О Распространении Света И Структуре Материи

         О распространении света и структуре материи

некоторые следствия

Островский М.К.

1. О распространении света и структуре материи

Используемые в дальнейшем основные исходные сведения:

1. Волновое уравнение, вытекающее из уравнений Максвелла и решения которого описывают распространение электромагнитных полей в пространстве со временем, для вакуума имеет вид:

          D U(r,t) – (1/  * (Utt (r,t) = 0,

где:  D =      -----    +      -----    +      -----      ,               (1)

с - скорость света в вакууме

Согласно (1) электромагнитные возмущения U(r,t)  распространяются в вакууме со скоростью с.

Скорость - величина , не инвариантная относительно преобразований Галилея, поэтому (1) имеет место лишь при выполнении определенных, подлежащих установлению, условий. Те из условий, которые рассматривались в своё время,  вместе с соответствующими комментариями приведены в 2.1-2.4.

Примечание 1.

Более  полный учет опытно-экспериментального материала, относящегося к  электромагнитным процессам ( в том числе  оптическим), указывает на необходимость корректировки сложившихся представлений о сущности этих процессов и следствий из них ( в том числе уравнения (1.1). В частности , вместо представления о постоянстве скорости света в вакууме, правильнее было бы перейти к представлению о постоянстве времени  распространения света (Электромагнитного импульса- ЭМИ) от источника к приемнику  при заданном начальном  расстоянии между ними, независимо от движения источника, что отвечало бы более точному отображению и описанию реальности. В случае необходимости можно привести соответствующее разъяснение по этому поводу. Учитывая, что основной смысл излагаемого может быть раскрыт и без привлечения упомянутого обстоятельства, в дальнейшем  оно в целях аргументации не используется.

2.2.1 . Гипотеза Ритца («баллистическая гипотеза») – скорость света в вакууме  равна с  относительно источника света- несостоятельна. Отброшена в соответствии с результатами  наблюдений де- Ситтера ( отсутствие эффекта возникновения  «звезд-призраков» при при наблюдении двойных звезд.).

2.2.  Гипотеза « светоносного эфира» - скорость света в вакууме равна с относительно эфира -  отброшена на основании результатов эксперимента Майкельсона – Морли  и многочисленных последующих экспериментов по обнаружению эфира, давших отрицательный результат.

2.3. Гипотеза : скорость света в вакууме равна с  именно относительно приемника света (независимо от движения  источника).

Отброшена на основании рассуждений, в которых были использованы представления о механизме распространения света, противоречившие уже  имевшимся на момент обсуждения проблемы опытно- экспериментальным данным, то есть на основании ошибочных рассуждений.

2.4. Гипотеза специальной теории относительности (СТО) : скорость света в вакууме (имеется в виду скорость одного и того же светового сигнала) равна  с  во всех инерциальных системах отсчета (ИСО).

Условием инвариантности скорости света при переходе от одной ИСО к другой является справедливость преобразований Лоренца координат – времени вместо преобразований Галилея. Из СТО также следует:  скорость света в вакууме – максимальная скорость в природе.

3. О принятой в настоящее время трактовке решений уравнения (1)  (для электромагнитных полей).

Для точечного источника общее решение уравнения (1), как известно, содержит как сходящиеся, так и расходящиеся волны ( уравнение (1) – однородное, то есть сам источник из области рассмотрения уравнения «вырезается»).

Согласно принятой в настоящее время трактовке, сходящиеся волны отбрасываются как не  имеющие физического смысла;

при этом считается, что микрообъект  (МО) может быть источником только расходящихся волн.

4. Из опытно-экспериментального материала о характере распространения и природе световых сигналов (электромагнитных импульсов (ЭМИ)), не нашедшего отражения в подходах к решению проблемы скорости света:

4.1       давно известный факт:  засветка тканей, красок, других материалов происходит поточечно; общая картина засветки – набор всех отдельно засвеченных точек;

4.2        процессы  образования интерференционных, дифракционных картин, фотоизображений носят такой же характер;

4.3           фотоэффект; энергия и импульс от ЭМИ передаются каждому микрообъекту (МО)  по отдельности, практически мгновенно во времени и определенными конечными порциями;

4.4       опыт Боте: кванты рентгеновского излучения попадают каждый раз только в какой-то один из нескольких симметрично (или другим образом)  расположенных относительно источника излучения приемников (счётчиков Гейгера).

Анализ содержания приведенных исходных сведений

Из 1., 2,1., 2.2.,4. следует справедливость гипотезы  из 2.3. : скорость света в вакууме равна с  именно относительно приёмника светового сигнала ( независимо от движения источника), и,  поэтому, система отсчета, связанная с приемником, является выделенной, по отношению к регистрируемому световому сигналу,  из всех ИСО.

Примечание 2.

Так как экспериментально значение скорости света определялось для ограниченного диапазона расстояний (и не только расстояний), в общем случае правильнее было бы говорить о независимости, в пределах точности эксперимента, времени распространения принимаемого светового сигнала от движения источника для заданного  расстояния от источника до приёмника. В предлагаемом ниже эксперименте предлагается не выходить за пределы уже  использовавшегося  диапазона параметров экспериментов, поэтому в дальнейшем факт его ограниченности упоминаться не будет.

