Работа навигатора квантовых перебросов: основные принципы.
НАВИГАТОР КВАНТОВЫХ ПЕРЕБРОСОВ ЭНЕРГИИ
Гришаев А.А.
Введение.
Считается, что фотоны являются порциями световой энергии, которые движутся по пространству так же реально, как и частицы вещества. Эта «реальность фотонов» канонизирована в теоретической физике: фотон – наряду с электроном, протоном и нейтрино – причислен к семейству абсолютно стабильных частиц.
Вместе с тем, многочисленные попытки теоретиков построить физическую модель фотона сталкивались с неразрешимыми противоречиями, из которых можно упомянуть хотя бы несовместимость волновых и корпускулярных свойств. Мы, в свою очередь, предлагали способ [1] радикального устранения клубка этих противоречий: признать, что «летящий фотон» является иллюзией, а движение порции световой энергии происходит в результате последовательных квантовых перебросов её с атома на атом, без прохождения её по разделяющему атомы пространству.
Такой подход находился бы в согласии с нашими представлениями о том, что самые разнообразные формы физической энергии могут быть лишь энергиями тех или иных форм пульсаций и движений вещества. Другими словами, не существует автономной физической энергии, «отвязанной» от вещества – как это подразумевается в случае фотонов. Фактически, наш подход отказывает в физической реальности всем «полевым формам материи». Но нам неизвестен ни один физический эксперимент, которому противоречил бы этот подход. Действительно, экспериментируя с физической реальностью, всегда имеют дело с веществом и с энергиями вещества, а «полевые формы материи» используются, фактически, на правах домыслов.
|
|
|
Взамен этих громоздких и противоречивых домыслов мы предлагаем модель, можно сказать, примитивную: о квантовых перебросах энергии с атома на атом, а также об алгоритме, который устанавливает соответствующие пары атомов – атома-отправителя и атома-получателя – и, таким образом, «прокладывает путь» передаваемой порции энергии. Этот алгоритм, который мы будем называть навигатором квантовых перебросов энергии, определяет, в конечном счёте, основные законы распространения света и оказывается ответственным за ряд феноменов – в частности, за волновые явления, наблюдаемые при квантовой передаче энергии.
В настоящей статье мы дадим краткое качественное описание работы этого алгоритма. Но вначале – несколько слов о самом квантовом перебросе.
Квантовый переброс энергии: модель и её подтверждение.
Атом может приобрести энергию возбуждения различными способами. Один из них – получить порцию энергии в результате её квантового переброса с другого атома. Аналогично, атом может избавиться от энергии возбуждения различными способами. Один из них – передать эту энергию другому атому с помощью квантового переброса.
|
|
|
Квантовый переброс порции энергии с атома на атом – это элементарный акт продвижения световой энергии. Следует только добавить, что световая энергия вне атомов не существует: будучи до квантового переброса энергией атома-отправителя, после квантового переброса она является энергией атома-получателя. Возможность «прыжка» порции энергии с атома на атом является логическим следствием концепции квантовых пульсаторов [2] – фундаментальных частиц вещества. На фундаментальном уровне физический мир оказывается не «аналоговым», а «цифровым»: в нём скачкообразно происходят не только пульсации, но и перемещения.
Такого рода скачкообразное перемещение энергии может быть легко промоделировано на компьютере. В самом деле, пусть два пульсирующих кружка на экране монитора будут обозначать нашу пару атомов. Пусть частота пульсаций одного из них будет равна f1, а второго – f2, причём обе эти частоты будут много меньше тактовой частоты процессора. Программа, иллюстрирующая идею квантового переброса энергии, должна, на соответствующем такте процессора, всего лишь изменить значения частот пульсаций: частоту f1 уменьшить на величину Df, а частоту f2увеличить на ту же величину Df. В более адекватной компьютерной модели, изменения частот пульсаций должны осуществляться не за один такт процессора, а за время, обратное величине Df – как это, по-видимому, происходит при настоящем квантовом перебросе, а именно, в согласии с известным соотношением E t~ h (в данном случае, E - перебрасываемая энергия, t - длительность переброса, h - постоянная Планка). При этом длительность t квантового переброса не зависит от расстояния между соответствующей парой атомов. Чем больше перебрасываемая порция энергии и чем больше разреженность вещественной среды, тем с большей степенью приближения проявляется практическая «мгновенность» квантовых перебросов в этой среде.
