Был ли шанс у де Бройля проникнуть в тайны электронной волны? - продолжение статьи... Печать
Научные статьи - Фотоны, волны де Бройля, атом, векторный потенциал

А вот еще одна сторона догадки. В самом деле, фотон-квант света - каков он? Скоро будет сто лет с тех пор, как Эйнштейн логически доказал, что свет корпускулярен, подтвердив идею Ньютона. Но какова она, корпускула? Сам же Эйнштейн в конце 1951 года признал: “Все эти пятьдесят лет бесконечных размышлений ни на йоту не приблизили меня к ответу на вопрос, что же такое кванты света?”[5, стр. 201]. А какова форма электронной - дебройлевской волны? И что она такое? Этой загадке три четверти века. Разве мало?

*****

Де Бройль исходил из представления, что это п л о с к а я монохроматическая волна.

Что касается представления дебройлевской волны в виде плоской волны, то оно не имеет под собою никакого основания, кроме абстрактного, теоретического. Оно не имело ни малейшего основания все эти три четверти века! Хотя бы потому, что невозможно даже представить, как безграничная в пространстве плоская волна “умещается” и вращается в почти столь же безгранично малом атоме водорода.

На самом деле дебройлевская волна представляет собою электромагнитную корпускулу в виде осесимметричного тороида, “размеры” которого определяются по формуле де Бройля как длина (дебройлевской)


волны . Поначалу замысел де Бройля относился только к электрону, его электронной волне и орбите электрона. Затем он расширил область применения теории на любые материальные тела.

“Наши формулы (речь шла о теории - В.М.) совершенно общи: они одинаково хорошо приложимы и к м а т е р и и, и к излучению (разр. - В.М.) - писал де Бройль [2].

Слишком рано он расширил эту область. Тем самым он ушел от частного, правильного по замыслу случая, в узкой области которого и укрывалось решение этой задачи. Надо было продолжить скрупулезный поиск около того “горбика”, о котором говорили тогда и Эйнштейн, и де Бройль [3]. Электронная волна представлялась им в виде “горбика” , сидящего на электроне и сопровождающего его в движении. Решение могло укрываться именно на границе между “горбиком” и поверхностью электрона. Хотя и в этом случае поиск решения оказался бы практически безнадежной затеей.

В самом деле, пусть электронная волна и этот “горбик”, если он в виде поперечного венчика, - одно и то же. Как “горбик” может касаться сферы электрона? Только каким-то “размазанным” образом. В каких в этом случае точках соприкосновения следовало бы искать эту однозначную связь между скоростью электрона и векторным потенциалом, принадлежащим “горбику”? Вопрос не имеет ответа. Еще безнадежнее был бы поиск решения в виде “некоторой особенности в лоне волны” [2, стр. 389] (плоской) или в случае образования ею “горбика” на лобовой стороне электрона: здесь .

Но ведь еще следовало бы представить форму дебройлевской волны, если отказаться от плоской. А для этого опять никаких оснований не было. Правда, одна зацепка в этом смысле все-таки была: было уже известно, что движение заряженной частицы сопровождается системой тороидальных вихрей, еще Фарадеем названных магнитными силовыми линиями. Но такие представления уже были не в моде.

 

Поэтому потребовалось бы еще несколько догадок, чтобы прийти к представлению о том, что дебройлевская волна имеет тороидальную форму. Прежде всего необходимо было “случайно” проверить, как ведет себя найденная по существу в макроэлектродинамике связь применительно к атому водорода. Подстановка (1) в правило квантования Н.Бора привело к соотношению:


·

Справа здесь целое число n квантов магнитного потока, слева - циркуляция векторного потенциала по замкнутой орбите радиуса

 

Затем следовало бы такую же процедуру повторить в отношении формулы де Бройля


и получить справа тоже квант магнитного потока, при этом догадаться, что для свободного электрона он, квант, всегда только один:

,

·

 

а слева... два сомножителя, один из которых - длина волны де Бройля. Обе догадки привели к тому, что правые части этих выражений одинаковы. Можно ли приравнять и левые части? Нельзя! Нельзя потому, что в атоме эти величины сомножителей квантованы, а для свободного электрона зависят от его скорости.

