Поширення світла у вакуумі космосу

Стародавні не мислили себе світобудови без ефіру. І не тільки стародавні. Аж до створення А. Ейнштейном спеціальної теорії відносності (СТО) в 1905 р вважалося, що простір між атомами заповнює ефір. Питанням про те, яким насправді є ефір, в ту пору не задавалися. Вважалося, що ефір володіє пружністю і в ньому можуть розповсюджуватися хвилі

Виходячи з такого уявлення про ефір, Максвелл зміг знайти закони електромагнітного поля. Закони, відкриті Максвеллом, дозволили передбачити багато невідомі до того явища і закономірності. Так, існування електромагнітних хвиль спершу було передбачене виходячи із законів Максвелла і тільки пізніше експериментально відкрито Г. Герцем. Максвелл показав, що "світло є електромагнітне обурення" і поширюється в просторі у вигляді поперечних хвиль, а швидкість будь-яких інших електромагнітних хвиль дорівнює швидкості світла.

Рівняння Максвелла мали чіткий фізичний сенс: електромагнітні хвилі є хвилі в середовищі. Після вигнання А. Ейнштейном ефіру з світового простору рівняння Максвелла втратили фізичний зміст - хвилі потрібно було розуміти як хвилі в порожнечі. Процес навчання фізики став скрутним - неможливо стало пояснити, звідки взялися рівняння Максвелла і що це за хвилі, які можуть поширюватися в порожнечі.

Справедливості заради слід зазначити, що А. Ейнштейн ніколи не був упевнений, чи правильно він вчинив, вигнавши з фізики ефір. Так, у промові, яку він виголосив ним 5 травня 1920 року в Лейденському університеті (через 15 років після створення СТО та через 4 роки після створення загальної теорії відносності - ОТО), Ейнштейн говорить: "... загальна теорія відносності наділяє простір фізичними властивостями, таким чином , в цьому сенсі ефір існує. Відповідно до загальної теорії відносності простір немислимо без ефіру; дійсно, в такому просторі не тільки було б неможливо поширення світла, але не могли б існувати масштаби та години і не було б ніяких пространствен о-тимчасових відстаней у фізичному сенсі слова ".

І пізніше ще не раз Ейнштейн повертався до думки про необхідність ефіру. Однак з плином часу сумніви Ейнштейна щодо існування ефіру забулися. В головах у обивателів і, що найгірше, в головах у фізиків ці дві взаємно виключають теорії (СТО і ОТО) змішалися і залишилося в свідомості тільки одне табу "Ефіру немає!". І навіть слово "ефір" стало вважатися непристойним. Але від ефіру в фізиці позбутися важко - вигнали в двері, лізе у вікно. Тому це набридливе створення сором'язливо назвали "фізичний вакуум". А оскільки назва довге і незграбне, то прижилася назва "вакуум".

Щоб підтвердити сказане, наведу фрагмент лекції з фізики, підготовленої для абітурієнтів центром довузівської підготовки Лисичанського політехнічного університету:

Цей фрагмент є зразок того, як вчити мислити неправильно. Струм зміщення утворюється пов'язаними зарядами (диполями), які в електричному полі орієнтуються відповідним чином (рис. 1).

Якщо між обкладинками конденсатора поміщений діелектрик, то в ньому є пов'язані заряди. Утворюється струм зміщення і конденсатор буде працездатний (рис. 2)

Якщо між обкладинками конденсатора ми не бачимо діелектрика, але конденсатор все ж працездатний, то слід замислитися над питанням "що там за невидимі пов'язані заряди?", А не обмежуватися зауваженням "назва Максвелла" ток зміщення "- не зовсім вдале".

Таким чином, зараз вже основний аргумент за відмову від ефіру відпав. Але тут вступив в дію "людський фактор". Далі цитую, бо краще, ніж сказано, не скажеш:

І в силу людського фактора "правильні" фізики, вирощені на СТО і ОТО, продовжують заперечувати ефір.

Але є ще ціла армія фізиків, які не поділяють "правильні" погляди прихильників теорії відносності. Вони, кожен зі своїх позицій, намагаються пояснити структуру вакууму. Розробляються моделі рідкого, газоподібного, квазітвёрдого ефіру, а останнім часом навіть з'явилася модель запрограмованого ефіру (відчувається, що вступає в гру молоде покоління, виховане на комп'ютерних технологіях!). Більшість моделей ефіру слабо відпрацьовані і носять в основному описовий характер. А якщо і розроблені, то лише фрагментарно.

По-перше, відомо, що при опроміненні вакууму енергійними гамма-квантами з нього можуть бути вибиті пари мас двох частинок - електрона і позитрона (рис. 3).

Народження електрон-позитронного пар гамма-квантами вперше спостерігали Ірен і Фредерік Жоліо-Кюрі в 1933 році, а також Патрік Блекетт, який отримав в 1948 за це та інші відкриття Нобелівську премію з фізики. З цього досвідченого факту неминуче випливає висновок, що і до опромінення вакууму гамма-квантами електромагнітна структура вакууму існувала і, зрозуміло, існує у Всесвіті вічно. Бо з порожнечі вибити нічого не можна навіть енергійними гамма-квантами.

