Лекция для специалистов «сколково»




НазваниеЛекция для специалистов «сколково»
страница1/5
Дата публикации10.05.2013
Размер0.55 Mb.
ТипЛекция
litcey.ru > Астрономия > Лекция
  1   2   3   4   5


Канарёв Ф.М.
ВТОРАЯ ЛЕКЦИЯ ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТОВ «СКОЛКОВО»
ФОТОН
Анонс. Вторая лекция посвящается самому загадочному творению Природы – фотону. Понятие фотон появилось недавно, а до этого человек воспринимал лишь узкую полосу света, излучаемого Солнцем. Потом было установлено, что Солнце излучает и невидимую часть (рис. 1). Главные показатели излучений: длина волны и частота изменяются в интервале 16-ти порядков. Современная наука об излучениях уже носит обобщающий характер и позволяет рассчитывать все его показатели. Неожиданным оказалось то, что наше Солнышко за время своей жизни излучило в световом диапазоне такое количество фотонов, суммарная масса которых равна массе современного Солнца. Невероятный результат, убедительно доказывающий существование в Природе неисчерпаемого источника энергии. Но ортодоксальные физика и химия ХХ века оказались бессильны понять физическую сущность этого источника и, тем более, показать, как можно заставить работать этот источник на благо человека. Новая теория микромира не только детально описывает неисчерпаемый источник энергии, но и уже привела к разработке технических устройств, которые, образно говоря, черпают эту энергию.
^ 1. Вводная часть
Фотон – главный участник всех процессов и явлений микромира. История формирования научных представлений о фотоне ещё не написана и не скоро будет написана, так как из всех своих изобретений человек стремился создавать, прежде всего, оружие защиты или нападения. Не избежал этой участи и фотон. Американцы объявили в Интернете три года назад о том, что разработали самый мощный в мире лазер, оборудование которого занимает площадь, равную площади футбольного поля. Наши военные подобных заявлений не делают. Но телевидение иногда показывает исторические сюжеты о достижениях советских учёных.

В начале 80-х годов американский президент Рейган блефовал о способностях американцев вести звёздные войны, а Советский Союз без блефа сделал первую попытку вывести такое оружие на земную орбиту. С тех пор страсти постепенно улеглись, но обе стороны продолжали интенсивные исследования в этом направлении. Их результаты заметны и понятны только специалистам. Диктор парада на Красной площади в честь 65-ой годовщины победы над фашизмом, буднично сообщил: «По Красной площади идут мобильные системы ПРО Москвы». Но НАТОвцам этого мало. Они доводят до абсурда свои шизофренические идеи о ПРО для Европы. Наш Президент тактично указал им, что нам не нужна новая эскалация напряжённости, но натовские шизофреники не унимаются. Это вынудило министра Обороны нашего Отечества заявить о создании в России Космических войск.

Лазерное оружие было создано методом проб и ошибок при полном отсутствии теории фотона. Теперь она есть и специалисту, владеющему этой теорией, прозрачно видны и понятны физико-химические процессы, управляющие рождением и самофокусировкой фотонов с фантастическими уже реализованными возможностями. Военные физики и химики довели скорость ракеты «Искандер» до скорости больше скорости пули, полагая, что это - результат реализации давления газов в камере сгорания двигателя этой ракеты. Не будем потешиться над такой точкой зрения, но отметим, что истинными ускорителями ракеты «Искандер» являются фотоны и мы готовы прочесть детальнейшую лекцию на эту тему, когда в Сколково будут отделы исследований для военных. Иногда фотоны демонстрируют свои возможности помимо нашей воли и формируют загадки недоступные для понимания носителей ортодоксальных знаний, которые они продолжают забиваться в головы учащейся молодёжи, калеча её интеллект.

Одним из самых загадочных деяний фотонов является выброс второго блока СШГ весом более 2000 тонн на высоту 14м. Этим своим действием фотоны ярко показали, что ортодоксальная физика и химия - разбитые корыта и мы убедительно покажем это на примере анализа причин катастрофы на СШГ. Мы не будем заострять внимание на службе фотонов военным, но аварию на СШГ опишем подробно в последующих лекциях.

В ХХ веке считалось, что электромагнитное излучение формируется электромагнитными волнами Максвелла, состоящими из двух взаимно перпендикулярных синусоид, описывающих изменение напряжённостей электрического Е и магнитного Н полей (рис. 2). Однако, новые экспериментальные данные поставили такую структуру излучения под сомнение, так как она не позволяла получать ответы на многие вопросы, формирующие излучение. Поэтому пришлось вернуться к идее индийского учёного Бозе, который предположил в 1924 году, что излучаемое электромагнитное поле представляет собой совокупность фотонов, которую он назвал идеальным фотонным газом.

