях [1]). Они не могут только одного – непрерывно или не цело изменять циркуляцию среды.
Согласно теореме о сохранении циркуляции, излучение возможно только при достижении локальной флуктуации давления на эфир со стороны вещества, достигающей целых значений циркуляции скорости. В природе не существует “половины вихря”.
Движения фазового эфира
Как было описано в [11], фазовый эфир представляет собой плоский (двумерный) псевдогаз, обладающий свойствами насыщенного пара. Его частички – асимметричные (неуравновешенные) безмассовые гироскопы, обладающие идентичным дипольным моментом, что делает
их квантовыми электрическими диполями. Их гироскопические свойства определяют их специфические взаимодействия, которые проявляется как электрические и магнитные явления.
В нашей рабочей модели будем предполагать, что в обычных условиях отсутствия электрического поля амеры фазового эфира сцеплены попарно. Таким образом, их дипольный момент практически полностью компенсируется. Фазовый эфир в этом случае не поляризован.
В случае разрыва этой связи возникают механические силы, восстанавливающие равновесие в эфире. Возникают два явления:
давление в фазовом эфире, вызванное движением поляризованных амеров, которое в обиходе физики называется напряженностью электрического поля;
движение поляризованного фазового эфира, которое есть магнитный поток.
Движение неполяризованного фазового эфира сопровождает явление гравитации, обеспечивая приток амеров фазового эфира к веществу для фазового перехода в корпускулярные амеры. Само это движение является только тенью гравитации – градиента давления в эфире.
Движение поляризованного фазового эфира есть магнитное поле. Как всякое движение, оно обладает свойством специфической инерции – инерцией магнитного поля, порождающей соответствующую силу. Так как при этом не изменяется давление в фазовом эфире, то это движение не оказывает никакого действия на корпускулярный эфир. Это одна из причин того, что кроме специфических веществ типа ферромагнетиков, магнитная проницаемость вещества почти такая же, как у эфира.
Давление фазового эфира, вызванное движением поляризованных (нескомпенсированных) амеров естественно передается корпускулярному эфиру. Это одна из причин изменения диэлектрической проницаемости с плотностью вещества и явления “дальнодействия” в электромагнитных явлениях.
Реакция корпускулярного эфира
Корпускулярный эфир является интегрально неподвижной средой Вселенной, относительно которой Солнечная система движется со скоростью 390±30 км
/с. Обладая свойствами сверхтекучей безмассовой жидкости, корпускулярный эфир не оказывает практически никакого влияния на движение вещества. Скорость его реакции на возмущения, найденная автором в [6], на много порядков превышает скорость света.
Однако в его “неучастии” есть по крайней мере два, но существенных исключения. Это громадное гидростатическое давление под которым он находится,
и его чрезвычайно большое сопротивление лобовому воздействию. На последнем стоит остановиться подробнее, так как им определяется характер волновых движений в эфире.
Как всякая сверхтекучая жидкость корпускулярный эфир совершенно не имеет сопротивления сдвигу. Однако, будучи несжимаемым, он оказывает сопротивление лобовому воздействию. Это лобовое сопротивление проявляется в случаях, когда
в эфирной среде на большом расстоянии отсутствуют неоднородности,
в конце конечной дистанции имеется скачок плотности эфира, способный отразить флуктуацию давления, вызванную лобовым воздействием, далее на большое расстояние или назад - к причине лобового давления.
Траекторию действия этого давления можно найти в соответствии с принципом Пьера Ферма, 1660 год [27]
(4)
где
δ – символ вариации, ds – дифференциал дуги, c – скорость волнового процесса в среде.
Лучи, определяемые принципом Ферма, являются характеристиками уравнения эйконала
.
В нашем случае это уравнение задает траекторию не только минимального
времени для преодоления данного расстояния в эфире, но и максимального лобового давления. То есть давления при котором исключены движения бокового сдвига.
Лобовое сопротивление выражено тем сильнее, чем длиннее траектория без сдвига.
Концепция кванта света
"Сегодня любой подлец думает, что он знает,
что такое фотон, однако, он заблуждается.” А. Эйнштейн
В результате проведенных автором исследований выяснено, что “явление электрического смещения в вакууме” есть поляризация фазового эфира. При этом необходимо различать два типа поляризаций
внешнюю, квазистатическую, порождаемую электрическими силами вещества,
внутреннюю, динамическую или волновую, которая порождает элетромагнитные волны.
Причем, во втором случае необходимо чётко различать что’ мы рассматриваем: единичную уединенную волну – фотон или суперпозицию их большого количества, которая ведет себя совсем по-иному.