По-друге, відомо, що конденсатор без прокладки, поміщений в глибокий вакуум, залишається працездатним. Значить вакуум заповнений диполями, Тобто в вакуумі знаходяться у зв'язаному стані електричні заряди (+) і (-) всіх відомих частинок і античастинок. Тому що тільки пов'язані заряди, здатні створювати струми зміщення, які і роблять конденсатор працездатним.

Внаслідок поляризації диполів, заряди, що заповнюють вакуум, вишикуються в кубічну кристалічну решітку (рис. 4).

Структура середовища не обмежується "гратами" з набоями (+) і (-) в її вузлах. Кожен заряд тягне за собою свій магнітний вихор. Вихори зарядів (+) і (-) мають протилежні напрямки і тому при утворенні диполя компенсують один одного друга як показано на рис. 5. При розриві гамма-квантом дипольної зв'язку частина потоку магнітної індукції кожної частки реалізується як маса цієї частки. Тому і говорять, що гамма-квант вибиває пари мас двох частинок - електрона і позитрона.

Звільнився електрон може існувати скільки завгодно довго. Максимальна ж час існування позитрона становить 0,2 секунди (встановлено експериментальними дослідженнями). Потім він знову анігілює з іншим електроном, утворюючи диполь. Маси антиречовини йдуть на будівництво речовини, наприклад, нейтрона з двох мас позитрона і антипротона. Тому в реальності антиречовину ніколи не спостерігається.

До питання про магнітних вихорах. Ідея А.В. Рикова про магнітних вихорах зарядів мені здалася особливо евристичної. За великим рахунком, що таке електричний заряд ми теж не знаємо. Але, принаймні, можна здогадуватися, де він знаходиться. Але магнітне поле струму! Ланцюг розімкнути - поля немає. Замкнули ланцюг - і навколо провідника виникло кругове магнітне поле (рис.6). Звідки? Розімкнули - і воно миттєво сховалося. Куди ?!

І адже електрони дрейфують по провіднику з черепашачою швидкістю - близько 2 мм / с. Саме так. А то, що електричний струм поширюється зі швидкістю світла, так це з такою швидкістю електрони підштовхують один одного кулоновским полем. І ось цей черепашачий дрейф електронів здатний створити могутнє магнітне поле. Хто одного разу бачив, як заводський електромагніт (рис. 7 - праворуч) жартома піднімає в повітря стотонною болванку, той не вважатиме це перебільшенням. Гіпотеза про магнітних вихорах дозволяє, по крайней мере, здогадуватися, звідки поле з'являється і куди воно ховається. А то, що в деталях цей процес невідомий, не біда. Молоді дослідники розкопають! Було б покладено початок.

Сам механізм розриву виглядає так. Гамма-квант, що пролітає поруч з електроном (вільним або зв'язаним в атомі) викликає високочастотні коливання електрона. Коливання електрона передаються відповідно до закону Кулона зарядів середовища - позитивні заряди до електрону притягуються, негативні відштовхуються. На малюнку 8 наведено умовний механізм збудження і поширення електромагнітної хвилі в кристалічній решітці вакууму.

Великий чорний кружок - електрон, маленький червоний кружок - центр коливань електрона, червона горизонтальна лінія - напрям поширення хвилі, чорні кружки - заряди (-), світлі кружки -заряди (+). Амплітуда коливань пов'язаних зарядів - # 916; # 114 ;, відстань між зарядами - # 114; # 101 ;.

Зауваження 1. Зрозуміло, відстані на малюнку спотворені, насправді # 916; # 114; -12 м. Довжина сторони решітки # 114; # 101; = 1.3987631 · 10 -15 м. Таким чином, довжина хвилі # 955; охоплює 861 відстаней в решітці середовища. Будова вакууму на відстанях, рівних 861 одиниць довжини сторони куба, стає ізотропним, байдужим до напрямку поширення світла.

Важливо підкреслити, що електромагнітна хвиля не утворилася зарядом одного знаку, а складена з елементарних зарядів протилежних знаків і їх зсувів. Якщо цього не враховувати, то може скластися невірне уявлення, що хвиля обурення утворюється поступовим зростанням або зменшенням зсувів заряду одного знака. Іншими словами, кожна пара зарядів на шляху поширення обурення проходить процес від мінімального до максимального зсуву, що задається енергією або частотою електромагнітної хвилі. Електромагнітне явище пов'язане саме з чергуванням зарядів різного знака. Поширення ЕМВ описується рівняннями Максвелла. Струм зміщення, що входить в рівняння Максвелла, є обов'язковим для зв'язку амплітуд електричної і магнітної напруженостей в світловій хвилі. Він утворюється зсувом елементарних зарядів (+) або (-) в напрямку перпендикулярному напрямку поширення хвилі. Носіями світла можуть бути тільки електричні заряди.