Возникает вопрос: можно ли называть фотон элементарной частицей, если он не обладает ни состоянием покоя, ни массой покоя? Масса покоя вещественной частицы ответственна за её инерционность и за способность равномерно прямолинейно лететь по инерции (см. тему "Физическая природа инерционности массивных тел"). Поскольку безмассовый фотон тоже летает равномерно и прямолинейно, но не по инерции, следовательно у него есть признак несамостоятельности, неэлементарности, что-то внешнеёё по отношению к фотону понуждает его так перемещаться. Что? Ответ на этот вопрос дал украинский математик В.М.Симулик. В статье http://www.mathnet.ru/php/archive.phtml?wshow=paper&jrnid=tmf&paperid=5471&option_lang=rus он показал, что электромагнитное поле, квантом которого является фотон, представляет собой когерентную систему двух безмассовых волн де Бройля, описываемых уравнениями Дирака. Что это за волны? Уравнением Дирака для массивных частиц описываются спинорные частицы вещества - электроны и позитроны. Безмассовыми являются элементарные частицы нейтрино, но они не соответствуют четырёхкомпонентному уравнению Дирака. Единственный вывод, который можно сделать из статьи Симулика, заключается в признании факта, что два безмассовых уравнения Дирака, на которые распадается система уравнений Максвелла, это некие эманации уравнений Дирака, описывающих квантовую структуру, излучившую фотон, и вторую квантовую структуру, поглотившую его. Безмассовые эманации спинорных вещественных полей, на которые Симулик разложил поле Максвелла, описывает те части излучающей и поглощающей структур, которые участвуют в электромагнитном взаимодействии.
Добавлено спустя 16 часов 35 минут 27 секунд:
В 1927 г., размышляя о квантах света, советский физик Я.И.Френкель, в будущем член-корр. АН СССР, пришёл к гениальной догадке:
...квантовых характер поглощения света обусловливается не атомной структурой последнего, а... волновым характером механики электронов и атомов... При этом позволительно думать, что оно бывает направлено от активного "передающего" атома, не в какую угодно сторону, но к вполне определённому или "принимающему" атому...
Итак, мы видим, что квантов света как пространственно локализованных квазиматериальных частиц не сущетсвует вовсе. Свет распространяется в виде электромагнитных волн в полном согласии с той картиной, которая хорошо знакома радиотехникам... Однако механизм их испускания и поглощения существенно отличается от того, при помощи которого эти явления обычно описываются.
Добавлено спустя 1 день 2 часа 57 минут 53 секунды:
Другой советский физик, впоследствии академик А.Ф. Иоффе писал в 1921 году:
Куда ни вносились кванты, они сразу устраняли накопившиеся противоречия с опытом и правильно предсказывали новые законы, кванты сделались каким-то философским камнем, в то же время все попытки объяснить их терпели неудачу, смысл их и сейчас тёмен..., но мы утешаем себя надеждой. что со временем, научившись применять кванты, научимся и понимать их. Кванты - это яйцо с сюрпризом: со временем мы узнаем его содержимое, а пока вносим его в нашу картину как оно есть - в оболочке.
Но гениальная интуиция Иоффе позволила ему через 13 лет немного заглянуть под эту оболочку:
Наконец, именно на отсутствии индивидуальности, на необходимости рассматривать две отдельные взаимодействующие частицы как одну неделимую основана вся химия.
Эта интуитивная догадка нашла впоследствии строгое математическое обоснование в статьях математика В.М.Симулика. В модели Стмулика фотон - это единая система волн материи передающей и принимающей квантовых структур, из которых одна отдаёт избыточные для неё доли энергии, импульса и момента, а вторая принимает. Этот взаимообмен осуществляется со скоростью света, поскольку все изменения в волнах материи осуществляются со скоростью света.