А что, если свободному электрону задать такую же по величине скорость, какую (квантованную) он имел бы на нижней орбите в атоме водорода

 

Сравним с . Отсюда:

·

Это значит, что на нижней орбите (n=1) укладывается только одна дебройлевская волна. Это значит также, что математический образ дебройлевской волны адекватен циркуляции векторного потенциала по орбите электрона. К этому стремился де Бройль, накладывая условие: укладываться целое число раз. Но у него не было никаких оснований связывать это с циркуляцией векторного потенциала, а также с целым числом квантов магнитного потока. До последних нескольких лет никто об этом даже не догадывался.

 

*****

Волна де Бройля имеет и другой образ - образ физический. У де Бройля это был “горбик”, теперь - это корпускула тороидальной формы. Причем, если скорость свободного электрона одинакова со скоростью орбитального, то их тороиды одинаковы и по размерам: одним своим сечением тороид свободного электрона в точности вписывается в площадь, охватываемую орбитой. Оказалось, что “размер” тороида - это окружность, длина которой в точности равна длине дебройлевской волны. По ней же осуществляется циркуляция . Множество таких циркуляций образует поверхность тороида.

Поверхностные циркуляции выполняют очень важную роль: они, как обручами, стягивают тороид, придают ему компактность, очерченность, жесткость. Недаром рентгеновские излучения делят на мягкие и жесткие. А -лучи!!? И подавно жесткие. Эта замкнутая поверхность удерживает заключенный в ней квант магнитного потока. Благодаря совокупности этих свойств фотон, как свободно несущаяся в пространстве корпускула света преодолевает вселенские расстояния, сохраняя форму тороида. Тем самым подтверждаются представления о корпускулярно-волновой природе и света, и движущихся заряженных частиц. Не следует забывать при этом, что и фотон, как корпускула, и тороидальная дебройлевская волна, “сидящая” на электроне, что это все-таки всего-лишь электромагнитная волна, а не нечто, похожее на ц е л о с т н ы й бильярдный шар. Шар - твердое тело. Волна - непрерывно самовозобновляющееся образование... (Я тогда не знал, что ей не надо самовозобновляться: она вморожена в вакууме (эфире)). Из чего? Из того, что является сущностью физического вакуума.

*****

О монохроматичности. “В действительности, - писал де Бройль [3, стр. 100], монохроматические волны - это абстракция, никогда не реализующаяся на практике”. Так как “... всегда представляет собой группу волн, заполняющих небольшой спектральный интервал”. Но так можно было писать, исходя из прежних позиций. А теперь, когда мы начинаем адаптироваться к новому представлению волн де Бройля, к представлению их в виде электромагнитных тороидальных волн, в виде четких и жестких по форме корпускул, способных без изменения формы преодолевать вселенские расстояния, этот вопрос отпадает сам собою. В самом деле, как можно говорить о монохроматичности дебройлевской волны, когда она находится в составе атома. Ее функция в нем двояка. Она обеспечивает стационарность орбит, потому что, как математический образ, обязана укладываться на орбите целое число раз, а как физическая электромагнитная корпускула, содержащая целое число квантов магнитного потока, является еще одним фундаментальным фактором стабильности атома. Следовательно, дебройлевская волна в составе атома также стационарна, т.е. н и ч е г о н е и з л у ч а е т. О какой монохроматичности в таком случае может идти речь?

Этот же вывод можно, хотя и с оговоркой, распространить и на дебройлевские волны в виде корпускул света, фотонов. Если фотон - жесткая корпускула, то она, как пуля, выстреленная из винтовки. Она пуля - корпускула, а не плоская волна и о д и н о к а. Они одиноки, в смысле “единичны” даже в том случае, когда их “выстреливают” пулями по команде “пли”, а фотонами - лазером. Только богатое воображение может приписать им монохроматичность в той интерпретации, в какой это понятие рассматривается в теории плоских гармонических электромагнитных волн. Хотя, конечно, если и пули, и фотоны в каждом таком случае “окрашивать” в какой-то фиксированный цвет, то под такое определение монохроматичности они все-таки подпадают.

