Чтение онлайн

Та же ситуация, — если использовать в качестве регистрирующего прибора не глаз, а фотоплёнку, фотоумножитель, фотодетектор, счётчик Гейгера (детектор гамма-излучения). Любой из них имеет порог чувствительности. И достаточно малой случайной вариации слабого потока света или порога чувствительности, чтобы этот порог был превышен. Тогда прибор регистрирует свет, в противном случае, сигнал начисто отсутствует. Вызван порог чувствительности тем, что реакция поглощения света идёт на атомном, молекулярном уровне. Так, в фотоумножителе и счётчике Гейгера акт регистрации начинается с одного электрона, вылетевшего из поглотившего свет атома, за счёт фотоэффекта (§ 4.3). Этот электрон, будучи разогнан электрическим полем, рождает лавину электронов, которая и регистрируется (Рис. 146). Так же, и в фотоплёнке: кристалл бромистого серебра распадается начиная с одной молекулы, получившей от света достаточно энергии. Этот распад влечёт за собой цепную (лавинную) реакцию распада всех молекул кристалла. То есть, дискретность акта поглощения связана не с прерывистой, зернистой структурой света, а — с порогом чувствительности, зернистостью приёмника, плёнки. И глаз, и прибор, в принципе, не способны различать малые интенсивности света: они либо регистрируют сигнал, либо нет. Учёные же интерпретируют это так, будто фотон либо поглощается, либо нет.

Показателен в этом плане следующий опыт. На пути лазерного луча ставят экран с двумя тонкими прорезями, за счёт чего на фотопластинке возникает обычная интерференционная картина от двух щелей (Рис. 147). После луч лазера с помощью фильтров так ослабляют, что фотодетектор регистрирует уже не сплошной поток света, а отдельные импульсы, вызванные, как считают, попаданием в детектор отдельных фотонов. Но, хотя фотоны следуют друг за другом крайне редко, на фотопластинке снова возникает всё та же интерференционная картина. Выходит, каждый фотон, создающий на фотопластинке отдельное засвеченное зерно (из таких зёрен по прошествии времени складывается интерференционная картина), проходит сразу через обе щели (иначе откуда интерференция?). То есть, фотон обладает противоречивыми свойствами: он размазан по пространству, и в то же время, собран в одной точке (где его регистрирует фотоплёнка или фотодетектор). Учёные не могут объяснить это противоречие и говорят, что человеку просто не дано понять наш мир.

Но, на деле, — всё просто: надо лишь отказаться от гипотезы фотонов и принять идею Ритца, по которой свет равномерно расходится во все стороны, в виде сплошного потока частиц с периодичным, волновым их распределением в пространстве. Такой поток, даже будучи ослаблен, содержит мириады частиц и сохраняет волновые свойства, ведущие к дифракции и интерференции (§ 1.12). Поэтому, на экране всегда образуется интерференционная картина. Однако, малая интенсивность света ведёт к тому, что атомы и молекулы в регистрирующем приборе не получают энергии, достаточной для акта регистрации. И лишь в редкие моменты, в редких точках, за счёт случайных вариаций, флуктуаций потока реонов (в том числе за счёт дифракции на тепловых неоднородностях воздуха), — энергия переносимой ими волны оказывается выше пороговой. Тогда и возникают редкие импульсы в фотодетекторах, а на фотопластинке — редкие тёмные точки. Аналогично, если на земле выстроить несколько одинаковых карточных домиков, то очень слабый порыв ветра сможет повалить лишь некоторые из них, лавинно распадающиеся, начиная с единственной карты. Но это не значит, что поток ветра квантуется, а означает лишь его случайные флуктуации, завихрения на препятствиях. А дискретность связана с дискретными актами регистрации ветра: карточный домик не может развалиться наполовину: он либо стоит, либо разваливается целиком. Точно так же и слабый поток света, приводящий к лавинному распаду (начиная с одной молекулы) отдельных фотографических зёрен — не квантуется, а испытывает случайные вариации от дифракции на препятствиях, и потому затрагивает лишь отдельные зёрна: процесс регистрации оказывается вероятностным, случайным.

