Эффект Комптона ( рассеяние фотонов электронами по законам ньютоновских шариков) часто трактуют как экспериментальное доказательство корпускулярности фотонов.

[250x193]

Лишь некоторые специалисты приходят к обоснованному выводу, что "движение системы в соответствии с экстремальными принципами обусловлено... вполне материальными типами детерминации, связанными с целостными, глобальными свойствами всей ситуации" (А.И.Мостепаненко, 1987). Модель дискретных корпускул не позволяет логично объяснить, почему при их столкновении сохраняется суммарный импульс, который ни на что не влиял до столкновения корпускул и перестаёт влиять сразу же после столкновения.

 

Только целостный подход, характерный для волновых процессов, позволяет оперировать суммарными параметрами системы. Если движение вещества основано на распространении в физическом вакууме волн материи, то тот объект, который мы называем электроном, является пучностью этих волн. Сами волны со скоростью света непрерывно разлетаются от пучности во все стороны и с той же скоростью возвращаются после переизлучения на осцилляторах вакуума (механизм Гюйгенса). В результате, ещё задолго до столкновения двух вещественных частиц их волны неоднократно слетали к будущей точке соударения и возвратились к пучностям. Сохраняемость параметров суммарного волнового поля является естественным следствием этой модели, так же как сохраняемость суммарного импульса в, якобы, корпускулярных столкновениях.

 

Гипотеза о волновой природе фотонов подтверждается такими экспериментами, когда они в явном виде проявляют себя как корпускулы, не теряя при этом своих волновых свойств. Посылая от весьма слабых источников света отдельные фотоны на матрицу чувствительных фотодетекторов, экспериментаторы получают возможность фиксировать как каждый фотон, так и волновую интерференцию ансамблей фотонов. Особенно показательны результаты двух групп экспериментов. В первой группе, например в экспериментах Пфлегора и Менделя, на фотодетекторы посылались весьма слабые потоки фотонов от двух лазеров так, чтобы каждый излучённый фотон с большой вероятностью поглощался детектором раньше, чем следующий фотон будет излучён одним из лазеров. Оказалось, что на том детекторе, на который независимые фотоны от двух лазеров приходили с одинаковой фазой, фиксировалось учетверение среднего их числа. А на тот детектор, куда по условиям волновой оптики фотоны от двух лазеров должны были приходить в противофазе, они вообще никогда не попадали. Выявился парадокс: откуда "знает" фотон, летящий к детектору от одного из лазеров, что второй лазер через минуту после поглощения первого фотона пошлёт к этому же детектору противофазный фотон?

 

Большинство физиков, знакомых с этими экспериментами, считают их подтверждением старого тезиса о неприменимости понятий причина и следствие к микропроцессам. П.Дирак трактовал этот эксперимент в традициях копенгагенской школы: каждый фотон, мол, интерферирует исключительно только с самим собой, а определить, из какого лазера он вылетел, невозможно в соответствии с принципом неопределённости. Это объяснение опровергалось экспериментально: при выключении одного из лазеров на "противофазном" детекторе фиксировался поток фотонов от второго лазера. Когда же были включены оба лазера на детекторе не фиксировалось ни одного фотона. Более конструктивную интерпретацию этих экспериментов предложили Л. де Бройль и А.Е.Сильва (1968). Они подчеркнули, что излучение фотона (точнее, "просачивание фотонной волновой функции" из лазеров наружу) есть непрерывный процесс. Эти две просачивающиеся из разных лазеров волновые функции интерферируют всегда, даже если детектор не регистрирует в течение какого-то времени никаких фотонов. Суммарная волновая функция, в интерпретации Бройля-Сильва, определяет вероятность детектирования фотона.

 

С аналогичным феноменом столкнулся Н.Г.Басов (1966) в средах с инверсной заселенностью, где он обнаружил групповую скорость перемещения лазерного импульса, в 9 раз превышающую скорость света. На самом деле эффект объяснялся сильной деформацией волнового пакета в том числе за счёт интерференции фотонов, ещё не излучённых возбуждёнными атомами.

 

Способность ещё не излучённых и уже поглощённых фотонов проявлять себя в интерференционных экспериментах была косвенно продемонстрирована в другой группе экспериментов, в которых использовался один лазер и один фотодетектор. В этих экспериментах исследовались статистические характеристики потока фотонов, зафиксированных детектором. Собственно для лазера поток когерентных фотонов, как и ожидалось, подчинялся закону Пуассона. Неожиданности начались, когда специальными мерами поток фотонов был преобразован в некогерентный - каждый фотон в потоке имел независимую случайную фазу. Статистический анализ фотонных вспышек в детекторе показал, что в этом случае закон их распределения представляет собой пуассоновский поток, у которого интенсивность флуктуирует по закону Релея.