Английский учёный Алан Холден представил совокупность фотонов, формирующих волну, в виде шариков (рис. 3). В результате возникла задача выявления внутренней структуры шариков, формирующих такую волну. Но эта задача оказалась достаточно сложной.



Рис. 2. Схема электромагнитной волны


Рис. 3. Схема фотонной волны длиною
Тем не менее, она была решена российской наукой и мы проследим последовательность её решения. Необходимость знания этой последовательности обусловлена тем, что на ней базируется вся последующая информация о формировании и поведении обитателей микромира. Поэтому изучению теории фотона надо уделить особое внимание. Её математическое содержание многократно проще математических теорий электромагнитного излучения, господствовавших в ХХ веке. Однако, образное представление физической сути, содержащейся в математических символах новой теории фотона, сложнее.

В XX веке мало уделялось внимания пониманию физической сути излучений, поэтому сформировались условия, при которых математическое описание было поставлено на первое место. Мы же на первое место ставим формирование физических представлений о структурах и поведении обитателей микромира при их взаимодействиях, а математическое описание – на второе место.

Вполне естественно, что последовательность познания структуры фотона надо базировать на давно известных математических моделях, которые описывают его поведение в различных экспериментах. Поскольку фотонную волну (рис. 3) формируют корпускулы - фотоны, то теория, которая описывает их корпускулярные свойства, названа корпускулярной теорией фотона.
^ 2.2. Корпускулярная теория фотона
Фотон – локализованное (ограниченное) в пространстве образование, которое переносит энергию и информацию. Всё, что мы видим на этой странице, приносят в наши глаза фотоны. Мы хорошо различаем контуры букв, запятые, точки. Это значит, что каждый фотон из их совокупности, несущей в наши глаза образы, например, точек, должен иметь размер значительно меньше точки. Тогда их совокупность передаст чёткую информацию об объекте, от которого они отразились. Установлено, что количество фотонов, посылаемых настольной лампой мощностью 100 Ватт на каждый квадратный сантиметр стола, превышает в секунду.

Известно, что длина волны световых фотонов изменяется в интервале . Это значит, что размер каждого светового фотона, примерно, в 10000 раз меньше миллиметра. Он остаётся пока самым загадочным творением Природы. Долго не удавалось раскрыть структуру фотона путем анализа необозримой экспериментальной информации о его поведении с помощью физических теорий, существовавших в ХХ веке. Главная причина такого состояния, как мы сейчас увидим, заключалась в том, что в реальной действительности фотон ведет себя в рамках аксиомы Единства пространства - материи - времени, а физики пытались анализировать его поведение с помощью теорий, которые работают за рамками этой аксиомы.

Начнем с анализа математических моделей, которые описывают основные характеристики фотонов, установленные экспериментально. Первыми из них являются математические модели, определяющие их энергию.

В математическую модель для определения энергии фотона , входят: масса фотона и постоянная скорость его прямолинейного движения в пространстве, равная скорости света - первой константе, описывающей поведение фотонов.
. (1)
В соответствии с законами классической физики, а точнее, классической механики, кинетическая энергия тела, движущегося прямолинейно с постоянной скоростью , равна

. (2)
Причина различий в математических моделях (1) и (2) проясняется, если предположить, что фотон имеет форму кольца, которое движется прямолинейно и вращается так, что поступательные и окружные скорости его точек равны (рис. 4, а).

Рис. 4. Схемы: а) качения кольца; b) волны
Так как в прямолинейном движении кольца с радиусом относительно системы отсчета ХОУ (рис. 4) со скоростью и во вращательном движении относительно геометрического центра с угловой скоростью (частотой) скорость любой точки кольца равна , то сумма кинетических энергий прямолинейного и вращательного движений кольца равна

. (3)
Обращаем внимание на тот факт, что в формуле (3) - момент инерции кольца, а - угловая скорость или угловая частота вращения кольца (рис. 4, а).

Следующее важное уточнение заключается в том, что - момент инерции кольца, не имеющего размера в поперечном сечении. Фактически это момент инерции окружности. Но так как окружность имеет только геометрический размер и не является материальным телом, то окружность, имеющую массу, назвали кольцом. Поэтому, в дальнейшем под понятием материальная окружность мы будем понимать кольцо, не имеющее размера в поперечном сечении, и назовём его базовым кольцом.

Итак, первый этап анализа показывает, что фотон представляет собой в первом приближении кольцо. Однако, этого мало, чтобы такую информацию считать соответствующей реальности. Нужны дополнительные доказательства. Они следуют из второй математической модели, определяющей энергию фотона. Она постулирована Максом Планком в 1900г.

