ПРИРОДА ВОЛН ДЕ БРОЙЛЯ |
«Очень важную роль играет состояние поля с наименьшей
энергией, которое называется вакуумом.»
Физическая энциклопедия. ФИЗИКА.
Материальность физического вакуума, представляющего
состояние поля с наименьшей энергией, подтверждается множеством
экспериментальных фактов.
«Крупные открытия в области физики (например, ... корпускулярно-волновой
дуализм и взаимопревращаемость двух форм материи - вещества и поля, ... и
др.) всегда были связаны с борьбой материализма и идеализма.»
Курс физики. А.А.Детлаф, Б.М.Яворский. 2000.
С.4.
Основная проблема, связанная с волнами де Бройля, -
это различие материалистической и идеалистической точек зрения на природу
полей, т.е. признается или нет материальность поля (физического вакуума), где
частицы - это возбужденные состояния поля. Если материальность поля
признается, то и проблемы на самом деле нет - волна де Бройля
естественным образом представляет волновой пакет, образованный полевыми
парциальными волнами, который движется с частицей как единое целое в виде
присоединенной волны.
Например, если объект совершает колебания в среде, то такие возмущения среды
образуют волны, которые расходятся (излучаются). Если же объект движется
равномерно и прямолинейно со скоростью, не превышающей скорости
распространения волн, то в каждой точке, через которую он проходит, также
возникает возмущение среды и, соответственно, возникают вторичные волны,
которые начинают распространяться. Но так как волны, возникающие во всех
точках, через которые прошел объект, оказываются когерентными, то они,
интерферируя между собой, гасят друг друга и излучение волн не происходит,
т.е. колебания среды можно наблюдать только вблизи от точек, через которые
прошел объект. На больших же расстояниях волны полностью гасят друг друга и
колебания среды не наблюдаются. Таким образом, с объектом движется
присоединенная волна-пилот, представляющая пакет парциальных волн, которая не
образует излучения.
«... электромагнитные волны возбуждаются электрическими зарядами,
движущимися с ускорением.»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф.
1996. С.349.
Если более точно, то парциальные (элементарные вторичные)
электромагнитные волны возбуждаются при любом движении электрических зарядов,
но при ускоренном движении нарушается когерентность парциальных
электромагнитных волн и они не могут, распространяясь в пространстве,
погасить друг друга, что и наблюдается как излучение.
«Таким образом, уже рассмотрение электрического поля простейшей
системы - равномерно движущегося заряда - показывает, что иногда
ГE не равно нулю, т.е. в природе существует наряду с
потенциальным качественно новое, вихревое электрическое поле.»
Фундаментальный курс физики. А.Д.Суханов. 1998.
Т.2. С.273.
При движении заряда в пространстве изменяется
электрическое смещение поля, что представляет ток смещения
«Благодаря наличию магнитного поля энергия шара увеличилась на величину
Wм. Это увеличение можно трактовать как увеличение
кинетической энергии или как возрастание массы шара на величину
электромагнитной массы.»
Общий курс физики. Электричество. Д.В.Сивухин.
1996. Т.3. Ч.2. С.60.
Присоединенная электромагнитная масса представляет
кинетическую энергию движущегося заряда.
«Магнитное поле движущегося заряда переменно, так как даже при
v = const радиус-вектор r изменяется и по модулю и
по направлению.»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф.
1996. С.237.
Переменное поле является источником электромагнитных
волн, но при равномерном движении заряженных частиц все возникающие
парциальные волны, интерферируя между собой, гасят друг друга.
«При равномерном движении частицы эти волны оказываются когерентными и
поэтому интерферируют между собой.»
Волновые процессы. И.Е.Иродов. 1999. С.241.
«Для каждого значения λ длины волны излучения можно найти такое
значение l = laλ, при котором
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф.
1996. С.400.
«По принципу Гюйгенса в результате интерференции парциальные волны гасят
друг друга всюду, за исключением их общей огибающей, которой соответствует
волновая поверхность света, распространяющегося в среде.»
Физическая энциклопедия. ЧЕРЕНКОВА - ВАВИЛОВА
ИЗЛУЧЕНИЕ.
Чтобы парциальные волны могли создать излучение, они
должны быть либо некогерентными, либо иметь общую огибающую. Т.е., если
парциальные волны когерентны и не имеют общей огибающей, то излучение
возникнуть не может. Данное правило, представляя по сути закон, действует
во всех случаях независимо от того, происходит движение с ускорением или нет.