Добавлено спустя 1 день 4 часа 18 минут 47 секунд:
Математические результаты Симулика позволили выявить физическую природу квантованности ЭМ излучений. До Симулика было непонятно, почему излучения в радиодиапазоне, бесконечно мало отличающиеся одно от другого по частоте, т.е.по энергии, это разные кванты. Разложнние Симулика ЭМ поля на два комплексно сопряжёные спинорные поля показало, что физическая природа квантованности состоит именно в этой комплексной сопряжонности: квант ЭМ поля может быть излучён только в том случае, если где-то в материальной природе найдётся вещественная квантовая структура, способная его поглотить целиком,без остатка.
Добавлено спустя 1 день 14 часов 44 минуты 43 секунды:
На двусторонность создания когерентных структур указывает известная из классической электродинамики теорема взаимности:
Пусть антенна А излучает в направлении антенны В; пусть, с другой стороны, В излучает волны той же самой частоты и энергии, что раньше излучала А, и пусть их принимает А; тогда принимаемое поле в А будет то же, что и раньше было в В, независимо от свойств промежуточной среды и независимо от форм антенн.
Добавлено спустя 1 день 21 час 26 минут 14 секунд:
В квантовой теории заимосвязь излучения и поглощения фотона провляется в непременном соответствии результатов экспериментов следующему принципу (Физическая энциклопедия т.1, С.585):
В предельных случаях эта симметрия означает, что как не бывает поглощения фотона, которого нечему было излучить, так и не бывает излучения фотона, которого нечему поглотить.
Добавлено спустя 2 дня 17 часов 47 минут 29 секунд:
Ответ на вопрос, сформулированный в названии темы дали эксперименты с дифракцией одиночных фотонов. В этих экспериментах ипользовались такие слабые потоки фотонов, что была весьма мала вероятность наличия более одного фотона между источником и детектором. Импульсы на выходе детекторов в таких экспериментах порожались одиночными фотонами. После прохождения дифракционной решётки, фотон в этих экспериментах порождал импульс на выходе одного фотодетекора плоской матрицы детекторов. После длительного проведения экспериментов оказывлось, что фотоотсчётов больше в тех детекторах, куда по условиям геометрической оптики лучи непрерывного света приходили бы с одинаковой фазой, и фотоотсчётов совсем не наблюдалось в тех детекторах, куда лучи приходили бы в противоположных фазах. Последний факт однозначно говорит, что фотон проходит не через одну щель решёткиЮ т.е. что фотон - не частица. А как же объяснить его прямолинейный полёт? Ведь, казалось бы, прямолинейный полёт несовместим с прохождением сразу через несколько щелей дифракционной решётки.
Разложение фотона на спинорные волны, осуществлённое Симуликом, показало, что противоречия здесь нет. Через дифракционную решотку проходят волны материи источника фотонов, а волны одного из детекторов случайно оказались способными образовать когерентную систему с волнами фотона. Поэтому он летел не по лучу, а сначала распылился по всей "розе волн" источника, т.е. пролетел через все щели решётки, а затем по возвратным волнам "розы" детектора сфокусировался в детекторе.
Добавлено спустя 3 дня 8 часов 41 минуту 32 секунды:
Решение проблемы "Частица ли фотон" было найдено не исследованиями объекта "фотон", а путём уточнения понятия "частица" (лат. corpusculum - тельце). Это напоминает, как мы, дети войны, изготавливали из подручных средств карманные детекторные радиоприёмники. Даже диоды для детектирования радиосигналов нам тогда приходилось изготавливать вручную из каких-то кристаллов. Поэтому признак карманности приёмнику мы обеспечивали увеличением размеров карманов.
Аналогично, современная физика расширила понятие частица-корпускула (см. тему "Модель волн материи"), выяснив, что вещественная частица - это самодостаточная система ("роза") волн де Бройля, а фотон - это удобный математический объект теоретической физики, количественно отображающий электромагнитное взаимодействие вещественных частиц через их "розы". В виде самостоятельного физического объекта, излученного одной вещественной частицей или системой частиц и ещё не поглощённого другими частицами, фотон не обнаружен.
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать
