Контрольный «выстрел»
Мои постоянные читатели уже знают, что пару месяцев назад я написал книжку-сборник статей по физике "Что есть истина в науке о Природе?". А неделю назад мне позвонили из московского издательства, предложили издать его в бумажном варианте. Дело хорошее и радостное, поэтому я решил ещё раз все перечитать, чтобы проверить, нет ли в сборнике ошибок, неточностей и тому подобного. Потому как, сами знаете, всяко бывает! В ходе вычитки стало понятно, что финальную главу надо почти полностью переделывать, как принято говорить, "в связи со вновь открывшимися обстоятельствами". И вот сегодня, наконец, работа завершена. Предлагаю вашему вниманию эту последнюю главу книги:
«Контрольный «выстрел»
Сегодня я хочу подвести итоговую черту под серией своих статей по физике, объединённых в книгу под названием «Что есть Истина в науке о Природе?»
Итак, мы уже точно знаем, что свет - это волны. С наглядной очевидностью это доказывает поставленный ещё в 1801 году опыт английского учёного Томаса Юнга, который демонстрирует явление интерференции света, то есть наложение двух и более когерентных волн света одна на другую, что приводит в одних местах к усилению энергии волн, а в других местах - к ослаблению энергии волн.
Уже само по себе явление интерференции является признаком волнового процесса.
Наиболее наглядная картина интерференции волн, конечно же, наблюдается на поверхности воды:
Однако, как установил Томас Юнг, аналогичная интерференционная картина возникает и при наложении друг на друга когерентных световых волн и при наложении друг на друга звуковых волн.
Также мы узнали, что, несмотря на большое сходство между звуковыми волнами и световыми волнами, между ними есть и громадное различие, которое обусловлено особенностью той среды, в которой распространяются волны света.
К тому, как распространяется звук в воздухе или в воде у физиков давно нет вопросов. Это упругие продольные волны, представляющие собой чередование сжатий и разрежений воздуха, которые происходят в направлении движения волны.
Звуковые волны.
Звуковые волны.
Картина радиоволн, которые излучает «вибратор Герца», если рассматривать их «магнитную составляющую», по своей форме абсолютно ничем не отличается от картины продольных звуковых волн. В нашем случае это такие же волны со сферическим фронтом.
Радиоволны, создаваемые «вибратором Герца».
Радиоволны, создаваемые «вибратором Герца».
Когда Томас Юнг проводил в 1801 году свой знаменитый опыт, он наблюдал интерференцию именно таких волн со сферическим фронтом, только оптического диапазона:
Что интересно, в 1803 году Томас Юнг нашёл простой метод вычисления ширины световых волн, образующих свет различных цветов. Юнг понял, что ширину этих волновых колебаний (сейчас учёные предпочитают говорить о длинах волн) он может определять по положению тёмных полос, возникающих на экране в его опыте. Юнг нашёл, что для вычисления ширины волновых колебаний, образующих тот или иной цвет, надо всего лишь измерить расстояние между центрами отверстий в экране с двумя щелями и угол, под которым на экране для наблюдений виден первый минимум (тёмная полоса). Значение ширины волновых колебаний светоносной среды, образующих конкретный цвет, как установил Юнг, можно найти по формуле λ = 2d sin Θ.
По этому поводу Юнг написал в свой работе: «Из сравнения различных экспериментов представляется, что ширина волнообразных движений, составляющих крайний красный свет, должна считаться равной в воздухе около одной 36-тысячной дюйма, а волнообразных движений, составляющих крайний фиолетовый свет, - около одной 60-тысячной; средняя ширина по всему спектру с учётом интенсивности света равна примерно одной 45-тысячной дюйма. Из этих величин следует, если вести расчёт по известной скорости света, что за одну секунду в глаз должны попадать почти 500 миллионов миллионов самых медленных из таких колебаний…». (Г.М. Голин и С.Р. Филонович «Классики физической науки». Работа Т. Юнга «Курс лекций по натуральной философии и механическим ремёслам», лекция XXXIX «О природе света и цветов», Москва, «Высшая школа», 1989, с. 292-293).