В случае такой суперпозиции возможны такие математически воображаемые, идеализированные объекты, как плоская, цилиндрическая или сферическая электромагнитные волны.
Физически существуют лишь уединенная циркуляция фазового эфира – фотон, который подчиняются принципу суперпозиции, вытекающему из свойств идеальной упругости эфира.
Эта локальная поляризация возникает в момент излучения света (единичной циркуляции) и существует пока не встретится вещественный сток энергии поляризации.
Сам по себе этот сгусток энергии не может диссипироваться по следующим причинам:
свободный, то есть без вещества, эфир в масштабах ниже космологических является идеально упругой средой, не поглощающей энергии без ее упругой отдачи;
волна распространения поляризации эфира от центра осцилляции данной циркуляции как бумеранг возвращается точно назад к центру, периодически восстанавливая свою конфигурацию с учетом движения центра и изменения локальных свойств корпускулярного эфира.
Таким образом, квант света есть особая мода осцилляции давления корпускулярного эфира, в полюсе которой находится сгусток поляризованного фазового эфира. Этот сгусток есть циркуляция фазового эфира, которая представляет собой своеобразную машину Карно, циклично преобразующую кинетическую энергию движения фазового эфира (энергию магнитного поля) в потенциальную энергию его давления (энергию напряженности электрического поля) и обратно.
Осцилляция фазового эфира имеет вектор давления (осцилляции напряженности электрического поля) нормальный вектору перемещения сгустка фазового эфира (распространения света), так как направление этого перемещения есть вектор максимального лобового сопротивления
корпускулярного эфира.
Так как амеры поляризованного фазового эфира взаимодействуют между собой, то образуется единый вектор осцилляции, являющийся вектором электрической поляризации фотона.
В случае возникновения двухполюсной моды корпускулярного эфира при излучении света или при его преобразовании в среде двойного лучепреломления, образуется два сгустка поляризации, между которыми существует энергетическая и информационная связь сохраняющая общие энергию и импульс системы двух фотонов.
Вопреки сложившимся предрассудкам траектория фотона совершенно детерминирована с момента его рождения. Скачок давления корпускулярного эфира, возникающий в момент излучения и являющийся, по мнению автора, причиной возникновения перемещающейся со скоростью света циркуляции (вихря) поляризации, передается по эфиру со скоростью быстрой гравитации [6]. В результате этого траектория фотона практически полностью детерминирована с момента его излучения, а кажущаяся случайность детектирования его в различных точках поля интерференции
является следствием “случайного” распределения начального угла излучения.
Явления интерференции и дифракции
“Фотон интерферирует сам с собой”
Поль Дирак
Вопреки приведенной хорошо известной цитате фотон всё же не интерферирует сам с собой. Явление интерференции возникает, когда на пути фотона появляется препятствие. Как найдено автором в [6], волны давления в эфире распространяются со скоростью на много порядков превышающей скорость света. Это определяет то, что давление, периодически создаваемое электрической компонентой солитонного сгустка поляризованного фазового эфира порождает циклические изменения давления по пути фотона. Последние намного опережают движение солитона, создавая связь по давлению между препятствиями на пути фотона и самим фотоном. В результате этого траектория фотона и сама скорость движения сгустка поляризации претерпевают изменения.
Легко видеть, что вариации давления в полости, по пути до препятствия или вокруг щелей, через которые может пройти фотон формируют определенные траектории движения, соответствующие волновому принципу Гюйгенса-Френеля. Даже более того, исходным пунктом является вариационный принцип Пьера Ферма (4).
Наблюдаемые “мгновенные” рождение и гибель фотона, не объяснимые с точки зрения физики 20-го века ограниченной скоростью света, могут быть естественным образом объяснены тем, что в начальный (конечный) момент жизни фотона его энергия находится в корпускулярном эфире, в виде скачка давления вокруг места рождения (гибели) фотона. Только за длительное время, сравнимое с периодом колебания фотона эта потенциальная энергия корпускулярного эфира переходит в локальную поляризацию фазового эфира – собственно фотон.
С предлагаемых автором позиций легко объяснить распределение контрастности интерференционной картины ( видимость интерференционных полос
v) тем, что распределение начального угла излучения в источнике имеет равномерное распределение [20]
где B = λD/l – ширина интерференционной полосы,
D – расстояние до экрана, λ – длина волны света, l - ширина щели, b - размеры источника света.
С помощью предлагаемой модели легко объяснить чисто синусоидальный характер интерференционной картины в интерферометре Маха-Цандера в режиме счета отдельных фотонов (см. рис.1, взятый из [22]).