 

Релеевские флуктуации случайных процессов подробно исследованы в статистической радиотехнике. И теоретически, и экспериментально было показано, что такие флуктуации наблюдаются только и только в условиях, когда интерферирует бесконечно большое количество независимых синусоидальных волн, фазы которых распределены по равномерному закону. Если бы фотоны не могли интерферировать с ещё не излучёнными и с уже поглощёнными, то вид закона распределения вспышек от некогерентных фотонов сильно зависел бы от того, сколько фотонов в среднем находится между источником и детектором. При наличии в этом интервале не более одного фотона, поток не отличался бы от пуассоновского. При двух в среднем фотонах мгновенная интенсивность потока флуктуировала бы по так называемому двухлучевому распределению. Релеевские флуктуации наблюдались бы лишь при очень большом количестве фотонов в интервале.

 

Ничего этого в экспериментах не наблюдалось. Снижение интенсивности исходного потока фотонов до весьма малых величин никак не сказывалось на законе распределения вспышек в фотодетекторе. Следовательно, такие понятия, как "излучение" фотона источником, его "полёт" и "поглощение" детектором - это придуманные людьми модели, которые вполне приемлемы для трактовки большинства экспериментов с фотонами, но которые не годятся для трактовки рассмотренных двух групп экспериментов и аналогичных экспериментов с электронами. Этой же особенностью корпускулярных моделей фотонов и вещественных частиц могут объясняться некоторые эффекты, наблюдаемые при попытках исследовать известный парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена.

 

Луи де Бройль (1946) так писал об особенностях модели фотонов:"Итак, можно сказать, что фотонная гипотеза, превосходно объясняющая явления фотоэффекта и комптоновского рассеяния, не даёт возможности построить последовательную корпускулярную теорию излучения. Она требует развития более глубокой теории, в которой излучение может обладать и волновыми и корпускулярными аспектами, причём связь между ними должна быть установлена так, чтобы выполнялось соотношение Эйнштейна". А может быть никаких фотонов как модельных объектов не существует? Может быть электроны лазера через волны материи непосредственно взаимодействуют с электронами фотодетектора? Тогда "просачивающаяся волновая функция фотона", в интерпретации Бройля-Сильва, описывает это взаимодействие электронов.

 

Результатам рассмотренных экспериментов в недостаточной степени адекватна модель фотонов, как самостоятельных объектов, которые могут быть рождены и уничтожены. Более адекватной представляется модель, в соответствии с которой свет и другие электромагнитные волны не распространяются в пространстве самостоятельно, а являются одним из проявлений взаимодействия в осцилляторах вакуума волн материи, из которых состоит вещество. Не лазерный фотон выбивает электрон из фотодетектора, а случайно оказавшиеся когерентными электроны лазера и детектора непосредственно провзаимодействовали друг с другом, а задержка в проявлении этого взаимодействия, определяется движением волн де Бройля. Волны материи всегда движутся с одной и той же скоростью - со скоростью света. Фотон - это просто удобная модель описания взаимодействия между собой заряженных частиц, как фонон - это удобная модель описания передачи через твёрдое тело механических звуковых колебаний.

Рассмотренная в размышлении "Модель волн материи" (http://www.liveinternet.ru/users/5704248/post336152744/) модель непосредственного взаимодействия частиц без промежуточного носителя этого взаимодействия - электромагнитного поля - позволяет по-новому посмотреть на природу хорошо известных моделей, предсказать новые явления, но содержит пока неизвестные науке безмассовые уравнения Дирака. Вернее, такие уравнения известны применительно к безмассовым нейтральным частицам, но не к заряженным массивным частицам. Скорее всего, указанные безмассовые уравнения Дирака, полученные дедуктивным методом из уравнений Максвелла, являются частью будущей модификации уравнения Дирака для массивных частиц, в котором потенциалы электромагнитного поля будут заменены на компоненты волновых функций непосредственно взаимодействующих частиц.

 

Следовательно, тот обмен энергией, импульсом и моментом, который в квантовой теории называется фотоном, возможен лишь в том случае, если в природе найдётся взаимосогласованная пара частиц, способных осуществить такой обмен.

[700x457]

На обязательное образование таких пар в макроскопических явлениях

[264x186]

указывает калибровочная инвариантность уравнений Максвелла - Дирака. Их совокупная независимость от локального изменения фазы заряженного поля объясняется тем фактом, что в макроскопических материальных объектах всегда находится взаимосогласованная по фазе пара частиц.

В дальнейшем, когда механизм обмена будет понят и технологически освоен, станет возможной абсолютно свободная от подслушивания радиосвязь без радиоволн, основанная на специализированных парах взаимосогласованных электронных структур, способных обмениваться энергией-импульсом без излучения максвелловских электромагнитных волн.