Фридэн Королькевич - Этюды о свете
Принято думать, что энергетическое воздействие света определяется его частотой: чем она выше, тем выше и энергия фотонов. И наоборот. Но это не согласуется с фактами различного воздействия одних и тех же фотонов на разные приемники. Так, например, у меди полное безразличие к фотонам, выбивающим электроны из цезия. Энергичные для калия и натрия, точно такие же по частоте фотоны незаметны для вольфрама, золота и платины.
Следовательно, определяющие разное воздействие света факторы не ограничиваются лишь сведением их к частоте фотонов. Такие факторы обнаруживаются и у самих приемников излучений. Что это такое?
Многие объекты природы обладают разного рода памятью о событиях, памятью о воздействии на них. У полупроводников, например, это время релаксации. У приемников света это может быть своего рода памятью об атомах энергии, ее импульсах. Ведь движущиеся со скоростью света мельчайшие и дискретные сгусточки энергии обретают размерность количества движения, то есть. импульсов, равных по величине постоянной Планка. Ее размерность действия ограничена моментом генерации атома энергии и трансформируется в импульс на все время движения в пространстве.
Если память приемника света, составляющих его электронов, атомов вещества и молекул короче времени приема двух последовательных импульсов в фотоне, то он успевает освободиться от воздействия предыдущего и как бы позабыть о нем. Никакой «корпускулярности» света в этом случае нет и в помине. Но если память приемника больше интервала времени между поступлением к нему атомов энергии, то они как настигающие друг друга импульсы наращивают воздействие, вплоть до похожего на удар частицы вещества, что толкуется как корпускулярность света.
Добрая половина изотопов 105 химических элементов не проявляет себя в качестве излучателей корпускул, ибо не обладает достаточно высокой частотой генерации импульсов, имея в виду красную границу фотоэффекта. К тому же, например, у цинка часть изотопов имеет такую границу в 290 нм, а часть — ниже ее. Таковы и некоторые другие элементы — ртуть, барий, сурьма.
Следовательно, энергоатомарное представление сущности света вполне непротиворечиво. Оно в согласии с опытом раскрывает и причину дуалистического толкования света, и его излишне широкое распространение на свойства света, который лишь при определенном сочетании частоты и величины памяти приемника проявляет себя как некоторое подобие воздействия частиц вещества.
Вместе с тем, этот пример иллюстрирует — пусть схематично и упрощенно — плодотворность идеи первичного элемента излучений, их атома. Подтверждается справедливость высказывания первооткрывателя электрона Джозефа Томсона: «Из всех услуг, которые могут быть оказаны науке, введение новых идеи — самая важная».
Идея атома света, подкрепленная опытом, показала способность помогать в решении проблемы так называемого дуализма излучений. Вообще-то такого рода двойственность явления обусловлена и стечением обстоятельств, то есть частоты света, и памяти приемника фотонов. Но именно атом энергии, его характеристики проявили себя в качестве важнейшего условия возникновения корпускулярного свойства света. А раз так, то не исключена и польза идеи атома энергии в решении других, не менее важных проблем.
Поэтому, видимо, может быть полезным дальнейшее знакомство с этим таинственным вестником из реального мира, как его представил Планк.
СУБКВАНТ
Кванты света состоят из атомов энергии. Их можно представить как подкванты или, лучше — субкванты. Термин субквант — рабочий. Но он отражает физический смысл атома энергии как носителя величины постоянной Планка. В момент излучения он имеет размерность действия, которую преобразует в размерность импульса при его движении в пространстве со скоростью света. В ранее опубликованных работах этот термин обозначал дискретную составную часть кванта света, равную величине постоянной Планка[2].
Будучи мельчайшим сгустком лучистой энергии, субквант обладает некоторым размером и соответственной величиной эффективного сечения с размерностью площади. Там, где в данный момент находится субквант, в тот же момент возникает характеристика дискретности энергии и среды, их своего рода клетка. Попытка примерного определения ее величины показала вероятность приближения размера субкванта к длине гравитационного взаимодействия, или планковской длине около 10−33 сантиметра, которой соответствует время около 10−43 секунды. Известно, что сейчас она рассматривается как кандидат на роль фундаментальной длины — кванта пространства.