Особенно ярко это проявляется при регистрации гамма-излучения, источником которого служат редкие ядра атомов и микрочастицы, отчего энергия отдельных актов излучения — мала. В итоге, лишь изредка счётчик Гейгера регистрирует излучение, что интерпретируют как попадание в детектор отдельных гамма-квантов. На деле же, источник всегда испускает гамма-излучение сразу во всех направлениях, в виде сферической волны, а не гамма-квантов, как подтвердил эффект Мёссбауэра (§ 3.7). И срабатывание лишь одного-двух из множества счётчиков обусловлено малой мощностью излучения и его флуктуациями. Это видно при аннигиляции электрона и позитрона, рождающей, по квантовой теории, два гамма-кванта (§ 1.16, § 3.13). А, на деле, не всегда одновременно регистрируют излучение лишь два детектора: изредка срабатывают разом и три детектора, ещё реже — четыре, чего квантовая теория объяснить не может. Причина же — в образовании сферической волны гамма-излучения (Рис. 42), слабо действующей на детекторы, отчего шанс срабатывания сразу многих счётчиков, у которых порог чувствительности будет случайно превышен, хоть и мал, но не равен нулю.

Как видим, прерывистость регистрации света связана с его малыми флуктуациями, случайными колебаниями яркости, которые у слабого сигнала сопоставимы с самим сигналом и порогом чувствительности. Чем же вызваны эти флуктуации света? Дело тут не в колебании яркости источника, а в промежуточной среде, воздухе, малые тепловые флуктуации плотности которого ведут к рассеянию и дифракции света, за счёт чего яркость в каждой точке экрана постоянно и случайно меняется, что вызвано ещё и дрожанием лазера с экраном. Эти малые флуктуации, действительно, были обнаружены, скажем, в опыте Брауна-Твисса, но, по ошибке, были истолкованы как флуктуации числа фотонов в пучке света [82]. Особенно хорошо заметны эти случайные колебания яркости в монохроматичном луче лазера: лазерное пятно на экране разбивается на сотни мерцающих точек: излучение кажется зернистым. Но, как было показано, это вызвано не зернистостью и дискретностью света, а его малыми флуктуациями. Аналогично, тепловые флуктуации, турбулентность в атмосфере Земли приводят к мерцанию света звёзд, быстрым колебаниям их цвета и яркости (§ 2.11). Отметим, что сторонники фотонных теорий хотели и это явление истолковать, как подтверждение дискретной структуры света: будто свет звёзд столь слаб, и фотоны следуют так редко, что мы видим отдельные кванты разных цветов лишь в моменты их точного попадания в фоторецепторы — оттого и мерцание (здесь кванторелятивисты снова пошли по пути Аристотеля, объяснявшего мерцание звёзд слабостью их световых лучей, которые от малой яркости якобы дрожат и часто летят мимо глаза). Но, к счастью, связь мерцания звёзд с волнением атмосферы доказана столь надёжно, что у фотонного объяснения нет шансов.

Первый "квантовый заскок" в представлении о свете, как о фотонах, произошёл с выходом в 1905 г. работы Эйнштейна о фотоэффекте и световых квантах. Ф. Ленард, исследуя фотоэффект, открыл, что в этом процессе "вырывания" светом электронов с поверхности металла, скорость Vвылета электронов зависит не от интенсивности, а от частоты fвыбившего их света. Отсюда Эйнштейн заключил, что световая энергия не только при взаимодействии с атомами, но и во всех прочих процессах излучается и поглощается только порциями, квантами. Так, электрон массой m, поглощая свет, приобретает энергию mV2/2= hfодного кванта. То есть, Эйнштейн, в противоположность Планку, счёл кванты реальными частицами, фотонами, в виде которых распространяется свет, хотя, по Планку, выпуск и поглощение света (или пива) порциями ещё не доказывает, что свет состоит из квантов (а пиво — из неделимых порций).

Следующим пришёл Бор, который процесс излучения и поглощения света атомом вообще не связывал с колебаниями в нём электрона, а, значит, — и с электромагнитными волнами. Бор просто принял, что электрон скачком меняет свою энергию, отдавая или поглощая её разницу в виде кванта света. Всё это, вкупе с отказом от эфира, постепенно привело к мысли, что свет — это не просто электромагнитная волна, но частица, фотон, в форме которого свет не только излучается и поглощается, но и распространяется. В то же время, никто не думал отрицать, что свет — это волна. Так, в науку вошло осмеянное Дж. Оруэллом в романе "1984" двоемыслие, скрытое в физике под серьёзным научным термином "корпускулярно-волновой дуализм". Следуя ему, всякую волну надо одновременно считать частицей и, — наоборот, делая вид, словно, на самом деле, тут нет противоречия.

