Назад     Главная страница     Оглавление     Далее

ФОТОН, РАДИОВОЛНЫ, НЕЙТРИНО.


Исходные уравнения.

   Итак, вспомним главу о разновидностях решений волнового уравнения. Снова Единая формула всей материи, всех Частиц, всех Полей и всех Квантов нашей Вселенной:

(5-0)

   Здесь  W  – вектор смещения элемента упругого космического гукуума. c - скорость света или скорость движения поперечных волн, определяемая механическими параметрами гукуума. Продольные волны пока не рассматриваются.

   Мы исходим из абсолютно достоверных ([10]) результатов: решения волнового уравнения для смещения, а также физических формул для упругого тела.

   То же самое уравнение (5-0), Единая формула всей материи, всех Частиц, всех Полей и всех Квантов нашей Вселенной, но выраженное в декартовых координатах проекций  Wi  вектора смещения  W

(5-1) ≡ (5-0)

   Wi  – проекции вектора смещения упругого пространства.

   Различные виды решений уравнения (5-1) соответствуют различным видам колебательных процессов. В частности,
а) волны распространяющиеся в бесконечность со скоростью света,
б) волны локализованные, стоячие, вихреобразные.

   Причем этими видами все решения не исчерпываются. Очень вероятно, что некоторые виды локализованных решений могут также распространяться в бесконечность со скоростью близкой к скорости света. И очень вероятно, что многие распространяющиеся в бесконечность волны имеют локализованное строение. Все эти виды колебаний реально существуют во Вселенной, создавая видимое многообразие материальных объектов.

   Более позднее. Появляется предположение, что все существующие в нашем восприятии материальные объекты являются локализованными. В том числе и электромагнитные волны.

    Определение. Одно из решений уравнения (5-1) есть локализованная волна. Это локализованный в пространстве вихреобразный волновой объект - поле напряжений в Гукууме. Основное решение волнового уравнения, которое используется в теории гукуума для описания локализованных волн, это синусоидальные сферические стоячие волны.

   Работаем в сферических координатах:

x = r·sinθ·cosφ,  y = r·sinθ·sinφ,  z = r·cosφ        (5-2)

   Частное решение волнового уравнения, сферические стоячие волны:

(5-3)


   В локализованных колебаниях, соответствующих решению (5-3) на первый взгляд нет не только кругового, нет вообще никакого переноса энергии. Путём небольших преобразований решения легко получить объекты, распространяющиеся со скоростью света.

 Объекты движущиеся со световой скоростью

   Класс 1.  Общая формула для объектов, движущихся со скоростью света (фотонов, нейтрино и прочих):

(5-10)

 

   Правда, предварительная проверка показывает, что формально интеграл энергии по данной формуле не сходится. Но как мы ранее убедились, просто так формально интегрировать нельзя. Обязательно где-то появится "наматывание", которое необходимо учесть. Эту проверку надо будет в будущем провести получше.
   Может быть применимо следующее рассуждение. В момент образования форма фотонов далека от описанной выше формулы. Далее они в процессе полёта постепенно релаксируют к нормальной форме и всё это происходит со световой скоростью. То есть у фотона уже в процессе полёта постепенно отрастает этот "расходящийся как интеграл хвост". Это хвост, несмотря на принципиальную бесконечность его энергии в бесконечном времени, за любое конечное время остаётся не слишком большим в процентном отношении к энергии центра фотона.
   Также возможно, что придётся принимать во внимание космический фон. 

Объекты в цилиндрических координатах. Они тоже могут быть движущимися.

   Класс 4 (дополнительно). Похожая ситуация с чёточной молнией.  Работаем в цилиндрических координатах:

     x = ρ·cosφ,   y = ρ·sinφ,   z = z ;                     (5-16)

   Основное решение, имеющее физический смысл, или Гипотетическая формула объектов типа чёточной молнии (в цилиндрических координатах) имеет вид:

(5-17)
 

Здесь Wi – компоненты вектора смещения элемента упругого космического гукуума. 

   Это решение математически должно представлять собой подобие бесконечной гирлянды сосисок вдоль оси  Z . И если оно физически осуществимо, то весьма вероятно, что этот объект окажется Чёточной молнией.  Некоторый анализ этого решения сделан, здесь он не приводится. Интегралы энергии сходятся (в пересчете на одну сосиску). Но изложение его мы откладываем на будущее.

