История исследования свойств фотона. Масса покоя фотона. Диссипация энергия. Гравитационная инертная масса.
Алеманов Сергей Борисович  http://alemanow.narod.ru  alemanow@mail.ru 
История исследования свойств фотона
 
Доклад в МОИП 29.09.17. Видео: http://youtu.be/NGwW6ZLSiiM
Видео, доклад "Квантовый закон Хаббла" в РУДН (28.04.16)
 
   

Электродинамический расчет фотона
(Электромагнитная энергия и масса фотона)

http://m622.narod.ru/photon

В 1974 - 1975 годах я был прикомандирован к Институту физических проблем им. П.Л.Капицы, обслуживал вычислительные машины. Жил в общежитии при институте, познакомился с физиками. От ребят, с которыми жил в общежитии, узнал, что имеются проблемы с элементарными частицами. В институте имелась вся информация по частицам - массы, распады, время жизни, магнитные моменты, спины, странности и пр. Решил помочь физикам разобраться со свойствами частиц, тем более это на порядок проще, чем с осциллографом разбираться, почему неправильно работает вычислительная машина. Построил модели элементарных частиц, рассчитал их свойства, написал "Волновую теорию строения элементарных частиц" и сделал "Электродинамический расчет фотона", где показано, что все свойства электромагнитных волн (света), как волновые, так и корпускулярные, можно объяснить в рамках электродинамики и рассчитать с помощью обычных классических формул без использования лишней сущности - постоянной Планка, а вместо нее просто использовать электромагнитные постоянные. При этом получается полный электродинамический расчет фотона, а не только расчет его энергии. Но попытка серьезно побеседовать на эту тему с физиками не получилась, ответ как всегда - этого не может быть. Запомнился плакат, висевший в коридоре института: "Физик должен заниматься не тем, чем он хочет, а тем, что требует от него Партия". Через некоторое время хотел у них в журнале опубликовать статью "Волновая теория строения элементарных частиц", но не дали этого сделать:

otvet.gif

Диссипация энергии (массы) фотона
http://alemanow.narod.ru/hubble.htm

В 1976 - 1979 годы обслуживал вычислительные центры, связанные с космосом. Не было специалистов и мне приходилось одному везде ездить. Много раз был на Байконуре, в Плесецке Архангельской области, ст.Монино (Звездный городок), ст.Подлипки (г.Королев). Ракеты запускали не только с Байконура и Плесецка, но еще из Читы-46 (поселок Горный, РВСН), там стояли передвижные ракетные установки и много военных ракет в шахтах. То есть приходилось немного работать на космос, поэтому космос меня интересовал и, когда услышал, что тормозятся космические аппараты, то нашел в Интернете статью Вячеслава Геннадьевича Турышева, который занимается "аномалией Пионеров" и там увидел формулу ap = cH0, где ap - постоянная аномального торможения космических аппаратов ap = (8.74 ± 1.33)·10-10 м/с2, H0 - постоянная Хаббла (2.4 ± 0.12)·10-18 с-1(Гц), c - скорость света. Хотя формула была приведена без лишних объяснений, но, согласно логике, из нее прямо вытекало, что космологическое красное смещение и "аномалия Пионеров" - это один и тот же эффект, представляющий потерю кинетической энергии со временем. Немного подумав, из формулы ap = cH0 удалось вывести формулу диссипации (потери) кинетической энергии за один период колебания волны де Бройля WT = H0hc/v (формула "вязкости физического вакуума"), где h - постоянная Планка, v - скорость частицы (тела). C помощью этой формулы можно рассчитывать космологическое красное смещение и торможение космических аппаратов (эффект "аномалии Пионеров"). Написал статью "Трение космических аппаратов о флуктуации вакуума" и "Квантовый закон Хаббла". Из формулы WT = H0hc/v получается, что постоянная Хаббла - это квантовая величина, на которую уменьшается частота фотона за один период колебания vn = nH0, где n - число совершенных колебаний. Отсюда, космологическое красное смещение - это диссипация энергии электромагнитных волн, а не эффект Доплера от ускорения галактик мифической темной энергией. Экспериментально установлено, что физический вакуум - это материальная среда, представляющая море виртуальных частиц. Фотоны при взаимодействии с виртуальными частицами теряют электромагнитную энергию, что и приводит к красному смещению спектральных линий светящихся объектов - это есть в современный учебниках:
 
«Физический вакуум - материальная среда. Его материальность проявляется во взаимодействии с электронами атомов водорода (Лэмбовский сдвиг). ... Физический механизм изменения частоты или длины волны света заключается в возбуждении колебаний виртуальных частиц. Следовательно, часть энергии фотонов расходуется на возбуждение космического вакуума, что и приводит к красному смещению спектральных линий светящихся объектов.»
Учебник по физике. http://files.lib.sfu-kras.ru/ebibl/umkd/u_course/Lekc/Part2/Glava6/6.16.htm
 
Статью "Трение космических аппаратов о флуктуации вакуума" вручил лично Вячеславу Турышеву 25.04.2012, когда он выступал с докладом в Государственном астрономическом институте им. П.К.Штернберга.