Когда же в учебной литературе встречается утверждение, что при движении
заряженных частиц с ускорением всегда возникает излучение, то это на самом
деле неверно, так как в некоторых случаях при движении с ускорением может
сохраняться когерентность парциальных волн и излучение не возникает. С другой
стороны, при движении без ускорения не всегда парциальные волны когерентны и
может возникать излучение, например, если среда неоднородна и в ней
изменяется скорость распространения волн. Таким образом, излучение возникает
не от того, какое движение - с ускорением или нет, а от того, нарушается или
нет когерентность парциальных волн и имеется ли у них общая огибающая.
Например, электроны, движущиеся по кругу в сверхпроводящем кольце, не создают
излучения, так же как и на орбитах в атоме. Хотя когерентные парциальные
волны, не имеющие общей огибающей, нельзя наблюдать в виде излучения, но они,
как и любые когерентные волны, могут образовывать интерференционную картину,
что можно наблюдать экспериментально, например, при прохождении парциального
волнового пакета через отверстия.
«Если же разность фаз постоянна во времени, то такие колебания (и
волны) называют когерентными.»
Волновые процессы. И.Е.Иродов. 1999. С.81.
«... когерентностью называют согласованное протекание колебательных
(волновых) процессов.»
Волновые процессы. И.Е.Иродов. 1999. С.85.
«... стационарными являются лишь те орбиты, на которых укладывается
целое число волн ...»
Физика. В.Ф.Дмитриева. 2001. С.357.
«Волна, начавшая свое движение по окружности, не погасит сама себя, если
она вернется в исходную точку с тем же самым значением фазы. Иными словами,
на длине окружности должно уложиться целое число длин волн:
http://heritage.sai.msu.ru/ucheb/Zemcov/Part_1_Dualizm/Chapter_05/Chapter_5.htm
Синфазные орбиты, на которых укладывается целое число
волн, называются стационарными (боровскими). Скорость движения по таким
орбитам равномерная и возникающие вторичные волны оказываются когерентными,
т.е. каждая точка орбиты является источником парциальных волн, которые
когерентны. Согласно принципу Гюйгенса, эти парциальные волны, не имея общей
огибающей, не могут излучаться. При переходе с орбиты на орбиту когерентность
нарушается - возникает излучение. Таким образом, согласно принципу Гюйгенса,
стационарными являются лишь те орбиты, на которых укладывается целое число
волн, так как возникающие при этом вторичные волны полностью гасят друг
друга, не излучаясь. Для волн, находящихся на стационарных орбитах, подходит
короткое название "замкнутые волны". Если орбита значительно превышает длину
волны, т.е. движение круговое, но не синфазное, то всегда будет возникать
излучение.
«Явление же дифракции доказывает, что в прохождении каждого электрона
участвуют оба отверстия - и первое и второе.»
Курс физики. И.В.Савельев. 1989. Т.3. С.55.
Движение электрона сопровождается электромагнитным
возмущением, образующим присоединенную электромагнитную волну. Поэтому при
прохождении электронов через отверстия может наблюдаться интерференция
электромагнитных потоков, что индукционно отражается на движении электронов.
Например, волна де Бройля для электрона, движущегося со скоростью
1 м/с, будет иметь длину 0.727 мм
Рассмотрим волновые процессы наглядно, например, проведем эксперименты в
водяной ванне. Если бросить объект на поверхность воды, то из точки падения
в течение некоторого времени будут расходиться волны. Если же объект движется
по поверхности воды, то в каждой точке, куда переместился объект, также будут
возникать волны, называемые парциальными. Если объект движется быстрее
скорости распространения волн, то от него расходятся волны (как от
корабля), т.е. возникает излучение (излучение Черенкова), так как у
парциальных волн появляется общая огибающая. Когда же объект движется
равномерно со скоростью, не превышающей скорости распространения волн, то
возмущение в виде присоединенной волны, сопровождая движущийся объект, не
образует расходящихся волн - парциальные волны гасят друг друга, не
излучаясь. Чтобы возникло излучение, движение должно быть либо быстрее
скорости распространения волн, либо переменным. Длина присоединенной волны
зависит от скорости движения объекта и присоединенной массы - чем выше
скорость, тем больше напряженность возмущения среды и тем быстрее среда
возвращается в исходное состояние, т.е. длина волны обратно пропорциональна
скорости (импульсу) объекта, а энергия растет вместе с частотой. Особенность
присоединенной волны в том, что она при равномерном движении не излучается,
представляя присоединенную энергию (массу). Присоединенные волны, как и любые
волны, могут образовывать дифракцию и интерференцию. Аналогичным образом в
полевом пространстве возникают присоединенные волны де Бройля, которые
сопровождают любую движущуюся частицу (возбужденное состояние поля).
