Читаем Этюды о свете онлайн бесплатно
В работе над этой книгой была поставлена простая задача — показать возможность существования в природе первичных элементов света, своего рода атомов излучений. Введение их в теорию позволяет уточнить физическую картину мира и решить ряд проблем.
Еще Демокрит предполагал, что светящиеся тела испускают мелкие атомы, которые воздействуют на плаза.
В начале двадцатого века выдающиеся ученые — Пуанкаре, Эренфест, Иоффе и Планк — рассматривали величину константы Планка в качестве мельчайшей частицы энергии излучений. Поскольку она неделима и неизменна, то Пуанкаре и Иоффе назвали ее атомом энергии и атомом света. К этому вела неясность физического смысла постоянной Планка, одной из основ квантовой теории.
Неясности окружают и нынешнюю теорию света. Академик Тамм, например, вспоминал, что Альберт Эйнштейн как-то спросил Нильса Бора:
«— Скажите, что же такое свет?
— Обратитесь к немецкому правительству, — ответил Бор. — И пусть оно либо издаст постановление, что свет — это волна, и запретит пользоваться фотоэлементами, либо пусть скажет, что свет — это корпускулы, и тогда запретит пользоваться дифракционными решетками».
В 1951 году автор гипотезы световых квантов Эйнштейн писал своему другу Мишелю Бессо, что полвека сознательного поиска ничуть не приблизили его к ответу на вопрос, что же такое кванты света. Каждый думает, что знает ответ, но он ошибается.
Сегодня известны десятки представлений о квантах.
Квант света как структура нейтрино-антинейтрино, возбужденная электронно-позитронная пара, вихревое образование эфира, осциллирующее поле дираковского вакуума, тороид, неделимый пакет волновой энергии, электромагнитные волны и поля, частицы и пр. Но все это плохо согласуется с фактами и логикой их связи. Нынешние теории света — квантовая и волновая — вводят в заблуждение и сдерживают развитие науки и техники.
Открытие квантового характера излучений и постоянной Планка по сути было одновременно открытием энергоатомарной природы света. Результаты опытов и математический аппарат, приводимые в книге, подтверждают это. Они дополняют ранее опубликованные автором работы о свете и структуре материи[1]. Некоторые выводы из этих работ, математические соотношения и ссылки на литературу прилагаются.
Автор выражает глубокую признательность участникам семинара Ученого совета Академии нового мышления и Московского общества испытателей природы, его секции общей физики за полезные обсуждения.
Свет обнаруживает и самого себя, и окружающую тьму.
Давно и хорошо известно, что свет — лучший помощник человека в познании мира. Тысячи лет он показывает его исследователю: смотри, думай, понимай. Но наблюдатель не всегда видел и понимал этот мир таким, какой он есть. Обычно это зависело от человека. Однако и свет зачастую вводил его в заблуждение, выдавая за сущее лишь видимость.
Много веков люди думали, что живут в центре мира, что Солнце, Луна и звезды вращаются вокруг Земли. В этом их убеждало видимое движение по небосводу всех светил. На таком представлении была построена геоцентрическая система мира Клавдия Птолемея, самого знаменитого астронома античности. Она позволяла точно рассчитать положение небесных тел и считалась совершенно верной полтора тысячелетия.
Но вот явился Николай Коперник. Он доказал, что движение относительно, что люди заблуждаются, принимая видимое за истинное, что вращается Земля, а перемещение небесного свода — лишь результат ее вращения вокруг своей оси и Солнца.
Коперник подготовил сцену для важнейших физических открытий Галилея и Ньютона, помог бросить вызов устоявшимся понятиям, которые принимались за научную и философскую истину, но были далеки от нее.
Следуя Копернику, естествознание стремится за видимыми явлениями обнаружить их истинную сущность, их глубокие причины и общие закономерности.
Сегодня мы вновь, как во времена античности, оказались в центре мироздания. Почти общепринятая и наиболее развитая теория происхождения Вселенной утверждает: примерно 20 миллиардов лет назад, в результате исполинского взрыва сгустка бесконечно плотной материи, во все стороны от нас стали стремительно удаляться звезды и галактики. Об этом свидетельствует красное смещение спектра их излучений, что по эффекту Доплера присуще возрастающей скорости движения источников света. Поскольку теория опирается на достоверный факт изменения частоты света и на строгие математические доказательства, она считается совершенно верной.