Возникает вопрос: что это — случайное сближение величин или реально существующая исходная метрика в соответствии с предположением Римана о внутренней причине возникновения метрических отношений?
Физика, имеющая дело с объектами такого рода, условно может называться субквантовой. Ее основы связаны с субатомной физикой и с зарождающейся физикой ультрамалых энергий, в области которых, по-видимому, предстоит узнать много удивительного и полезного. В том числе о субкванте, части кванта света, — конечном «кирпичике» мироздания, к которому с полным основанием можно отнести строфу Микеланджело:
Кто создал все, тот сотворил и части,И после выбрал лучшую из них,Чтоб здесь явить нам чудо дел своих,Достойное его высокой власти.
Если во Вселенной рождаются и умирают, превращаясь в фотоны и субкванты, мириады атомов вещества, если на каждый атом приходится более сотни миллионов фотонов, если по ее просторам бродят толпы субквантов, выбитых из фотонов и частиц, то едва ли будет преувеличением сказать, что окружающий нас мир — это мир субквантов.
И вполне естественно предположить, что этот мир существенным образом влияет на все. И что это влияние можно заметить и с пользой применить в теории и на практике.
Так, например, неисчислимые толпы субквантов и все самостоятельные «бродяги» наряду с нейтрино образуют собой и скрытую массу Вселенной, и так называемую энергию нулевых колебаний вакуума. Их трудно объяснить иначе, а присущие им бесконечности сводят на нет достоинства теории квантованных полей. Этот энергетический «бульон», видимо, питает и набирающих, по Вавилову, полный квант энергии спонтанных излучателей фотонов.
ЕЩЕ ОДНА ПОЛЬЗА СВЕТА
Каждое «ведро пространства», согласно Фреду Хойлу, пронизывают миллиарды квантов космических излучений: Только самое слабое из них, реликтовое, содержит около 400 фотонов в кубическом сантиметре. Космос непрерывно и со всех сторон шлет даровую, вечную, чистую и безопасную энергию. Можно ли ее использовать — вот в чем вопрос.
О лучистой энергетике обычно говорят: этого не может быть. Но точно также говорили и об использовании пара, электричества и атома. Сам Резерфорд, открывший атомное ядро, решительно отвергал возможность получения атомной энергии.
Разумеется, у отдельного фотона энергии мало. Но ее мало и у отдельного атома. Однако на каждый атом вещества приходится больше ста миллионов фотонов. А тех, что летят к нам из Космоса ежесекундно, не счесть. При этом фотоны обладают способностью наращивать воздействие на приемные устройства при увеличении их памяти о субквантах. Тогда рассеянные и вроде бы не сильные лучи далеких звезд могут обретать мощь жаркого и обильного солнечного света на экваторе в полдень при безоблачном небе. Природа показывает нам пример рационального использования лучистой энергии в растительном и животном мире. Теоретическое обоснование возможности лучистой энергетики было неоднократно опубликовано с 1992 года у нас и в 1995 году — в США[3].
Норберт Винер говорил, что каждая профессия имеет свои особенности. Когда горит дом, люди бегут от огня, а пожарный бежит в огонь, в горящий дом. Если он бежит от огня, то теряет честь и звание пожарного. А как быть с честью и званием ученого, если он избегает решения проблем? Если он перестал быть исследователем? Ландау как-то справедливо заметил: ученым может быть и кот, но он — не исследователь.
Фотоны при определенном сочетании частоты их излучения и времени памяти приемников проявляют себя подобно частицам вещества, бомбардирующим приемник. А это значит, что субкванты света обладают кинетической энергией. Но она может не только бомбардировать приемник, но и нагревать его, а также трансформироваться в другие виды энергии электрическую, химическую и механическую, связанную с движением приемника. Ведь энергия воздействия фотонов аддитивна, она суммирует энергию субквантов. Каждый из них имеет в соответствии с величиной постоянной Планка 6,6261·10−27 эрг=4,1355·10−15 электронвольт=4,4398·10−24 атомной единицы массы.