|
|
|
В самом деле, если формально рассчитывать скорость квантового переброса, деля на его длительность расстояние между соответствующими атомами, то результатом могут быть скорости, на много порядков превышающие скорость света в вакууме. Но мы не усматриваем здесь противоречия ни с принципом причинности, ни с запретом специальной теории относительности на сверхсветовые скорости, ведь здесь мы имеем дело с особым способом перемещения энергии – с её скачкообразным переносом на расстояние. Физически бессмысленно говорить о скорости такого перемещения, поскольку, при его одной и той же ничтожной длительности, его скорость неоднозначна, будучи функцией расстояния между парой соответствующих атомов. Кстати, отсюда немедленно следует, что если при квантовом перебросе происходила бы передача не только энергии, но и импульса, то величина этого импульса была бы так же неоднозначна, как и скорость переброса. Но поскольку, при квантовом перебросе, энергия передаётся с атома на атом без промежуточного посредника, который переносил бы импульс – то, на наш взгляд, совершенно логично выглядит вывод о том, что при квантовом перебросе передаётся только энергия, но не импульс. В экспериментах, якобы демонстрирующих «давление света», наблюдаются, как мы полагаем, результаты превращения поглощённой световой энергии в другие формы – например, в энергию изгибных деформаций мишени.
|
|
|
Можно спросить: а не являются ли беспочвенными фантазиями разговоры о «практически мгновенных» перебросах энергии на расстояние? Отвечаем: нет, не являются, поскольку этот эффект неоднократно наблюдался различными группами исследователей. Речь идёт об экспериментах по измерению групповых задержек у лазерных импульсов, проходящих через нелинейные ячейки (см., например, обзор [1]). Шокирующие результаты этих экспериментов могут быть разумно объяснены в предположении о том, что, при определённых условиях, лазерный импульс практически мгновенно передаётся от генератора до нелинейной ячейки – т.е. на расстояния, по крайней мере, в несколько метров.
Итак, движение порции световой энергии, на наш взгляд, представляет собой последовательность её квантовых перебросов. Но, разумеется, одной лишь моделью квантового переброса нельзя объяснить происхождение даже основных законов распространения света. Квантовый переброс происходит уже после того, как для атома, имеющего излишек энергии, будет выбран партнёр – адресат передачи. Квантовый переброс лишь венчает работу алгоритма, осуществляющего поиск и выбор этого адресата. А законы распространения света, во всём их парадоксальном великолепии, оказываются следствиями работы этого алгоритма – навигатора квантовых перебросов энергии.
Работа навигатора квантовых перебросов: основные принципы.
Как только атом приобретает энергию возбуждения, немедленно начинается работа навигатора квантовых перебросов энергии (далее – навигатора), т.е. процесс поиска атома-адресата, которому энергия может быть переброшена. Работа навигатора, который, фактически, «прокладывает путь» для перебрасываемой порции энергии, имеет, на наш взгляд, чисто алгоритмический характер. В ходе этой работы вычисляются, для точек вокруг возбуждённого атома, текущие вероятности, с которыми в эти точки мог бы быть произведён квантовый переброс. В качестве атома-адресата выбирается, при прочих равных условиях, атом в такой точке, для которой вероятность переброса оказывается максимальна.
Картина пространственного распределения расчётных вероятностей является не статической, а динамической: от возбуждённого атома расходится, со скоростью света в вакууме, сферическая волна с чередующимися максимумами и минимумами вероятностей. Следует чётко понимать, что эта волна, при своём движении, не переносит физической энергии и не оказывает никакого воздействия ни на геометрию пространства-времени, ни на вещество. Эта волна, если можно так выразиться, всего лишь сканирует пространство в поисках атома-адресата. У первого же атома, которого накрывает передний горб расчётных вероятностей, появляется шанс стать этим адресатом.
На основе вышеизложенного, мы уже можем объяснить, почему движение световой энергии, которое мы представляем, как последовательность «практически мгновенных» квантовых перебросов, происходит всё-таки с конечной скоростью. Действительно, путь световой энергии прокладывает навигатор, поэтому она никак не может обогнать переднего фронта волны расчётных вероятностей. Причём, до тех пор, пока навигатор не выберет атома-получателя, перебрасываемая энергия находится на атоме-отправителе. Впрочем, возможны и такие ситуации: навигатор начинает поиск, но не успевает его завершить из-за какого-либо события с атомом-отправителем, например, из-за потери им энергии возбуждения в результате столкновения с другим атомом. Тогда поиск прерывается – без каких-либо последствий для физического мира.