Частота колебаний «500 миллионов миллионов» в современном исчислении называется 500 ТераГерц. Длина волны фиолетового света, равная одной 60-тысячной дюйма, как установил Юнг, это 416 нм. Современные данные по фиолетовому свету - от 380 до 440 нм.
Как видите, Томас Юнг не только открыл явление интерференции света, дотошно изучил его, но и догадался, как можно вычислить с приемлемой точностью длины световых волн!!! И ему это удалось.
Однако, если свет - это волны, как тогда объяснить давно открытое явление поляризации света?!
Самым первым это явление открыл ещё в 1669 году датский учёный Расмус Бартолин. Он изучал кристаллы известкового шпата (кальцита), которые чаще всего имеют форму правильного ромбоэдра.
Исландский шпат (Кальцит).
Исландский шпат (Кальцит).
Однажды Бартолин с удивлением обнаружил, что луч света при прохождении сквозь кристалл расщепляется на два луча (называемых теперь обыкновенным и необыкновенным).
Бартолин провёл тщательные исследования обнаруженного им явления двойного лучепреломления, однако объяснения ему дать не смог.
Спустя 20 лет этим открытием Э. Бартолина заинтересовался нидерландский учёный Христиан Гюйгенс. Он стал исследовать свойства кристаллов исландского шпата и дал объяснение явлению двойного лучепреломления на основе своей волновой теории света.
Из истории физики: «В своих опытах Гюйгенс пошёл дальше Бартолина, пропуская оба луча, вышедшие из кристалла исландского шпата, сквозь второй такой же кристалл. Оказалось, что если оптические оси обоих кристаллов параллельны, то дальнейшего разложения этих лучей уже не происходит. Если же второй ромбоэдр повернуть на 180 градусов вокруг направления распространения обыкновенного луча, то при прохождении через второй кристалл необыкновенный луч претерпевает сдвиг в направлении, противоположном сдвигу в первом кристалле, и из такой системы оба луча выйдут соединёнными в один пучок. Выяснилось также, что в зависимости от величины угла между оптическими осями кристаллов изменяется интенсивность обыкновенного и необыкновенного лучей».
Эти исследования вплотную подвели Гюйгенса к открытию явления поляризации света, однако решающего шага он сделать не смог, поскольку световые волны в его теории предполагались продольными…» (Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/Поляризация_волн).
И вот, после того, как в 1801-1804 годах Томас Юнг наглядно доказал учёному сообществу, что свет это всё-таки волны, физики стали думать над тем, как же им объяснить явления, происходящие при прохождении света через некоторые кристаллы?
В 1808 году французский учёный Этьен Малюс назвал такой «особенный свет» поляризованным, а само явление поляризации он весьма убедительно обосновал тогда же с помощью популярной в то время «корпускулярной теории света»: «частицы в солнечном свете ориентированы по всем направлениям, при прохождении же двоякопреломляющего кристалла или при отражении от плоской поверхности они ориентируются определённым образом…»
В 1816 году другой французский физик Огюст Френель попытался объяснить явление поляризации света через волновую теорию. Он высказал предположение, что «волна, связанная со светом, носит характер смещения, перпендикулярного направлению распространения света».
В 1817 году и сам Томас Юнг, открывший явление интерференции света, высказал подобную гипотезу: «свет, исходящий из кристалла исландского шпата, следует рассматривать не как продольные, а как поперечные волны…».
С того момента в науке, изучающей свет, началось едва ли не сумасшествие. Физики стали строить всевозможные фантастические теории и даже додумались предположить существование «эфирных струн», в которых, как им казалось, и могут возникать бегущие со скоростью света поперечные волны, объясняющие явление поляризации.