   В дополнение над цилиндрическим решением наверняка можно провести работу как и над сферическим. То есть аналогично найти те три типа решений, и соответствующих им объектов, которые порождает решение волнового уравнения в цилиндрических координатах. В цилиндрическом решении можно использовать переменные (z±ωt) и (ρ±ωt):

и

 

 Каков физический смысл полученных формул, пока гадать не будем. Где тут фотоны, где нейтрино, где другие объекты, движущиеся со скоростью света. Это дело будущего.


 Процессы в которых рождаются фотоны.

   Исходя из физических соображений и здравого смысла, можно предположить следующее.
1)  Существуют различные процессы, при которых образуются Фотоны или Нейтрино. И фотоны и нейтрино каждый раз образуются различные (в начальный момент) по свойствам и форме. И не только фотоны и нейтрино, но и возможны другие частицы, даже пока не известные. Примерами таких процессов являются:
- Аннигиляция частица + античастица, когда "распрямляются" сразу все витки локализованных волновых образований (т.е.частиц). В главе про антиматерию смысл этой фразы будет уточнён.
- Переход электрона в атоме с одного уровня на другой, когда, образно говоря, "распрямляются" отдельные витки локализованных волновых образований (т.е.частиц). В этом числе могут "распрямляться" витки каких-то временных, переходных состояний частиц. Это предмет будущих исследований.
- Колебания электрического тока в излучающих антеннах, когда фотоны генерируются электромагнитным полем.
- Взаимодействия высокоэнергетичных частиц с излучением нейтрино и прочих объектов.
- Распад короткоживущих частиц.

2) Фотоны могут иметь различную форму при своём образовании. Так, фотоны, образующиеся при внутриатомных процессах или при аннигиляции могут отличаться высокой компактностью и однонаправленным движением. А вот фотоны из радио-диапазона могут быть сферически распространяющимися, с быстрым убыванием интенсивности. Что мы и повседневно наблюдаем в телефонной связи и радиосвязи. Возможность других форм будет установлена нынешним молодым поколением учёных.
3) Учитывая, что фотоны, возникающие в процессах аннигиляции, образуются при "распрямлении" локализованных вращающихся волновых слоёв, возможно что результирующая амплитуда колебаний складывается из амплитуд слоёв, которые чередуются по направлению вращения. Тут надо подумать, эти разнонаправленные слои - они слагаются между собой и потом летят в одну сторону, или сразу летят в разные стороны?! Да, собственно и античастицы нуждаются в серьёзном мысленном анализе. А вдруг при столкновении частиц с античастицами, все "положительно направленные" (в смысле вращения, по правилу буравчика) слои от обеих частиц летят в одну сторону, а "отрицательно направленные" от обеих частиц летят в другую сторону? Или они сначала суммируются между собой, а потом уже каждая сумма летит в разные стороны?
4) Учитывая, что фотоны, образующиеся в процессах аннигиляции образуются при "распрямлении" локализованных вращающихся волновых слоёв, которые убывают (по амплитуде) с номером (расстоянием от оси вращения), можно предположить, что иногда, а может быть и всегда, Фотоны имеют вид волновых пелетонов, амплитуда колебаний в которых распределена (на значительных расстояниях) приблизительно типо как 1/
r , где r - расстояние от "сердцевины" фотона.  Вот так. Здесь сидит и волновая и корпускулярная сущность фотона.
5) Фотон, в отличие от элементарных частиц, не является чем-то однозначным, повторяющимся и стабильным. Каждый фотон имеет дату своего рождения и дату смерти - когда его обнаружат. Спектр возможных энергий фотонов непрерывен и зависит от разницы в энергиях взаимодействующих частиц или энергетических уровней.
   Кто-то на форуме задал вопрос: вот фотон улетает от нас в черную бесконечность пространства. И его теперь никто и никогда не увидит. Так он есть или его уже нет? И не улетят ли таким образом все фотоны? Ответ таков. В этот момент из бесконечности откуда-то из другого места прилетает такой же фотон, поэтому беспокоиться нам не о чем. Равновесие в бесконечной вселенной установилось за всю предыдущую минус - бесконечную её историю. А есть фотон или его нет в какой-то точке пространства мы не знаем пока его не обнаружим. Но как только мы его обнаружим, тут его уже и нет.
6) НЕЙТРИНО, по всей вероятности, являются также разновидностью этого же класса объектов. Пока неизвестно, в чём их общность (кроме скорости распространения), а в чём их различие.  Это также будет установлено нынешним молодым поколением учёных.