«В таком подходе частицы выступают как возбужденные состояния системы
(поля).»
Физическая энциклопедия. КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ
ДУАЛИЗМ.
Такие явления, как присоединенная масса и присоединенная
волна давно уже рассмотрены в физике, поэтому присоединенные волны
де Бройля не являются чем-то необычным. Волны де Бройля - это
вторичные волны, которые возникают при движении, но которые из-за
интерференции не могут излучаться и представляют присоединенные волны, т.е.
переносятся с частицами как единое целое. Волны де Бройля отражают
полевую структуру движущихся частиц.
«При равномерном движении объекта в однородной среде излучение возможно,
только если он движется со скоростью, превышающей скорость распространения
волн в этой среде, т.е. при "сверхволновом" - сверхзвуковом, "сверхсветовом"
и т.д. движении. Возмущение, создаваемое движущимся телом, как бы "сдувается"
средой. ... При движении в однородной среде со скоростью
V < vф эти возмущения переносятся с телом как
единое целое.»
Физическая энциклопедия. ВОЛНЫ.
Т.е. эти возмущения, представляя волновой пакет
парциальных волн, движутся с телом как единое целое, не излучаясь, в виде
присоединенной волны.
«Корпускулярно-волновой дуализм есть проявление наиболее общей
взаимосвязи двух основных форм материи, изучаемых физикой, - вещества и
поля.»
Физика. В.Ф.Дмитриева. 2001. С.270.
Для любых волн необходима материальная среда в виде
вещества или поля, так как волны представляют возмущение среды. Существование
материального физического вакуума подтверждено экспериментально, например,
эффект Казимира, где наблюдаются нулевые колебания электромагнитного поля.
Эффект Казимира проверен с точностью до 1% и является экспериментальным
доказательством того, что даже в основном вакуумном состоянии происходят
нулевые колебания (флуктуации) поля. Согласно современным представлениям,
вакуум так же материален, как и вещество. Вакуум - это состояние поля с
наименьшей энергией, частицы - возбужденные состояния поля, поэтому даже в
вакууме движение частиц будет сопровождаться возмущениями поля и,
соответственно, присоединенными волнами, которые при равномерном движении
из-за интерференции не излучаются.
«... заряженная частица, равномерно движущаяся в среде, излучает, если
ее скорость больше фазовой скорости света в этой среде.»
Волновые процессы. И.Е.Иродов. 1999. С.242.
Не только внешние электрические и магнитные поля
(потоки), имеющиеся у частицы, но и внутренняя полевая структура образует
волну де Бройля. Например, нейтральные частицы фотоны, состоящие из
электрических и магнитных потоков и токов смещения, представляют волны
де Бройля.
«... нуклоны обладают сложной внутренней структурой, т.е. внутри них
существуют электрические токи, ... Электромагнитные свойства нейтрона
определяются наличием у него магнитного момента, а также существующим внутри
нейтрона распределением положительных и отрицательных зарядов и токов. ...
Внутренняя электромагнитная структура нейтрона проявляется при рассеянии
электронов высокой энергии на нейтроне ...»
Физический энциклопедический словарь. НЕЙТРОН.
«... 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.
Волна де Бройля - это волновой пакет квантового
электромагнитного поля, где электрические и магнитные потоки обладают
квантовыми свойствами. Длина присоединенной волны де Бройля зависит от
скорости и массы (импульса) частицы
«Собственно говоря, постоянной Планка называется коэффициент
пропорциональности ...»
Квантовая физика. И.Е.Иродов. 2001. С.11.
«Электромагнитные постоянные: Элементарный заряд e, Квант
магнитного потока Ф0.»
Физические величины (справочник). 1991. С.1234.
Электромагнитная волна де Бройля представляет
электромагнитный квант, состоящий из кванта электрического потока (заряда) и
кванта магнитного потока, т.е. представляет элементарное электромагнитное
возмущение. Длина волны де Бройля и энергия рассчитываются так же, как у
всех электромагнитных квантов - через электромагнитные постоянные. Фотон, как
и любая движущаяся частица, представляет волну де Бройля. Волны
де Бройля - это реальные физические волны, они могут образовывать
дифракцию и интерференцию. Любые волны - это колебания, поэтому волн без
энергии не бывает.
«Волны - изменения состояния среды (возмущения), распространяющиеся в
этой среде и несущие с собой энергию.»