И вот наступил 1820 год, датский учёный Ханс Эрстед совершает давно ожидаемое всеми открытие - он обнаруживает магнитное действие электрического тока, и вместе с тем в ходе исследования электромагнетизма он приходит к выводу, что электрический ток «образует вихрь вокруг проволоки». В описании к своему открытию Эрстед сообщил: «Именно вихрям свойственно действовать в противоположных направлениях на двух концах одного диаметра. Вращательное движение вокруг оси, сочетающееся с поступательным движением вдоль этой оси, обязательно даёт винтовое движение…»
Дальнейшие слова Эрстеда для нас сейчас наиболее интересны: «Я убеждён, что в этих движениях будет найдено объяснение явлений, известных под названием поляризации света…». (Г.М. Голин и С.Р. Филонович. «Классики физической науки», Москва, «Высшая школа», 1989, с. 311. Статья Г.Х. Эрстеда «Опыты, относящиеся к действию электрического конфликта на магнитную стрелку», перевод с латинского выполнен Я. Г. Дорфманом).
Спустя почти 40 лет после этого открытия Эрстеда английский учёный Джеймс Максвелл решает обобщить все эти разрозненные знания о природе света, добытые до него другими учёными, а также все их смелые гипотезы, чтобы составить единую теорию света. Особенно в сознание Максвелла запали слова Эрстеда про вихревые движения вокруг проводника с током, которые впоследствии Майкл Фарадей назвал «вихревым магнитным полем».
И если Эрстед был убеждён, что в этих вихревых движениях «будет найдено объяснение явлений, известных под названием поляризации света», то и Максвелл тоже именно в природе электромагнетизма увидел объяснение всех явлений, известных под названием поляризации света. В 1865 году в своей «Электромагнитной теории света» Максвелл написал, объясняя своё видение процесса: «…Эта волна состоит полностью из магнитных возмущениий, причём направление намагничения находится в плоскости волны. Никакое магнитное возмущение, направление намагничения которого не находится в плоскости волны, вообще не может распространяться как плоская волна*…
* Возможно, Д.К.Максвелл, говоря о «плоских волнах», имел в виду волны с линейной поляризацией.
Иллюстрация к словам Д.К.Максвелла.
Далее Д.К.Максвелл написал: «…Отсюда магнитные возмущения сходятся со светом в том отношении, что возмущения в любой точке поперечны к направлению распространения и такие волны могут обладать всеми свойствами поляризованного света» .
В 1887 году немецкий учёный Генрих Герц, работая с электрическими разрядниками, которые облучались ультрафиолетом, открыл явление внешнего фотоэффекта, а в 1888 году он открыл радиоволны.
В 1888-1890 годах явление внешнего фотоэффекта исследовал русский учёный Александр Столетов и отрыл один из его законов.
В 1900-1902 годах немецкий физик Филипп Ленард открыл второй закон фотоэффекта: «Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно зависит от частоты падающего света и не зависит от его интенсивности».
1900 году немецкий учёный Макс Планк, исследуя тепловое и световое излучение сильно нагретого чёрного тела, открыл новую физическую постоянную (h), равную отношению энергии Е излучения к частоте v излучения - h = E/v, и сделал вывод, что излучение чёрного тела происходит не непрерывно, а дискретно, порциями, кратными h, которые имеют величину 4•10−15 эВ•с или 6•10−34 Дж•с.
В 1903 году английский учёный Джозеф Джон Томсон, тот самый, который открыл в 1897 году электроны, высказал неожиданную для всех мысль об игольчатом строении рентгеновского излучения. Рассматривая прохождение рентгеновских лучей через газы и определяя их ионизирующую способность, он отметил, что обнаруженные при этом закономерности можно объяснить лишь в одном случае, если предположить, что рентгеновские лучи обладают вместе с волновыми свойствами, также ярко выраженными корпускулярными свойствами.