Гравитационная масса и инертная масса

Существуют две массы - гравитационная масса и инертная масса. Чтобы разобраться с массой фотона, надо попытаться понять физическую природу гравитации. На основе ОТО - теории пространства-времени и тяготения - была создана "Волновая теория гравитации".

Волновая теория гравитации
(Гравитация - это преломление волн в физическом вакууме)

http://m622.narod.ru/gravity

Исходя из ОТО и опираясь на современные представления о физическом вакууме, физическую природу гравитационного поля можно представить как изменение плотности вакуума под действием массы тела, приводящее к изменению показателя преломления вакуума - "кривизне" пространства. Такой подход позволяет рассматривать гравитационное взаимодействие как результат преломления волн в неоднородной среде. Физический вакуум является полевой средой, в которой могут распространяться электромагнитные волны - фотоны. Если среда неоднородна, то частица фотон будет замедляться, попадая в более плотные области среды, а также будет изменять свое направление движения в сторону большей плотности, например, такое наблюдается при прохождении света от звезд вблизи Солнца во время затмения. Корпускулярно-волновой дуализм присущ всем элементарным частицам. "Волновая теория строения элементарных частиц" рассматривает частицы, имеющие массу покоя, как замкнутые волны в полевой среде. При движении волны по кругу также будет возникать смещение (преломление) в сторону более плотной среды, что проявляется как действие гравитации. То есть получается, согласно ОТО, вследствие возрастания показателя преломления вакуума смещаются не только фотоны, но и происходит смещение остальных элементарных частиц, так как они также представляют волны, только движущиеся по кругу, - замкнутые продольные электромагнитные волны, как писал Эйнштейн, - сгущения электромагнитного поля.
 
«... элементарные частицы материи по своей природе представляют собой не что иное, как сгущения электромагнитного поля, ...»
А.Эйнштейн. Собрание научных трудов. М.: Наука. 1965. Т.1. С.689.
«... скорость света в вакууме при наличии гравитационного поля не является строго постоянной величиной, но несколько уменьшается при возрастании гравитационного потенциала ... Вблизи поверхности Солнца показатель преломления вакуума имеет величину 1,00000424 ... Но вследствие возрастания показателя преломления вакуума при приближении к Солнцу, т.е. вследствие оптической неоднородности вакуума вблизи Солнца (напоминающей оптическую неоднородность земной атмосферы), угол отклонения лучей Солнцем оказывается, как показывают вычисления на основе формулы (25'), в 2 раза большим. Отклонение лучей в гравитационном поле, предсказанное теоретически Эйнштейном в 1915 г., было подтверждено наблюдениями, сделанными в 1919, 1922 гг. и последующих годах при полных солнечных затмениях.»
Путилов К.А. Курс физики. C.411.C.413. http://page-book.ru/page/368008
«Согласно общей теории относительности, в сильном гравитационном поле течение времени замедляется. Поэтому для внешнего наблюдателя процесс падения какого-либо тела в черную дыру должен протекать бесконечно длительное время.»
http://www.astronautica.ru/zvezdnaya-vselennaya/galaktiki-vselennoi/205.html
«У гравитационного радиуса черной дыры время останавливается и замирает.»
http://secretspace.ru/index_698.html
 
Значит, на поверхности черной дыры прекращаются колебания в электрическом контуре, электрический ток останавливается, даже фотоны и нейтрино перестают двигаться - полная остановка всех процессов. Получается, и черные дыры также останавливаются, отсюда, слияние черных дыр невозможно, так как процесс протекает бесконечно длительное время. Когда же делается заявление, что наблюдалось слияние черных дыр, и при этом сам эксперимент очень дорогой, то возникает подозрение, может, это просто для оправдания затрат - обязательно нужно было получить результат, даже если он "липовый".
 
