Этюды о свете

Королькевич Фридэн Игнатьевич

Быть может, этим шагом станет рассмотрение света как лучистой энергии с опорой на физические основы механики, которая отвлекается от вопросов происхождения сил? Новая область науки — физическая механика — объединяет общие проблемы использования микропроцессов при объяснении макросвойств изучаемых явлений и сред.

Правомерность такого подхода подтверждает описание света как лучистой энергии в трудах Умова и Бора, в теории ее переноса Чандрасекара. Рассмотрение объектов в наиболее общем виде применяет и математика.

Но поскольку математического аппарата для описания элементов глубинных структур

материального мира пока нет, а принцип непрерывности, как заметил фон Нейман, возникает в прерывном по существу мире лишь в процессе усреднения, то допустимо в первом приближении ограничиться соотношениями типа А=Б, к которым в конечном счете сводятся все уравнения и их словесные формулировки.

Все излучения, будь то радиоволны, видимый свет или жесткие гамма-кванты, представляют собой элементарные продукты колебаний излучателя — электрона, атома вещества или молекулы. Каждое их колебание генерирует одну мельчайшую дозу лучистой энергии. Сколько произведено за время испускания кванта света колебаний — столько же появилось и таких доз энергии. После отрыва от источника они представляют собой пунктирную цепочку, подобную пулеметной очереди. Только вместо пуль — атомы энергии. Это, по всей вероятности, и есть квант света — фотон.

Знаменитая и широко известная формула кванта энергии подтверждает достоверность такого предположения физической сущности фотона. Она показывает в полном согласии с опытом, что в кванте света содержится столько же величин постоянной Планка, сколько раз колебался источник света, какова была его частота. Отсюда с необходимостью следует, что величина кванта энергии есть произведение величины постоянной Планка на частоту света, то есть на число колебаний источника за время испускания фотона.

Параметры определяются просто: длина фотона — умножением скорости света на время излучения кванта, число атомов энергии в нем — умножением этого времени на частоту колебаний излучателя, на частоту света.

Так, например, фотон оранжевого света имеет длину почти три метра и состоит — округляя — из пяти миллионов атомов энергии. Из такого фотона и был «вырезан» оптический эталон метра, принятый в 1960 году Генеральной конференцией по мерам и весам. В нем — 1650763,73 длины волны изотопа криптона 86.

Поскольку число атомов энергии в таком фотоне равно числу волн в нем, а расстояние между атомами совпадает с величиной волны в нынешней теории света — 6058 ангстрем, то вполне естественно отождествить их. Ведь волны — это периодические движения любых объектов, будь то волны морского прибоя, звуки музыки или элементы света. Поэтому все они могут быть описаны обычными волновыми уравнениями.

Если в соответствии с опытом принять также, что перенос атомов излучений в пространстве сопровождается возмущением среды — поперечными волнами, то энергоатомарное представление сущности света вполне согласуется с описанием оптических явлений в нынешней теории света. За исключением, разумеется, попытки раскрыть тайну света с помощью загадки электромагнетизма, зачисления фотона в отряд элементарных частиц и приписывания свету корпускулярно-волнового дуализма.

Трехметровый фотон оранжевого света никак не вяжется с представлениями о частицах. К тому же он сам состоит из миллионов частиц — частиц энергии. Признание факта их существования

в природе объясняет причину заблуждений с дуализмом.

Главу о свете украинского трехтомника физики заключают слова: «Несмотря на многочисленные попытки, никому еще не удалось дать наглядную интерпретацию двойственной корпускулярно-волновой природы фотонов».

Корпускулярные свойства света, как известно, начинаются с красной границы фотоэффекта. Один и тот же приемник излучений, не обнаружив у низкочастотных радиоволн и дофиолетового света никакой корпускулярности, при переходе им определенной частоты — разной для разных приемников — испытывает воздействие фотонов, сравнимое с ударом частицы вещества. Следовательно, граничная частота как бы делит излучения на волновые и корпускулярные лишь в момент их воздействия на приемник света.

Принято думать, что энергетическое воздействие света определяется его частотой: чем она выше, тем выше и энергия фотонов. И наоборот. Но это не согласуется с фактами различного воздействия одних и тех же фотонов на разные приемники. Так, например, у меди полное безразличие к фотонам, выбивающим электроны из цезия. Энергичные для калия и натрия, точно такие же по частоте фотоны незаметны для вольфрама, золота и платины.

Следовательно, определяющие разное воздействие света факторы не ограничиваются лишь сведением их к частоте фотонов. Такие факторы обнаруживаются и у самих приемников излучений. Что это такое?

Многие объекты природы обладают разного рода памятью о событиях, памятью о воздействии на них. У полупроводников, например, это время релаксации. У приемников света это может быть своего рода памятью об атомах энергии, ее импульсах. Ведь движущиеся со скоростью света мельчайшие и дискретные сгусточки энергии обретают размерность количества движения, то есть. импульсов, равных по величине постоянной Планка. Ее размерность действия ограничена моментом генерации атома энергии и трансформируется в импульс на все время движения в пространстве.

Если память приемника света, составляющих его электронов, атомов вещества и молекул короче времени приема двух последовательных импульсов в фотоне, то он успевает освободиться от воздействия предыдущего и как бы позабыть о нем. Никакой «корпускулярности» света в этом случае нет и в помине. Но если память приемника больше интервала времени между поступлением к нему атомов энергии, то они как настигающие друг друга импульсы наращивают воздействие, вплоть до похожего на удар частицы вещества, что толкуется как корпускулярность света.

Добрая половина изотопов 105 химических элементов не проявляет себя в качестве излучателей корпускул, ибо не обладает достаточно высокой частотой генерации импульсов, имея в виду красную границу фотоэффекта. К тому же, например, у цинка часть изотопов имеет такую границу в 290 нм, а часть — ниже ее. Таковы и некоторые другие элементы — ртуть, барий, сурьма.

Следовательно, энергоатомарное представление сущности света вполне непротиворечиво. Оно в согласии с опытом раскрывает и причину дуалистического толкования света, и его излишне широкое распространение на свойства света, который лишь при определенном сочетании частоты и величины памяти приемника проявляет себя как некоторое подобие воздействия частиц вещества.