Но так ли уж она верна? Ведь, подобно системе Птолемея, эта теория построена на основе видимого явления — изменения спектра излучений небесных светил. Однако причины его бывают разные. В нелинейной оптике, например, спектр изменяется и без движения источника света. А математически, как известно, были в свое время строго доказаны и невозможность полетов на аппаратах тяжелее воздуха, и полная абсурдность идеи полета на Луну.
История неоднократно свидетельствовала: люди тяжело воспринимают новые, непривычные представления и отвергают их тем упорнее, чем больше эти представления выходят за пределы сферы чувств.
17 февраля 1600 года инквизиторы сожгли Джордано Бруно. Восемь лет уговоров и угроз, тюрьмы и пыток не заставили его отказаться от убеждения в верности теории Коперника и в бескрайности Вселенной. Он оказался прав — теперь это знают все. Но тогда такая мысль противоречила интересам Церкви. И костер на римской Кампо де Фиори — Площади Цветов — должен был уничтожить эту мысль, оборвать ее. Но оборвал лишь славную жизнь мыслителя. И показал, что за атакой на негодные кому-то мысли всегда стоят интересы определенных людей, не заинтересованных в правде.
Теория Коперника давно уже не имеет противников. Но она повсеместно восторжествовала в ходе мучительной борьбы идей, пристрастий и суеверий. Сегодня, конечно, нет костров инквизиции, но гонения за инакомыслие в науке по-прежнему отнюдь не редкость. Современной формой аутодафе стало игнорирование фактов и результатов исследований, их замалчивание и принижение. Особенно это заметно при малейшем покушении непредвзятого ума на привычные, но сомнительные основы физических теорий.
Уроки Коперника призывают исследователей учитывать вывод Луи де Бройля: «История наук показывает, что прогресс науки постоянно тормозился тираническим влиянием определенных концепций, которые стали в конце концов рассматриваться как догмы. По этой причине необходимо периодически подвергать весьма глубокому исследованию принципы, которые в конечном счете стали применяться без обсуждения».
Сегодня такими принципами, привычными и необсуждаемыми, стали основные положения электромагнитной теории света, которой исполнилось 135 лет.
Планк был сторонником электромагнитной теории света и во избежание потрясения ее основ предлагал даже исключить из теории гипотезу световых квантов. Он глубоко понимал и признавал, что открытая им константа — квант действия — совершенно чужда уравнениям Максвелла. Парадоксально, но факт: оберегая электродинамику Максвелла, пытаясь сохранить ее в строю действующих теорий, Планк показал несостоятельность всех электродинамических теорий излучения, их полную несовместимость с квантовыми представлениями, а также с опытом.
Профессор Нью-Йоркского университета Морис Клайн с изрядной долей сарказма указывает на то, что, как и гравитация, электромагнитные волны обладают одной замечательной особенностью: мы не имеем ни малейшего понятия о том, какова их физическая природа. Сведение света к частному случаю электромагнитных колебаний не решает вопрос о его сущности, это всего лишь замена одной проблемы другой — так считают известные физики Майкельсон, Шустер, Вавилов и Борн.
Вместо раскрытия тайны света — загадка электромагнетизма.
Профессор Клайн подчеркивает также, что электромагнитная теория света создана на основе математических рассуждений. То есть на примере теории Максвелла мы сталкиваемся с поразительным фактом: одно из величайших достижений физики оказывается почти целиком математическим рассуждением. При этом электрические и магнитные поля — не более чем названия переменных в формулах, где электрический заряд всего лишь носитель символа.
Это обстоятельство позволяет записывать уравнения Максвелла в интегральной форме таким образом, что содержащийся в них коэффициент, называемый электрической постоянной, физического смысла не имеет. А уравнения в симметричном виде Хевисайда — Герца можно свести к двум компактным с комплексным вектором, где нет ничего электромагнитного.