Из 4. также следует, что микрообъекы, входящие в системы отсчета (СО), в которых принимается световой сигнал, локализуют (фокусируют) световой импульс, откуда следует естественный вывод:                                                              

микрообъекты ( в том числе электроны) имеют сложную структуру, включающую центральную область (ЦО) и периферическую область (ПО), пространственно неограниченную и ведущуу себя, по отношению к распространяющимся в ней ЭМИ, подобно линзе, фокусирующей ЭМИ в ЦО.

Примечание 3.

Содержание и пределы пространственной неограниченности, предположения о структуре, динамике и других свойствах ЦО и ПО должны основываться на опытно-экспериментальных данных;  варианты их конкретизации и возможные следствия из этого здесь не рассматриваются.

Отсюда  исходная общая  (не детализированная)  схема распространения ЭМИ в простейших  условиях: ЭМИ, пришедший в ЦО одного микрообъекта, рассеивается этой ЦО в ПО другого микрообъекта, и эта ПО фокусирует полученный ЭМИ  в свою ЦО  и так далее.

Предлагаемая модель имеет общий характер, и, по мере согласования с имеющимся и могущим появиться в дальнейшем опытно-экспериментальным материалом, должна  обогащаться, уточняться, конкретизироваться и детализироваться.

         К      возникновению      представления  о    МО,     как    о         точечных,   приводит наблюдаемое  поведение  ЦО  при   неполном   или   неадекватном   учёте информации о наблюдаемых явлениях.                                                      

Согласно вышесказанному  элементарные (одиночные) ЭМИ являются сходящимися. В соответствии с 1.1., 4.1.-4.4. нефизическими, вопреки принятой в настоящее время точке зрения,     являются   именно расходящиеся в вакууме волны от точечных источников.                                                             

Локализация расходящейся волны на МО возможна лишь в результате  практически мгновенного «схлопывания» (коллапса) образований  (например сферических электромагнитных волн), могущих иметь, в принципе, как угодно большие пространственные размеры, что уже противоречит положениям  пункта 2.4. (то есть СТО), так как допускает возможность сверхсветовых скоростей. Вытекающая из 4.1.- 4.4. связанность каждого светового сигнала с конкретным МО совершенно  не совместима с постулируемым  СТО  равноправием  всех  ИСО  относительно,  например, скорости  распространения  конкретных световых импульсов, так как указанное равноправие предполагает, что  световые волны распространяются в некоем «вакууме» и до момента регистрации в какой-либо из ИСО совершенно ни с одной из них не связаны.                                                 

Являясь следствиями из опытно-экспериментальных данных, сформулированные  утверждения о структуре материи и связанных с ней общих особенностях процессов  распространения ЭМИ обуславливают необходимость внесения коренных изменений   в  основополагающие представления о физической картине мира и следствия из них.  Одновременно значимость этих утверждений делает обоснованным  и использование любых способов доказательства их справедливости,  облегчающих их понимание и исключающих возможность их отрицания.                                                          

К таким способам относится и описываемый в п.2. контрольный эксперимент (КЭ), позволяющий прямым и непосредственным способом убедиться в справедливости имеющей основополагающий характер гипотезы из 2.3.

                                                      ПРИЛОЖЕНИЕ  1.

                       Некоторые   следствия

       ( о некоторых возможных приложениях )

Переход к новым представлениям о структуре материи  одновременно означает, наряду с пересмотром ряда фундаментальных понятий и представлений, переход к намного более разнообразным и богатым свойствам ее структурных составляющих, чем прежде.

Использование новых  представлений в сочетании с вытекающими из них и согласованными  с опытно – экспериментальными данными обновленными моделями структурных составляющих материи позволяют, в частности, расширить круг решаемых задач и провести  ревизию ранее полученных результатов. Иллюстрация к сказанному – приводимые  ниже  примеры.

Их дополнительной особенностью является то, что, с одной стороны, реализация результатов  решения перечисляемых  проблем и задач может имеь очень существенную практическую  отдачу, а с другой, - эти проблемы  или  ещё  не ставились, или, в рамках прежних  представлений,  считаются практически исчерпывающим образом проработанными и не обещающими никакой заметной  дополнительной  практической  отдачи.

Кроме того, затрагиваемые в приводимых примерах проблемы в результате предварительной проработки подведены под стадии теоретических проработок, экспериментального исследования и проверки, и детализации действий по реализации.

Примеры  возможных приложений.

1. Закономерности радиоактивного распада  (комментарий:  предлагаются способы проверки справедливости существующей формулировки  закона  и его корректировки в случае необходимости;

основания: упущения различного рода при установлении закона;

 одно  из основных упущений: упрощённые  представления о структуре  микрообъектов и процессах  распада ( при используемом подходе закон считается  установленным, а уточнению могут подлежать лишь значения постоянных распада);

предлагаются  новые модели распада и способы исследования различных видов  распада (с учётом, в том числе, и имевших место ранее упущений).