, (4)
где - постоянная Планка – вторая константа, определяющая энергию единичного фотона; - линейная частота фотона.

Известно, что угловая и линейная частоты, связаны зависимостью
. (5)
Линейная частота следует из периода волны и связана с ним зависимостью (рис. 4, b)

. (6)
На рис. 4, b видно, что если фотон – волна длиною , то скорость его прямолинейного движения определяется зависимостью
. (7)
Таким образом, из приведенного анализа следует, что фотон - это частица и волна одновременно. Эту совокупность свойств фотоны проявляют и в явлениях дифракции и интерференции, формируя у нас загадочные представления об их поведении. Дальше мы раскроем эту загадку, а сейчас обратим внимание на то, что формулы (1), (3) и (4) отражают явные корпускулярные свойства фотона, но присутствие в формуле (4) линейной частоты , вместо угловой - , указывает на то, что фотон, являясь частицей, описывает в движении волну (рис. 4, b). Для нас это пока странное движение, но дальше мы познакомимся с ним в деталях.

Анализируя соотношения (1) и (4), видим, что:
; (8)
. (9)
Обратим внимание на размерность константы Планка (9). Строго говоря, эта размерность не содержит ясного физического смысла. Если бы она была такой , то в классической механике она имеет названия: момент количества движения и кинетический момент. В классической физике эту размерность называют момент импульса или угловой момент. Дальше мы увидим, что в размерности формулы (9) присутствует и радиан, но он спрятан очень глубоко. Из этого автоматически следует, что постоянная Планка описывает вращательные процессы, но присутствие в её выражении (9) длины волны указывает на то, что она описывает волновой процесс. Это фундаментальное противоречие – главный источник заблуждений физиков ХХ века о структурах элементарных частиц.

Указанное противоречие сформировало представление о том, что законы классической физики не работают в микромире. Там господствует так называемая квантовая теория, основы которой заложил Макс Планк в начале ХХ века, введя в описание излучения абсолютно черного тела знаменитую константу , которая была названа его именем. С тех пор она вошла во все математические модели, описывающие поведение всех обитателей микромира.

Поскольку в то время господствовали волновые представления об излучении, то Макс Планк, опасаясь обвинений в механицизме, назвал свою константу квантом наименьшего действия. Отсутствие физической сути размерности в названии «квант наименьшего действия» сдерживало понимание физики процессов и явлений, которые описываются с помощью постоянной Планка.

Присутствие в формуле (9) длины волны излучения спасало идею его волновой природы, но явно противоречило размерности постоянной Планка, из которой следовало, что она описывает вращательный процесс. Чтобы избавиться от этого противоречия, достаточно было поставить элементарный вопрос: какой закон управляет постоянством константы Планка? Она ж ведь не может быть постоянной без причины? Ответ на этот вопрос можно получить лишь при одном условии: длины волн всех элементарных образований микромира, описываемых с помощью постоянной Планка, равны радиусам их вращения. Эта гипотеза, как мы увидим, быстро завоёвывает статус постулата.
. (10)
При этом сразу раскрывается закон, управляющий постоянством константы Планка в её новой записи

. (11)
Прежде всего - момент инерции кольца. Мы уже условились называть его базовым кольцом элементарных частиц. Поскольку момент инерции базового кольца умножается не на угловую частоту , а на линейную , то это означает, что кольцо совершает такие импульсные вращения в интервале каждой длины волны , при которых сумма моментов сил, действующих на него, равна нулю. Поэтому кинетический момент базового кольца остаётся постоянным. Это и есть закон, управляющий постоянством константы Планка. Он гласит: если сумма моментов внешних сил, действующих на вращающееся тело равна нулю, то его Кинетический момент (момент импульса) остаётся постоянным по величине и направлению. Из этого автоматически следует, что постоянная Планка - величина векторная. Дальше мы увидим, что это фундаментальное следствие раскрывает практически все загадки микромира и, самое главное, позволяет описывать процессы формирования структур фотонов всей шкалы излучений, процессы формирования электрона, протона и нейтрона, а также процессы формирования, ядер, атомов, молекул и кластеров.

Вектор направлен вдоль оси вращения базового кольца так, что если смотреть с его острия, то вращение будет направлено против хода часовой стрелки (рис. 5).

Если постоянная Планка имеет размерность кинетического момента и если с ее помощью описывать поведение элементарных частиц, то они обязательно должны вращаться вокруг своих осей. Вектор константы Планка в этом случае называют спином.