Рис.1.
Полосы в интерферометре Маха-Цандера формируются из серии однофотонных измерений как функция различия пути выраженная в терминах длин волн. Вертикальная ось показывает число фотодетектирований для
(a) 1 секунды и (b) 15 секунд времени интеграции на точку. Последние полосы имеют видимость 98% [21, 22].
Только предположение о том, что вся возможная стохастичность процесса “излучение - распространение - детектирование” исходит от источника излучения, имеющего равномерное распределение излучения по углу, может дать такую картину.
Физика образования мод света
Физика образования волновых мод света до сих пор определялась известными моделями стоячих волн, когда считают, что стоячая волна есть суперпозиция встречных волн стандартной для среды скорости, соответствующих собственным частотам резонирующей полости.
Однако такой подход имеет как минимум, следующий физический дефект.
Наблюдаются эффекты, которые свидетельствуют о
переносе информации о траектории фотона (моды) со скоростью на много порядков превышающей скорость света. Это, например, известные эксперименты с квантовым стирателем, когда информация о предстоящем пути уже излученного фотона может быть получена детектированием связанного с ним одним элементарным процессом излучения второго фотона (см. рис.2).
Рис. 2. Квантовый стиратель – один из двух атомов
(твердотельных схем) выдает два фотона Φi и
Υi. Интерференция наблюдается в Φ
сканирующим детектором D0. Лучевые делители BS1-BS
3 направляют Υ в четыре детектора. Срабатывание в детекторах
D3 или D4 дает информацию о пути Υi
до интерференции в Φ. Щелчок в детекторах DI или
D2 “стирает” информацию о пути и восстанавливает интерференцию в
Φ. Рисунок из [23, 24].
В данном случае реально нет никакого “стирания”. Просто в момент излучения связанной пары фотонов углы их излучения определяют будущую траекторию движения фотона - сгустка поляризации фазового эфира со скоростью быстрой гравитации [6]. Именно в этот момент судьба фотона уже предрешена.
Реально процесс образования моды определяется колебаниями корпускулярного эфира между стенками резонирующей полости. Это подтверждается известным экспериментом с микромазером по вакуумному рассеянию [25], в котором наблюдены “вакуумные колебания” в полости, где нет ни одного фотона (см. рисунок 3. из [26]).
Таким образом, поле давлений корпускулярного эфира, взаимодействуя с электрической компонентой фотона, определяет картину моды световой волны. Это физическая основа явлений интерференции, рефракции и дифракции света, отличающаяся от подобных явлений для звуковых волн в вещественных средах.
Рис. 3. “Вакуумное рассеяние” - возбужденный атом, подходящий к пустой полости, может отражаться или достаточно замедлить свою скорость. Поле давлений корпускулярного эфира в полости служит в качестве эффективного потенциального барьера для центра масс атома [26].
Связанные фотоны как двухполюсная мода
В последнее время проведено много экспериментов с “запутанными” фотонами и “запутанными” состояниями частиц и атомов, по “телепортации” фотонов. Объяснение этих экспериментов, прямо скажем, фантасмагоричны, запутанны.
Реально, все эти явления есть проявление двухполюсности мод совместных колебаний фазового и корпускулярного эфиров. Физика процесса проста. При двухфотонном связанном излучении, при использовании двойного лучепреломления образуется двухполюсная мода колебаний корпускулярного эфира. В полюсах этой моды движутся фотоны, если это световая мода. В других случаях в полюсах могут быть вещественные частицы.
При внешнем воздействии на один из полюсов и информация, и энергия передается между полюсами со скоростью быстрой гравитации [6]. Образно выражаясь, эти полюса есть сиамские близнецы, между которыми происходит обмен энергией и импульсом с соблюдением законов их сохранения. Единственно, не выполняется надуманный закон СТО об ограничении скорости передачи
энергии-импульса со скоростью выше световой.
Квантовые биения
Еще одним подтверждением предлагаемой концепции являются квантовые биения, которые получены экспериментально многими авторами
[24, 28]. Биения возникают всякий раз, когда одновременно присутствуют две или больше частот волн. Когда атом в возбужденном состоянии переходит в стабильное состояние по двум путям перехода, ожидается, что излученный свет получаемый в этом процесе, где ожидаются биения, будет иметь разные частоты ωα - ωβ, дополнительно к частотам индивидуального перехода - ωα и ωβ . Тем не менее, когда единственный атом релаксирует, биения присутствуют только в том случае, когда два конечных состояния атома – идентичны (см. Рис. 4).