Согласно ОТО получается, что фотоны, приближаясь к массивному телу, под действием гравитации не ускоряются, а, наоборот, замедляются, то есть на фотоны не действует гравитационная сила, а искривление лучей происходит из-за изменения показателя преломления вакуума ("искривление" пространства). Это означает, что у фотонов нет гравитационной массы, а есть только инертная масса - импульс (кинетическая энергия).

 
«Полная энергия света - это чисто кинетическая энергия, ...»
Фундаментальный курс физики. А.Д.Суханов. 1996. Т.1. С.121.
 
Электромагнитные волны состоят из электрической и магнитной индукции, а гравитация с этими полями не взаимодействует, и вообще между полями может действовать только принцип суперпозиции.
 
Процессы, которые могут приводить к изменению внутренней энергии, и, соответственно, плотности физического вакуума описаны в статье "Волновая теория гравитации".

Масса покоя фотона - вывод формулы
(Масса электромагнитной волны в среде)

http://alemanow.narod.ru/p19.htm

λ = h/p,     λ = h/mv,     v/v = h/mv,     m = hv/v2,     m = w/v2,     m = εε0μμ0w,

где  v - частота фотона,  h - постоянная Планка,  w - энергия фотона w = hvm - масса фотона,  v - скорость фотона v = (εε0μμ0)-1/2p - импульс фотона p = mvλ - длина волны фотона λ = h/p и λ = v/vε0 и μ0 - электрическая и магнитная постоянные,  ε и μ - диэлектрическая и магнитная проницаемости среды. Электромагнитная масса m = εε0μμ0w.
 
В среде масса фотона увеличивается из-за того, что электромагнитная волна при движении сопровождается волной поляризации, т.е. в среде возникают поляризационные токи смещения заряженных частиц, которые имеют массу. Это дополнительно увеличивает массу электромагнитной волны (в алмазе в 6 раз). Если такую добавочную (присоединенную) массу рассматривать как массу покоя m0 = (εμ - 1)ε0μ0w, то получается, что чем больше у фотона масса покоя, тем меньше его скорость.
 
Фотоны состоят из потоков электрической и магнитной индукции, у них нет массы покоя при распространении в физическом вакууме. На потоки индукции не действуют силовые (векторные) поля, они могут действовать только на частицы, имеющие массу покоя. При движении в среде у фотонов появляется масса покоя и на них начинает действовать магнитное поле - магнитооптический эффект Фарадея.
 
В среде изменяются скорость фотона v = (εε0μμ0)-1/2,  длина волны λ = h/(εε0μμ0)1/2w,  масса m = εε0μμ0w  и  импульс p = (εε0μμ0)1/2w,  а частота, энергия w = hv  и спин h/  не меняются. Также в среде у фотона появляется масса покоя m0 = (εμ - 1)ε0μ0w = (εμ - 1)ε0μ0hv.
 
Исходя из СТО, получается, что в среде фотон может вообще покоиться относительно наблюдателя. Например, при движении в алмазе скорость фотона в 2.42 раза меньше скорости света в вакууме, и если рядом, но в вакууме, движется наблюдатель со скоростью в 2.42 раза меньше скорости света, то фотон относительно него покоится, и его кинетическая энергия равна нулю.

Постскриптум

Из-за массы покоя фотона я оказался в больнице. 26 октября 2016 года пошел на семинар на физический факультет МГУ, хотел показать статью "Масса покоя фотона". Подходил к остановке по тротуару - не по проезжей части, неожиданно мгновенно потерял сознание - был сбит автобусом. Женщина-водитель говорит, что сама не поняла, как сбила и как я попал под автобус. Непонятно отчего мгновенно потерял сознание. Очнулся на краю тротуара, ну, а далее - скорая помощь, больница №7, реанимация, переломаны рука, нога и пр. Три операции, искусственный сустав, три месяца лежал, не мог ходить. За бесплатные операции в городской больнице надо было заплатить 200 тысяч рублей, а при пенсии в 16 тысяч, это означает остаться без средств к существованию. В палате все лежали с переломами и все вынуждены были платить за операции. Хирург дает телефон, звонишь по нему, надо встретиться с человеком на улице и отдать деньги (конспирация) - такая наша "бесплатная" медицина. При этом операцию сделали криво, на томографии видно, что шурупы вылезли и ключица толком не срослась, а переделывать не хотят. Голову задело по касательной, только зубы выбило, так, что, можно сказать, обошлось - спасибо, что живой, и, может быть, еще что-нибудь напишу о фотонах, элементарных частицах, полях и пр.

Книга "Волновую теорию строения элементарных частиц"
http://alemanow.narod.ru/theory.zip


Rambler's Top100 Сounter 10.11.2010