Физический энциклопедический словарь. ВОЛНЫ.
Так как волны - это возмущения (напряженность), волна
де Бройля представляет присоединенную энергию. Электромагнитная
энергия волны де Бройля для нерелятивистских частиц
«Полная энергия света - это чисто кинетическая энергия, ...»
Фундаментальный курс физики. А.Д.Суханов. 1996.
Т.1. С.121.
«Волны де Бройля - волны, связанные с любой движущейся
микрочастицей, ...»
Физическая энциклопедия. ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ.
Не бывает кинетической энергии без волн де Бройля,
поэтому они связаны с любой движущейся частицей. Волны де Бройля
являются материальной сущностью кинетической энергии. Любая волна обладает
энергией.
«Представление о двойственной корпускулярно-волновой природе частиц
вещества углубляется еще тем, что на частицы вещества переносится связь
между полной энергией частицы и частотой волн де Бройля. Это
свидетельствует о том, что соотношение между энергией и частотой в формуле
имеет характер универсального соотношения, справедливого как для фотонов,
так и для любых других микрочастиц.»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.394.
Т.е. прямая связь между частотой и энергией
свидетельствует о том, что волны де Бройля как для фотонов, так и для
любых других частиц - это волны кинетической энергии, поэтому они
рассчитываются по одной формуле
«В реальном веществе распространение волн всегда сопровождается потерями
(диссипацией) энергии за счет ее перехода в тепло; ...»
Физическая энциклопедия. ВОЛНЫ.
«Одним из важнейших результатов миссий Pioneer и Voyager явилось
открытие так называемой "аномалии Пионеров" - эффекта торможения аппаратов со
временем, природа которого остается неизвестной.»
http://www.cnews.ru
Волны де Бройля иногда интерпретируются как волны
вероятности, но вероятность - это чисто математическое понятие и не имеет
никакого отношения к дифракции и интерференции. Сейчас, когда уже стало
общепризнано, что вакуум - это одна из форм материи, представляющая состояние
квантового поля с наименьшей энергией, отпала необходимость в таких
идеалистических интерпретациях. Интерференция - это перераспределение энергии
колебаний в среде, поэтому только реальные волны в среде могут создавать
дифракцию и интерференцию, что относится и к волнам де Бройля. При этом
волн без энергии не бывает, так как любые волны - это распространяющиеся
колебания, представляющие перекачку в самой среде одного вида энергии в
другой и обратно. При таком физическом процессе всегда происходит потеря
энергии волн (диссипация энергии), которая переходит во внутреннюю энергию
среды. Волны де Бройля, так же как и любые волны, со временем теряют
энергию, которая переходит во внутреннюю энергию вакуума (энергию флуктуаций
вакуума), что наблюдается как торможение тел - эффект "аномалии Пионеров".
Выведена формула диссипации (потери) кинетической энергии за один
период колебания волны де Бройля, с помощью которой можно рассчитывать
космологическое красное смещение и эффект "аномалии Пионеров". Формула
является универсальной и подходит для всех тел и частиц, включая фотоны:
У реальных волн де Бройля (не волн вероятности), так же как и у всех
физических волн, частота колебаний равна
«Присоединенная масса - физическая масса (или момент инерции), которая
присоединяется к массе (или моменту инерции) движущегося в жидкости тела
для количественной характеристики инерции окружающей его жидкой среды. ...
Физический смысл присоединенной массы заключается в том, что если
присоединить к телу, движущемуся в жидкости, дополнительную массу, равную
массе жидкости, увлекаемой телом, то закон его движения в жидкости будет
таким же, как в пустоте. ... Для кругового цилиндра присоединенная масса
равна массе жидкости в объеме цилиндра. ... Для шара присоединенная масса
равна половине массы жидкости в объеме шара ...»
Физическая энциклопедия. ПРИСОЕДИНЕННАЯ МАССА.
Движение тела в идеальной среде такое же, как в
вакууме. Сила действует только при ускорении, а при равномерном движении
торможение отсутствует. Для примера рассмотрим движение безмассового тела,
имеющего форму шара, в идеальной жидкой среде. При таком движении за счет
присоединенной массы тело обладает импульсом (количеством движения).
Кинетическая энергия тела, движущегося со скоростью значительно меньшей
скорости распространения волн в данной среде, равна
Хотя физические свойства полевой и вещественной среды отличаются, в любом
случае движение в среде представляет возмущение и сопровождается
присоединенной волной. Волна де Бройля, сопровождающая частицу, является
присоединенной волной полевого происхождения.