Неспособность истолковать корпускулярно-волновой дуализм света, одновременно способного интерферировать и вызывать квантовые эффекты, всегда смущала учёных. Понимая абсурдность, двусмысленность этого положения, они отмечали, что им приходится по понедельникам, средам и пятницам считать свет волной, а по вторникам, четвергам и субботам — частицей. Этот вопрос настолько неудобен, что некоторые учёные, скажем Фейнман, просто орали в ответ: "Не думай, а вбей себе в башку, что это так!". Так же и Ландау, когда ученики задавали ему подобные вопросы, называл их дураками и огрызался фразой: "Заткнись, дурак, не возникай и делай, как говорят!". Это отчаяние и бессилие учёных при объяснении противоречивых свойств света лучше всего свидетельствует об ошибочности квантовой физики и электродинамики Максвелла. Вместо того, чтобы способствовать пониманию, размышлению, нас призывают в "лучших" традициях религии веровать, ибо это абсурдно. В итоге, у всех, кто исповедует неклассическую модель мира, развивается комплекс неполноценности: они видят, что просто не могут понять природу света, осознают своё слабоумие и, потому, крайне раздражаются, когда им задают такие неудобные вопросы, которые они пожелали бы вообще забыть [111]. Впрочем, сам Эйнштейн уже к концу жизни в 1951 г. честно признался, что не может объяснить, что такое свет и световые кванты (фотоны).

В том числе, квантовая теория не может объяснить наличия у света групповой и фазовой скорости, поскольку фотоны, согласно теории Эйнштейна, движутся всегда с одной и той же скоростью c. Так же непонятно, отчего свет меняет свою скорость, попадая в преломляющую среду, хотя скорость фотонов не меняется. Все эти явления, так же как и явления распространения радиоволн, способна объяснить лишь волновая теория света. Лишь за счёт сложения, интерференции света, испущенного разными излучателями, в том числе рассеянного атомами среды, приводит к изменению фазовой скорости света, несмотря на движение несущих свет реонов с постоянной скоростью c(§ 1.12).

Так волна или частица всё же свет? Как следует из замечательной книги о природе света [83], этому вопросу уже сотни и тысячи лет. Пожалуй, первыми им серьёзно задались Демокрит и Лукреций, а, спустя два тысячелетия, — И. Ньютон. Не зря наш известный физик С.И. Вавилов счёл их идеи столь актуальными, что перевёл на русский отдельные фрагменты поэмы Лукреция "О природе вещей" [77] и трактат Ньютона по оптике [89]. Ньютон ещё в XVII веке пытался совместить волновые и корпускулярные представления о свете, но без обманного дуализма. Он допускал, что свет, распространяясь в виде корпускул, создаёт их ударами колебания атомов среды, испускающих новые корпускулы [89, с. 282]. Это роднит взгляды Ньютона с электронной теорией Лоренца, в представлении Ритца. Ведь, согласно Ритцу, колебания электронов создают переменный по силе и направлению поток частиц (Рис. 29, Рис. 30), удары которых заставляют колебаться другие электроны, создающие, в свою очередь, — вторичные волны, потоки реонов. Более того, по верному замечанию Вавилова [31], уже древние атомисты, — Демокрит, Эпикур и Лукреций, представляли свет в виде последовательных волновых фронтов, переносимых потоком мельчайших частиц, с огромной скоростью источаемых предметами (см. Часть 1, эпиграф). А последователи атомистов, Ньютон и Ломоносов, предугадали даже открытие электронов, когда говорили об атомах среды, колеблющихся под воздействием света и передающих его дальше, за счёт выброса новых светоносных частиц.

Пусть, однако, критика фотонной, корпускулярной теории света не заставит читателя впасть в другую крайность и принять представления о свете, как о волнах в неподвижной среде, эфире. Согласно БТР, свет — это и не волна в среде, и не частица, и даже не волно-частица (как в квантовой механике). По Ритцу, свет — это волна, переносимая со скоростью света вместе с потоком частиц, как бы "вмороженная" в него. Такая же волна возникает, если дать очередь из автомата, быстро водя им из стороны в сторону: пули образуют в пространстве волнообразную цепочку, движущуюся со скоростью пуль (Рис. 22). Именно такую предложенную Ритцем форму распространения света, переносимого частицами, и, в то же время, обладающего волновыми свойствами, и пытались найти многие учёные от Ньютона до Вавилова [83]. Выходит, правы были Демокрит и Лукреций, сумевшие догадаться не только о частицах тел (атомах), но и об источаемых ими светоносных частицах. И частицы эти — никакие не фотоны (кванты света), но реоны — зёрна, кванты, атомы электрического воздействия, обладающие стандартной массой.