 

*****

О волне - пилоте. Чувство восхищения вызывает тот факт, что де Бройль, которому так многое еще мешало на пути осмысления своей теории, все-таки выходил на верную “тропу”. Он был уверен, что “волна - пилот” может по отношению к электрону выполнять функцию направляющей: “...нужно...считать, что частица как бы направляется волной, которая играет роль волны - пилота”. Только теперь, когда установлена однозначная связь между скоростью электрона и векторным потенциалом, никоим образом не бессиловым, стало возможным прийти к такой смелой мысли. Дебройлевская волна способна не только направлять, но и ускорять, поскольку она не бессиловая. И вот как это реализуется, например, в линейной молнии. Разности потенциалов в миллионы вольт, образующиеся в грозовом облаке, создают лавинообразные потоки ионов и электронов. Они формируются в шнурообразные стримеры. Это - хорошо проводящие каналы, которые в силу параллельности токов сближаются и сливаются. Так образуется л и д е р, т.е. в е д у щ и й. Для него характерно ступенчатое движение. За счет накопленной энергии он способен совершить один скачок от десятков до сотен метров. Иссякнув, он “останавливается”. С одной стороны, во время “остановки” происходит его подпитка за счет непрерывающихся “ливневых” процессов, продвигающихся во все более верхние слои облака. А с другой стороны, дебройлевские волны, оторвавшиеся от своих затормозившихся носителей, при своем распространении разведывают и избирают такие участки, которые обладают более высокой локальной проводимостью, дополнительно их ионизируют, прокладывая, (а значит и направляя) тем самым путь для совершения очередного скачка лидера. Так поэтапно и формируется канал линейной молнии.

К такой постановке вопроса о волнах де Бройля пока еще не обращались. Поэтому и число подобных примеров единицы. А между тем это относится ко многим плазменным процессам, в которых развиваются пинч-эффекты, и молния - в том числе. Особенно яркими их представителями являются “плазменный фокус” и микропинчи. При импульсных разрядах тока его носители сопровождаются волнами де Бройля. В моменты “перетяжек” плазменного шнура и “особенностей” разрядного процесса [6] и проявляются, причем наиболее эффектно, их (волн де Бройля) фокусирующие и ускоряющие эффекты. Даже в таком “мирном” явлении, как постоянный ток, волны де Бройля играют свою “ведущую” роль.

Пусть источник тока - аккумулятор. В каждом двойном слое между электродом и электролитом за счет локальнейшей разницы потенциалов ускоряются и электроны, и ионы. В процессе ускорения вокруг каждого из них формируется дебройлевская волна. Эти волны не просто сопровождают своих “родителей”, но, избирая для своего распространения проводник, у в л е к а ю т за собой и электроны проводимости. Последние связаны со своими волнами и ведомы ими. Постоянный ток не излучает. Если же на пути тока возникает препятствие в виде конденсатора, то волны де Бройля легко преодолевают его, представая перед нами в виде тока с м е щ е н и я, и, перекинувшись на другую часть цепи, продолжают свою “проводящую” роль. Понятно, что магнитное поле, якобы “возбуждаемое” током, - это те “половинки” дебройлевских волн, которые распространяются вне проводника. Ток с м е щ е н и я - это или нереализованная на данном участке цепи часть волн де Бройля, или волны, покинувшие своих ведомых партнеров (“застрявших” на одной обкладке конденса- тора), чтобы “приватизировать” новых на второй обкладке.

А теперь, пусть читатель припомнит, какие явления электродинамики и сколько раз физика объясняет, привлекая для этого волны де Бройля, за все эти три четверти века.

На этом заканчивается наш этап фантазирования.