Томсон написал, что трудности в объяснении явления прохождения рентгеновских лучей через газ отпадают: «если вместо того, чтобы рассматривать фронт рентгеновской волны однообразным, мы предположим, что он состоит из очень ярких пятен, разделённых промежутками, где яркость очень мала...». (Томсон Дж. Дж. Электричество и материя. М.-Л., 1928, с. 46-47).
Казалось бы, наконец-то, хотя бы одному физику в начале ХХ века пришла в голову здравая идея, способная устранить острые противоречия между волновой и корпускулярной теориями света, и более того, способная свести эти две теории воедино, да ещё совсем иначе объяснить явление поляризации света, без привлечения идеи поперечных колебаний!
Если свет распространяется в светоносном эфире, а эфир состоит из частиц-корпускул, причём, возможно, самых маленьких образований в Природе, то почему следом нельзя было предположить, что им свойственно вращаться вокруг своей оси?!
А если частицы эфира вращаются, то вот вам и причина, почему свет может быть поляризованным!
И второй момент: если частицам эфира свойственно вращаться, то они являются самыми главными в Природе аккумуляторами кинетической энергии. Этакие микро-микро-микро маховики.
И третий момент: если светоносный эфир состоит из частиц, которые могут приводиться во вращение, например, при взаимодействии с электронами, то энергия «электромагнитных волн» естественным образом складывается из тех микро-«порций» энергии («квантов»), которые несут в себе частицы эфира, участвующие в образовании каждой конкретной «электромагнитной волны».
Вот так всё просто, на мой взгляд, устроено! Такое понимание устройства Природы может дать всем нам совершенно иное мировоззрение, нежели даёт современная безэфирная физика, и мне лично в этой связи на ум приходят евангельские слова Христа-Спасителя про «Царствие Небесное», которое все ищут в окружающем нас Космосе, и не могут найти, потому что оно сокрыто в микромире! А ведь мессия дал намёк, где надо это «Царство» искать!
«Царство Небесное подобно зерну горчичному, которое … меньше всех семян…» (Мф. 13: 32-33)).
Последние три слова: «...меньше всех семян…» и есть подсказка к пониманию того, где находится «Царство Бога-Творца»!
Однако, после того, как английский учёный Джозеф Джон Томсон поделился с другими учёными своей догадкой о дискретности («игольчатости») рентгеновского излучения, увы, описанного выше научного прозрения не случилось...
В 1905 году, неожиданно для всех, ведущим физиком №1 стал Альберт Эйнштейн, который опубликовал в научном журнале статью «Zur Elektrodynamik der bewegter Korper», где он выразил своё ведущее мнение, ставшее тогда доминирующим над мнением всех других учёных: «введение светоносного эфира в науку... является излишним». (Собр. науч. тр. М.: Наука. 1965. Т.1. С. 7-8. Zur Elektrodynamik der bewegter Korper. Ann. Phys., 1905, 17, с. 891-921).
В том же научном журнале с помощью идеи М.Планка о «квантованности» света и с помощью идеи Дж.Дж.Томсона об «игольчатом строение рентгеновского излучения» Альберт Эйнштейн объяснил «второй закон фотоэффекта», открытый немецким физиком Филиппом Ленардом: «Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно зависит от частоты падающего света и не зависит от его интенсивности».
Эйнштейн выдвинул гипотезу, что не только испускание света происходит порциями (как предположил М.Планк), но «и само излучение существует только в виде отдельных объектов (как предположил Томсон) - квантов света с энергией hv» . (Спасский Б. И. История физики. Ч. II. Учеб. пособие для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Высш. школа», 1977, с.) Более того: «Согласно этому сделанному здесь предположению, энергия пучка света, вышедшего из некоторой точки, не распределяется непрерывно во всё возрастающем объёме пространства, а складывается из конечного числа локализованных в пространстве неделимых квантов энергии, поглощаемых или возникающих только целиком».
Продолжение здесь: https://blagin-anton.livejournal.com/1080818.html