 

Рождение фотонов в процессе аннигиляции.

   Теория распространения волн в трёхмерной упругой среде, которую нам предлагают учебники, сообщает, что если начальным состоянием было локализованное возмущение, то далее оно распространяется как сферическая волна. Причём с резко обозначенным началом и концом, без "последействия" (то есть без затухания, в отличие от плоских волн). Однако затухания нет и в одномерном случае.
        

 

   Классическое изложение распространения начального возмущения в области Т0 проиллюстрировано на рисунках 73 и 74 (учебник Тихонова - Самарского). Не следует слишком вникать во все приведенные обозначения.  То есть:
1) Сперва начальное возмущение из области
Т0 (Рис.73) не доходит до точки M0 , и в этой точке возмущения нет.
2) Затем начальное возмущение таки доходит до точки
M0 , и в этой точке возмущение появляется.
3) По прошествии некоторого времени до точки
M0 доходит уже задняя граница начального возмущения и в этот момент точке M0  возмущение полностью прекращается.  Эта часть достаточно убедительна.
    Но далее делается как бы общий вывод, что начальное возмущение, расположенное в области
Т0 , будет обязательно распространяться сферическим образом (Рис.74), убывая по интенсивности, и как бы с течением времени, в будущем пересечёт каждую точку пространства. Думается, что эта часть теории недостаточно конкретизирована. Вот почему.
   Мы имеем дело с физикой и математикой с одной стороны и с реальностью с другой стороны. В реальности нередко возможно то, что не всегда возможно в чистой математике. Про чистую физику тему лучше не затрагивать. В излагаемой теории волн предполагается, что начальное возмущение в области
Т0 ненулевое как по величине, так и по производной во всех направлениях.  В этом случае всё правильно. Но в ситуации с зарождением фотона картина иная. Предположим, что два фотона образуются при взаимодействии (столкновении) частицы и античастицы. Мы пока не вдаёмся в строгое изложение сущности антиматерии по теории упругой вселенной, откладывая это на будущее, как и множество других разделов физики. Чисто рабочая модель такая: сталкиваются две элементарные частицы, одна из которых, типо по правилу буравчика закручена в одну сторону, а вторая - типо в другую. Возможны и другие визуализации. Что представляет из себя этот процесс? Этот процесс состоит в том, что локализованные волны каждой из этих двух частиц, находящиеся в некотором роде в противофазе, внезапно взаимодействуют и всё их движение из кругового превращается в линейное. Практически мгновенно. Образуются два фотона, которые разлетаются строго по одной прямой в разные стороны. И практически каждый из этих фотонов имеет поляризацию в одном направлении, если вообще имеет смысл говорить о поляризации только одного фотона, предположительно - вдоль оси вращения бывшей частицы.  В начальный момент имеются следующие начальные условия. Есть начальное возмущение, которое занимает некоторую область пространства. Для простоты наблюдаем только один фотон из двух разлетающихся в разные стороны. И есть начальная производная этого возмущения, скорость его распространения, которая для всего возмущения направлена строго по прямой. То есть в одном направлении. Никакого разброса по сторонам. Да и математика не позволяет особо выбирать, строгие квантовые законы не позволяют особо произвольно расползаться, кто куда хочет. Таким образом, вместо трёхмерной модели распространения возмущения, изображенной на рис.74 мы получаем вполне одномерную модель! То есть, весьма вероятно, что модель фотона с достаточной степенью правдоподобия описывается одномерным волновым уравнением.

   Wtt - c2W = 0 ,

   где W = W(x,t) - смещение в точке среды, с - скорость света.
   А как известно, решение одномерного волнового уравнения сохраняет свою изначальную форму при движении. Решение одномерного волнового уравнения имеет вид:

   W(x,t) = f1(x-ct) + f2(x+ct) ,

   где f1 и f2  определяются начальными условиями и f1 относится к одному фотону из двух разлетающихся, а f2  относится ко второму фотону.
   То есть мы приходим к выводу, что решение одномерного волнового уравнения, в некотором роде как раз и описывает возникновение двух фотонов при аннигиляции частицы и античастицы. Это не притягивание за уши, популярное среди физиков, это внесение некоторого дополнительного иллюстративного смысла в давно известное решение элементарного одномерного волнового уравнения. Вот так-с. И далее (с достаточной точностью) эти фотоны движутся практически сохраняя свою первоначальную форму, насколько им позволяют встречающиеся на пути их собратья, фотоны космического фона. Где-то здесь рождается легенда и "запутанных" фотонах.