 

*****

Вот почему де Бройль не смог завершить так блестяще начатое дело. Он убедился в бесперспективности заданного ему пути на примере т.н. двойного решения, о котором он написал: “Пока считали возможным рассматривать волну как физическое явление, можно было легко понять, что это физическое явление может управлять частицей во время ее движения. Но если волна есть только символическое представление вероятности, то управление частицы волной становится менее понятным и менее согласованным со старыми физическими представлениями”. [1, стр. 115].

Так оценил несовместимость своей гипотезы с представлениями квантовой механики сам де Бройль.

И все-таки у него был небольшой шанс. Если бы он в полученную им формулу

подставил значение квантованной скорости электрона ,


т.е. такую, какую электрон имел бы в атоме водорода, то он получил бы что .


Но это лишь подтвердило бы исходное условие его гипотезы: укладывается на орбите целое число раз.

Пусть за де Бройля теперь сам читатель повторит такой же мысленный путь, который мы назвали фантастическим.

·

·

·

Использованная литература.

  1. Луи де Бройль. Введение в волновую механику. Харьков. 1934.

  2. Луи де Бройль. По тропам науки. Москва. 1962.

  3. Луи де Бройль. Революция в физике (новая физика и кванты). М. 1965.

  4. Л.Д.Ландау и Е.М.Лифшиц. Теория поля. М. 1962.

  5. Л.И.Пономарев. Под знаком кванта. М. 1989.

  6. Л.А.Арцимович. Управляемые термоядерные реакции. М. 1961.

·

04.02.99 г. - 31.03.99 г.

·



[1] Да, это тоже одна из величайших т а й н ! Но примем ее пока как дар Природы и воспользуемся им.

 

Он догадался, что свет излучается порциями, а не непрерывно, как полагали до него. Вот та идея, нет, сверхидея, которая позволила разрешить трудности, возникшие при описании спектра излучения абсолютно черного тела. Правда, он полагал при этом, что порциями свет только излучается, а при распространении вновь приобретает волновые свойства.



 

Фотоны, волны де Бройля, атом, векторный потенциал

1Открытие-закономерность
2Был ли шанс у де Бройля проникнуть в тайны электронной волны?
3Фотон. Каков он?
4Масса фотона
5Цунами, фотоны и волны де Бройля. Что у них общего?
6Фотоны и волны де Бройля. Что у них общего? Они тороидальны
7Стягивающее свойство поверхностных циркуляций
8Почему не излучает и не падает на ядро орбитальный электрон?
9Некоторые модели фотона (из интернета)
10О механизме сверхпроводимости (гипотеза)
11О корпускулярности излучений атома водорода
12Векторный потенциал. Когда он однозначен и измерим?
13К вопросу об интерференция фотонов и волн де Бройля
14О векторном потенциале замолвим слово
15О связи биополя с волнами де Бройля
16О корпускулярности излучения атома водорода
17Освободим "магнитный" векторный потенциал от комплекса неполноценностей
18Парадоксы Мантурова
19О размере фотонов или гидрино природой не предусмотрено
20О размере фотонов (первая редакция)
21Эффект стягивающего "обруча" (открытие)
Безвозмездная помощь

Интересные новости

Ученые впервые измерили магнитное поле черной дыры в центре ...
Астрономы впервые смогли изучить то, что происходит в окрестностях горизонта событий сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, и обнаружить, что в ее окрестностях и в диске материи, которая ее окружает, присутствуют сильные и очень изменчивые магнитные поля...
Существование гравитационных волн поставлено под большое сом...
Анализ последней порции данных, собранных орбитальным телескопом ПЛАНК, позволяет с большей уверенностью говорить о том, что найденные в марте прошлого года гравитационные волны действительно являются результатом неправильной интерпретации наблюдений на антарктической обсерватории BICEP2, сообщает пресс-служба Лаборатории реактивного движения НАСА...
Удалось определить центр тяжести системы Сатурна...
Впервые за долгие годы ученым практически с точностью удалось определить центр тяжести системы Сатурна...