Объясняется и ещё одно известное свойство света: пересекающиеся пучки света не мешают друг другу (в линейном режиме). Мы до сих пор обсуждали отдельно взятый квантовый переброс, но физический мир бурлит ими, и для каждого возбуждённого атома работает свой канал навигатора. Соответствующие различные волны расчётных вероятностей совместно сканируют одни и те же области пространства. Но разве могут эти волны мешать друг другу? Они являются, если можно так выразиться, информационной реальностью – по сути дела, параллельно проводимыми расчётами – и, конечно же, мешать друг другу не должны.
Теперь уточним некоторые свойства волны расчётных вероятностей – в первую очередь, вид её пространственного профиля. Как уже упоминалось выше, этот профиль имеет периодичность: соседние слои наибольших вероятностей отстоят друг от друга на расстояние, которое играет роль «длины волны». Откуда навигатор «знает», какую длину волны создавать у волны расчётных вероятностей? Длина волны l связана с величиной перебрасываемой энергии E через соотношение l=hc / E. Навигатор начинает поиск атома-получателя вполне конкретной порции энергии E, которая «известна» сразу же после возбуждения атома-отправителя. Что же касается формы профиля волны расчётных вероятностей, то, в духе «цифровых» первооснов физического мира, эта форма представляет собой не синусоиду, а, скорее, гребёнку из узких пиков ненулевой вероятности переброса, разделённых промежутками нулевой вероятности переброса. Иллюстрацией результирующей волны в целом может быть набор вложенных друг в друга расширяющихся мыльных пузырей, оболочки которых соответствуют слоям ненулевой вероятности переброса.
Из вышеизложенного следует, что, для каждого момента времени, квантовый переброс энергии может быть выполнен лишь на дискретные расстояния – через промежутки, равные длине волны – и что в целом распределение вероятностей переброса имеет сферическую симметрию. Однако, эта сферическая симметрия нарушается сразу после того, как передний фронт волны расчётных вероятностей дойдёт до ближайшего атома. Если этот атом не выбирается в качестве адресата, и на него сразу же не производится квантовый переброс, то этот атом идентифицируется навигатором как неоднородность, которая, по аналогии с принципом Гюйгенса-Френеля, становится «источником» вторичной сферической волны расчётных вероятностей. Эта вторичная волна имеет ту же длину волны, что и первичная волна, и синхронизирована с ней по фазе следующим образом: очередная сфера ненулевых вероятностей вторичной волны начинает своё расширение в момент прохождения очередной сферы ненулевых вероятностей первичной волны. Тогда, как можно видеть, эти сферы у вторичной и первичной волн расширяются, сохраняя касания друг друга в точках, которые движутся вдоль геометрического луча, проведённого от центра первичной волны через центр вторичной волны. Примем во внимание, что суммарная расчётная вероятность переброса в точки, которые «накрывают» пики ненулевых вероятностей сразу двух волн – и первичной, и вторичной – существенно возрастает (в относительном исчислении; полная расчётная вероятность переброса для всей области, которую успел просканировать навигатор, очевидно, всегда равна единице). Значит, существенно возрастает вероятность переброса в выделенном направлении – по тому самому геометрическому лучу.
Согласно вышеизложенной логике работы навигатора, выделенных направлений максимально вероятного переброса может образоваться несколько – по числу атомов из ближайшего окружения атома-отправителя. Это – примечательный вывод! Он позволяет сразу же объяснить, почему упорядоченные атомные структуры – например, монокристаллы – рассеивают попадающий в них свет не изотропно, а, преимущественно, в выделенных направлениях, соответствующих взаиморасположению атомов в этих структурах.
Но вернёмся к нашему атому-отправителю. Вот, наконец, в одном из направлений максимально вероятного переброса, навигатор делает выбор атома-получателя, и квантовый переброс порции энергии происходит. На этом, вообще говоря, не завершается работа канала навигатора, прокладывающего путь этой порции энергии. Работа завершится тогда, когда эта порция энергии уже не сможет быть передана дальше – например, после превращения её в иную форму энергии. А до тех пор, получивший порцию энергии атом сразу же становится «источником» новой волны расчётных вероятностей, которая «генерируется» по описанному выше алгоритму вторичной волны. Отсюда сразу же следует естественное объяснение феномена прямолинейного распространения света.
Дата добавления: 2019-09-02; просмотров: 190; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!