 Красное смещение. Гипотеза.

   В момент образования форма фотонов очень далека от описанной выше формулы. Далее фотоны в процессе полёта, возможно, постепенно релаксируют к некоторой нормальной форме. То есть у фотона уже в процессе полёта постепенно отрастает некоторый хвост, который становится всё длиннее и длиннее. Это хвост, несмотря на принципиальную бесконечность его энергии в бесконечном времени, за любое конечное время остаётся не слишком большим в процентном отношении к энергии центра фотона. То есть фотоны во всё время полёта остаются с конечной, изначально заданной энергией. Вдобавок, если энергия для отрастания хвоста берётся у самого фотона, то энергия центральной части фотона медленно убывает. Возможно, что в этом феномене, расплывании фотона в полёте, и есть причина космического "красного смещения".

 

Вероятные формы фотонов и нейтрино.

   Фотоны, возможно, могут иметь различную форму при своём образовании. Так, фотоны, образующиеся при внутриатомных процессах или при аннигиляции могут отличаться высокой компактностью и однонаправленным движением. Возможность других форм будет установлена нынешним молодым поколением учёных.
Возможные формы фотонов или нейтрино:

(18-5)   (18-6)  (18-7)   (18-8)   (18-9)

 

   Учитывая, что фотоны, возникающие в процессах аннигиляции, образуются при "распрямлении" локализованных вращающихся волновых слоёв, возможно что результирующая амплитуда колебаний складывается из амплитуд слоёв, которые чередуются по направлению вращения. Тут надо подумать, эти разнонаправленные слои - они слагаются между собой и потом летят в одну сторону, или сразу летят в разные стороны?! Да, собственно и античастицы нуждаются в серьёзном мысленном анализе. А вдруг при столкновении частиц с античастицами, все "положительно направленные" (в смысле вращения, по правилу буравчика) слои от обеих частиц летят в одну сторону, а "отрицательно направленные" от обеих частиц летят в другую сторону? Или они сначала суммируются между собой, а потом уже каждая сумма летит в разные стороны?

   Учитывая, что фотоны, образующиеся в процессах аннигиляции образуются при "распрямлении" локализованных вращающихся волновых слоёв, которые убывают (по амплитуде) с номером (расстоянием от оси вращения), можно предположить, что иногда, а может быть и всегда, фотоны имеют вид волновых пелетонов, амплитуда колебаний в которых распределена (на значительных расстояниях) приблизительно типо как 1/r , где r - расстояние от "сердцевины" фотона. Вот так. Здесь сидит и волновая и корпускулярная сущность фотона.

   Фотон, в отличие от элементарных частиц, не является чем-то однозначным, повторяющимся и стабильным. Каждый фотон имеет дату своего рождения и дату смерти - когда его обнаружат. Спектр возможных энергий фотонов непрерывен и зависит от разницы в энергиях взаимодействующих частиц или энергетических уровней.

 

Равновесие во вселенной.

   Ну а существуют ли обратные процессы столкновения фотонов и превращения их снова в элементарные частицы? - Вероятно, что да. Однозначно: да. В этом и состоит вселенское подвижное равновесие. Эти фотоны рано или поздно удачно столкнутся (опять: возможно при тройных столкновениях, с участием нейтрино и других частиц, пусть редко, никто вселенную и не торопит).

   Таким образом и реализуется процесс равновесия между количеством фотонов и количеством нейтронов во всей вселенной. (См. главу о чёрных дырах). Стоит только перенакопиться нейтронам, как они начинают сгущаться вокруг некоторых центров с целью сжаться в чёрную дыру. Но, увы, этому быть не суждено. Ибо они в большинстве своём сгорят и превратятся в фотоны. Которые будут бестолково летать по вселенной и снова где-то однажды столкнутся, образуя пару нейтронов.

 

Назад    Главная страница     Оглавление     Далее

Страница размещена на сайте в мае 2005 года

 

--- ---

--- ---

--- ---

*******

Яндекс.Метрика

--- ---LiveInternet---