Когда конечные состояния являются разными (b), биения отсутствуют, так как физически это излучение двух несвязанных фотонов, то есть фотонов, принадлежащих
разным модам.
В случае релаксации атома в однин уровень – это два фотона одной двухполюсной моды
.
Объяснение этого явления современной квантовой физикой настолько туманно, что его можно назвать действительно запутанным.
Рис. 4. Квантовые биения - a) Когда атом переходит с двух верхних уровней возбуждения на общий более низкий уровень образуется одна двухфотонная мода. Две частоты перехода производят биения в излучаемых связанных фотонах, b) Биения отсутствуют когда более низкие уровни различны. В этом случае каждый фотон имеет свою независимую моду [26, 28].
Выводы
В результате проведенных автором исследований выяснено, что
- фотон представляет собой солитонную структуру поляризованного фазового эфира, распространение которой диктуется вариациями давления корпускулярного эфира и его траектория абсолютно детерминирована с момента излучения;
- явления образования мод световой волны в полостях, интерференции и дифракции света в отличие от подобных явлений для звуковых волн определяются взаимодействием электрической компоненты фотона и вызванными ею колебаниями давления корпускулярного эфира, распространяющегося во много раз быстрее света;
- явления лэмбовского сдвига, квантового стирателя, связанных (entangled) фотонов, телепортации состояний фотонов, элементарных частиц и атомов могут быть объяснены очень просто и физически ясно в рамках предлагаемой двухкомпонентной модели эфира как результат осцилляций давления корпускулярного эфира со скоростью быстрой гравитации.
Благодарности
Автор признателен члену Американского Оптического Общества (
OSA) В. В. Петрову (г. Николаев, Украина) за предоставление новейшей информации в области оптических исследований. Он приносит благодарность В. В. Петрову, Н. К. Носкову (Национальный ядерный центр, г. Алматы, Казахстан), Й. Керну (г. Штуттгарт, Германия), Н. В. Купряеву (ФИАН, г. Самара, Россия) за вопросы и обсуждение затронутой в статье проблемы.
Автор приносит свою благодарность Родни Лаудону, Ашоку Матукришнану, Марлену Скалли, Сухайлу Зубайри и Артуру Заёнку, чьи статьи в журнале Оптического Общества Америки, вдохновили меня на эту работу.
Hau L. V., Harris S. E., Dutton Z., Behroozi C. H. Light speed reduction to 17 metres per second in an ultracold atomic gas. – Nature, 18, Vol. 397, 1999.
Bell J.S.Physics. 1,195, 1964
Einstein A., Podolsky В., Rosen N. Phys. Rev.
47, 777; 1935
Helmholtz H. Uber Integrale der hydrodynamischen Gleichungen welche den Wirbelbewegungen entsprechen. J. Reine Angew. Math. 55. 25-55. 1867
Thomson W. (Lord Kelwin) On vortex motion. Trans. R. Soc. Edinburg, 25, 217-260. 1869
Bjerknes V. Über die Bildung von Circulationsbewegungen und Wirbeln in reibunglosen Flussigkeiten. Skr. Nor. Vidensk.-Akad. Kl. I: Mat.-Naturvidensk. Kl.5, pp. 1-29, 1898.
Plank M. On the Theory of the Energy Distribution Law of the Normal Spectrum, Verhandl. Dtsch. phys. Ges., 2, 237, 1900
Onsager L. Statistical Hydrodynamics, Suppl. Nuovo Cim. 6, 279-287, 1949.
Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. – М., Наука, 1968.
P. Grangier, G. Roger and A. Aspect, Experimental evidence for a photon anticorrelation effect on a beam splitter: a new light on single-photon interferences, Europhys. Lett. 1, 173-9, 1986.
Loudon R. What is a photon? – Journal of the Optical Society of America, Oct, 2003
Y.-H. Kirn, R. Yu, S. P. Kulik, Y. Shih and M. O. Scully, Phys. Rev. Lett. 84, 1, 2000.
Muthukrishnan A., Scully M. O., Zubairy S. The concept of the photon—revisited – Journal of the Optical Society of America, Oct, 2003.
Meschede D., Walther H., Miiller G., Phys. Rev. Lett. 54, 551, 1985.
Scully M. O., Meyer G. M., Walther H. Phys. Rev. Lett. 76, 4144, 1996.
Знаете ли Вы, что только в 1990-х доплеровские измерения радиотелескопами показали скорость Маринова для CMB (космического микроволнового излучения), которую он открыл в 1974. Естественно, о Маринове никто не хотел вспоминать. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