Следующие  примеры  приводятся  без комментариев.

1. О структуре  атомных ядер.
2. Рассмотрение возможности влияния на ядерные процессы,  на ход  ядерных превращений  в этих процессах,  на состав конечных продуктов  и т.д.
3. Рассмотрение возможности расширения элементной  и сырьевой базы ядерной энергетики.
4. Новые подходы к проблеме синтеза для легких элементов.
5. Динамика переходных процессов  с участием МО,  в том числе  процессов распада МО;  методы исследования.
6. Формирование  потоков  МО  с требуемыми  свойствами.
7. Использование  ожидаемых результатов  в науке, технике, медицине (например, диагностика и лечение заболеваний, в том числе онкологических).

Приведенный список затрагивает содержание части имеющихся наработок и может быть существенно расширен.

Предлагаемая тематика включает новые, до сих пор не ставившиеся задачи, или подходы к уже рассматривавшимся  (или рассматриваемым) задачам, отличные от использовавшихся. К ним относится замечание, сделанное перед Примерами.

Область приложения имеющихся наработок затрагивает, помимо вопросов структуры материи, содержание физики вообще, в том числе вопросы, относящиеся к энергии, различным физическим процессам, свойствам материалов, информатике и так далее.

                                                                             ПРИЛОЖЕНИЕ  2

                   О  распространении   света

(контрольный  эксперимент)

Цель эксперимента – проверка гипотезы  2.3.:

скорость света в вакууме равна  с  относительно  именно приёмника,  независимо от движения  источника.

                          Содержание  эксперимента

Измеряется время прохождения светового сигнала от неподвижного  источника света  до движущейся  относительно него отражающей плоскости ( зеркала)  и обратно и  сравнивается  со значением времени, расчитанного  для такого же процесса  в соответствии  с СТО.

        Схема установки  и проведения  эксперимента представлены на рис. 1, где :

S*- неподвижный источник света;

S*x  - ось  связанной  с ним системы отсчета;

F    -  отражающая плоскость (зеркало), перпендикулярная оси и движущаяся вдоль неё со скоростью u ( от источника; при движении к источнику берём скорость  -u );

F, F` - положения зеркала: начальное и в момент отражения луча соответственно;

А`-  точка отражения луча от зеркала;

Р  - приёмник  отраженного сигнала;

t`  - время распространения луча от источника S* до точки А`;

L – расстояние от S* до F  вмомент времени t=0,  t=8 –момент испускания сигнала из точки  S*.

                                L`=L+V*t`

                         L                        

                                                         V                                           V

P

                                                                                           A`

                                                                                                                      x

S*                                               

                                                       F                                  F`

                                                Рис.  1                                          

Обсуждение ожидаемых результатов эксперимента и возможностей реализации его различных вариантов.

Пусть tэ - экспериментально определённое время распространения светового луча от источника S* до зеркала F и обратно. Время, рассчитанное для этого процесса согласно СТО, - tCT0 = 2L/(с-u),                               (1)

с - скорость света.

      Автор считает, что, в пределах точности эксперимента, tэ должно быть равно tг - значению времени, рассчитанному в соответствии с гипотезой, и в любом случае не должно быть равно tcтo (должно быть: tэ< tCT0         (2) ).

Согласно гипотезе, удобной для анализа будет следующая схема данного процесса: первая стадия - распространение сигнала от источника S* к зеркалу F' со скоростью с относительно зеркала F';

вторая стадия - распространение отраженного от зеркала F' сигнала к приёмнику Р со скоростью с относительно приёмника Р.

Для указанной схемы                         tг = (L/c)·(2+u /с)           (3)

Из выражения для tг и из (1) следует:

Δt = tCT0- tг = 2L/(с-u) - (L/c)·(2+u/c) = (Lu/с2)*((с+u)/(с-u)),    (4)

откуда:

Δt = Lu/c2,                      при u/с<<1,            (5)

и, например, tэ = tг = 0,015 tCT0,              при u/с = 0,99.          (6)

Из (2) следовал бы неопровержимый вывод об ошибочности СТО.

Кроме того, выполнение (4)-(6) свидетельствовало бы в пользу справедливости гипотезы .

Некоторые оценки. О возможностях реализации.

Случай u/с <<1: из Δt = Lu/с2 , получаем: Lu = с2Δt.

Для Δt≈10-10сек, Lu ≈10-10с2 сек ≈107м2/сек. Например, при u = 103м/сек (не слишком удобное для реализации механическими способами значение), L≈ 104м (то же замечание что и для u). Согласно (4) Δt возрастает при u/с—>1.

Для u/с = 0,99, L = 10м, например, получим: tCT0 = 6.7·10-6сек, tг = 10-7сек. Измерение tг и определение Δt в этом случае не являлось бы проблемой.

Если при осуществлении эксперимента по предлагаемой схеме возникнут существенные затруднения технического (в том числе метрологического ) характера, могут быть предложены другие, из ряда имеющихся, схемы и варианты контрольных экспериментов. Среди них имеются и сводящиеся к измерению величин первого порядка малости по u/с.