Рис. 5. Схема к определению понятия кинетический момент кольца
Дальше мы увидим, что большая часть математических моделей, описывающих поведение фотонов, выводится из законов классической физики, а точнее – из законов классической механики. Поэтому в дальнейшем размерность постоянной Планка мы будем называть «кинетический момент».

Обратим внимание ещё раз на то, что момент инерции кольца в формуле (11) умножается не на угловую частоту его вращения, а на линейную частоту . Наиболее близкое понятие для характеристики произведения момента инерции базового кольца на линейную частоту - импульс момента инерции базового кольца. Из этого следует, что фотон имеет такую структуру, которая совершает импульсные вращения в интервале каждой длины волны. Это возможно, если фотон имеет не форму кольца, а форму вписанного в него многоугольника. Из равенства (10) следует, что это - шестигранный многоугольник (рис. 6, b).



Рис. 6. К выявлению структуры фотона
Поскольку длина волны импульса момента инерции базового кольца равна радиусу его вращения , то угловой интервал каждого импульса шестигранника (рис. 6, b) равен и он делает за один оборот шесть импульсов. Так как , то из автоматически следует третья константа
(12)
Из размерности константы (12) следует физический закон: произведение масс фотонов на длины их волн или радиусы – величина постоянная. В системе СИ нет названия константе с такой размерностью, поэтому назовем её константой локализации элементарных частиц.

Легко представить реализацию константы локализации (12), если фотон – кольцо (рис. 4, а, 5) и невозможно это сделать, если фотон – волна (рис. 2, 4, b).

Обратим внимание на то, что в технической системе единиц константа (12) имеет другой физический смысл – момент силы. Это означает, что момент сил, действующих во внутренней структуре фотона, - величина постоянная для фотонов всех диапазонов излучений

. (13)
Отметим, что появление постоянного момента сил, вращающего фотон, возможно лишь только в том случае, если векторы сил, генерирующих этот момент, не будут пересекать геометрический центр модели фотона, то есть - будут нецентральными силами.

Итак, формированием электромагнитной структуры фотона управляют пока три константы: скорость их движения , кинетический момент и константа локализации или постоянный момент силы , вращающий фотон. Вполне естественно, что этот момент генерируют внутренние силы фотона и у нас появляются основания предположить, что эти силы и обеспечивают его прямолинейное движение с постоянной скоростью .

При анализе существующих математических моделей, описывающих поведение фотонов в рамках классических законов, мы пришли в первом приближении к кольцевой модели фотона (рис. 6, а), а во втором – к его шестигранной модели (рис. 6, b). В третьем приближении мы должны получить магнитную модель фотона.

  1   2   3   4   5

Похожие:

Лекция для специалистов «сколково» iconЛекция для специалистов «сколково»
Не будем умножать обиду ортодоксов, но и не будем таить ту новую научную информацию об электроне, которая уже сейчас показывает,...
Лекция для специалистов «сколково» iconЛекция для специалистов «сколково»
Ваши головы и, таким образом, неосознанно совершают преступление. Простите их, они не ведают, что творят. Изучайте новые знания самостоятельно....
Лекция для специалистов «сколково» iconПриложение к мониторингу сми 15. 09. 11
Цель — создание символа проекта "Сколково"// Коммерсантъ –Приложение// Review Сколково 8
Лекция для специалистов «сколково» iconЛекция «Защита прав потребителя» в течение месяца по согласованию 9 «А», 9 «Б» «сош №1»
Уроки и внеклассные мероприятия с участием специалистов уприУ проводятся с обучающимися в не приемные дни специалистов уприУ
Лекция для специалистов «сколково» iconИнтервью с исполнительным директором кластера информационных технологий фонда «Сколково»
В редакции «Газеты. Ru» состоялось онлайн-интервью с исполнительным директором кластера информационных технологий фонда «Сколково»...
Лекция для специалистов «сколково» iconЛекция «Сущность и проблемы вэд, состояние вэд в России» 1 час. 2...
Лекция «Внешнеэкономические операции и сделки: виды, классификация, организация» 1 час
Лекция для специалистов «сколково» iconЛекция №1
Лекция № Общие принципы эффективной организации учебного процесса. Физиологиче­ская цена учебных нагрузок
Лекция для специалистов «сколково» iconЛекция №1
Лекция № Общие принципы эффективной организации учебного процесса. Физиологиче­ская цена учебных нагрузок
Лекция для специалистов «сколково» iconЛекция №1
Лекция № Общие принципы эффективной организации учебного процесса. Физиологиче­ская цена учебных нагрузок
Лекция для специалистов «сколково» iconЛекция №1
Лекция № Общие принципы эффективной организации учебного процесса. Физиологиче­ская цена учебных нагрузок
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
litcey.ru
Главная страница