Страница 5 из 7
Одно можно с уверенностью сказать, что эта движущая сила, эта раздвигающая энергия поступила в наше пространство не однажды, не конечным импульсом, она продолжает поступать постоянно не иссякающим потоком.
Упакованная энергия.
Вселенная технологический механизм – завод по переработке неизвестной энергии в энергию электромагнитную.
В чистом виде энергия электромагнитная занимает много места и постоянно пытается взаимодействовать с энергией прародительницей, поэтому она упаковывается в компактные формы и оформляется в виде планет, комет и астероидов.
Однако прежде чем стать осязаемой вещественностью чистая электромагнитная энергия проходит несколько стадий преобразования, превращаясь в элементарные частицы. Первичные и самые многочисленные из стабильных электромагнитных частиц фотоны. Эти свободно передвигающиеся по вселенной элементарные носители энергии своим количеством в десятки миллиардов раз превосходят материальную основу всех существующих и образующих вселенную атомов.
Альберт Эйнштейн изначально предложил называть эту частицу «световым квантом», и хотя впоследствии выяснилось, что квант этот не только световой, но в обиходе осталось название фотон, хотя греческая основа этого термина означает также «свет». Название американского физико-химика прижилось, хотя сама теория Гилберта Льюиса в которой фотоны считались «не создаваемыми и неуничтожимыми» не нашла своего подтверждения в экспериментальных данных. Звучание нового названия понравилось многим физикам, и они стали использовать его.
Исследованием свойств фотона занимались многие известные ученые, но самое заметное открытие сделал Макс Планк в 1900 г. Занимаясь тепловым излучением почти сорок лет, он обнаружил, что энергия любой системы при излучении или поглощении электромагнитного излучения может изменяться только на величину кратную энергии кванта. Иными словами, электромагнитное излучение дискретно. Опираясь на работу Планка Эйнштейн теоретически описал фотоэлектрический эффект и в 1921 году за этот труд получил Нобелевскую премию по физике.
Многие физики предполагали, что квантование энергии есть результат какого-то неизвестного свойства материи, проявляющегося при поглощении или выделении электромагнитных волн. Эйнштейн в 1905 году предположил, что квантование энергии – свойство самого электромагнитного излучения.
В те времена господствовала волновая теория Максвелла, которая предполагала, что все свойства света во взаимодействиях его с веществом зависят от интенсивности светового потока, но не от частоты. В действительности же некоторые эксперименты показывали результаты совершенно противоположные. Эйнштейн в целом признавал справедливость теории Максвелла, но аномальность некоторых экспериментов можно было объяснять если предположить, что энергия световой волны локализована в подобные частицам кванты и которые движутся в пространстве независимо друг от друга, несмотря на то, что волны распространяются непрерывно. Для согласования волновой теории Максвелла с экспериментальным обоснованием дискретной природы света родилась квантовая электродинамика.
Оказалось, что фотону свойственен корпускулярно волновой дуализм. В некоторых явлениях фотон ведет себя как электромагнитная волна (дифракция и интерференция). Результаты таких экспериментов прекрасно описываются уравнениями Максвелла. В других случаях фотоны целиком излучаются и поглощаются объектами, которые имеют собственные размеры намного меньше размеров волны фотона – атомами и совсем уж малыми скорее точечными электронами.
Двигаясь поперек гравитационного поля, фотоны ведут себя как частицы с определенной массой, свет звезд, к примеру, отклоняется солнцем (установлено во время солнечного затмения).
Двигаясь вдоль линий гравитационного поля, фотон теряет или увеличивает свою потенциальную энергию, что сказывается на его частоте (экспериментально установлено).
Похожие свойства проявляют и другие элементарные частицы, они хоть и обладают массой покоя, но по результатам экспериментов было установлено, что электроны, нуклоны, атомные ядра и даже целые атомы проявляют двойственные свойства.
Практическая польза использования свойств электромагнитной энергии оказалась неисчерпаемой. Только за какую-то сотню лет человеческая жизнь изменилась кардинально. Многократно возросшие возможности человека в сфере передвижений, в сфере информационных коммуникаций, в сфере энергетической оснащенности, многократно возросшие производственные мощности сделали человека намного свободнее и сделали его по-настоящему хозяином планеты. Однако по мере углубления знаний об окружающем мире все больше появляется доказательств о том, что мир, в котором мы живем, не только сложнее чем предполагалось ранее, он еще и изощрённее. Природа, которая должна работать среди хаоса случайными возможностями, природа, которая должна быть простой и доступной в повторении оказывается изобретательной и загадочной. Фотон, который казался самой простой элементарной частицей, на деле оказался очень непонятным и таинственным энергетическим образованием.
По результатам самых передовых практических и теоретических исследований модель фотона выглядит так – шесть электромагнитных энергетических ячеек объединены в единую энергетическую систему таким образом, что их вращательные моменты, притягиваясь и компенсируя, друг друга образуют единое нейтральное целое. При всем при этом постоянная Планка и скорость света обеспечиваются именно сложной изощренностью этой конструкции, невзирая на то, что при движении такого загадочного творения Природы общий внутренний центр масс вынужден совершать сложные колебательные движения, временами опережая скорость света. Многие физики придерживаются мнения о том, что фотон является самым загадочным творением Природы, однако если продолжать развивать мысль дальше, то напрашивается вывод о том, что механизмы, порождающие это самое творение должны быть ничуть не менее загадочными. Электрон, излучающий квант энергии в виде фотона имеет, как минимум, не менее сложную структуру, чем этот самый фотон, чтобы иметь возможность сформировать, а еще правильнее произвести на свет такой сложный конгломерат, состоящий из энергии и информации.
В самом незатейливом человеческом производстве – станок, штампующий сковородки или кастрюли обычно выглядит намного сложнее, чем продукты им производящиеся. Также и любая элементарная частица способная воспроизвести фотон должна быть укомплектована соответствующими формами, приспособлениями и механизмами.
Хорошо всем известные свойства дуализма, который проявляют элементарные носители информации и энергии, в явном виде присутствуют не на всей шкале частот электромагнитного излучения. Низкие частоты – радиоволны например – носят характер ярко выраженного переменного электромагнитного поля ничем, не проявляя способности к индивидуализации. Электромагнитная энергия – это колебательный процесс, обязательно имеющий частоту потому, что 0 частота это всего лишь поле электрическое или магнитное. Начиная от нуля и до частот инфракрасного диапазона, электромагнитная энергия не способна проявлять себя в виде единичных и обособленных фотонов. Затем начиная с инфракрасного диапазона, начинают проявляться свойства дискретности, чем выше частота, тем ярче выражена индивидуальность тем энергичнее проявляется каждый фотон. Частоты гамма диапазона за эту способность назвали еще жестким излучением.
Еще одно непривычное и совершенно удивительное свойство фотона, противоречащее жизненному человеческому опыту, зависит от его размеров. Чем меньше фотон занимает места в пространстве, чем он короче, тем больше становится его масса. Вес фотона обратно пропорционален его размерам. Чем активнее энергия рождающая фотон, тем больше он весит.
Размеры энергичных фотонов очень малы, они соизмеримы с размерами элементарных частиц, из которых состоят атомы, размеры же фотонов, находящихся в самом начале электромагнитного диапазона, превышают размеры сородичей в десятки, сотни и миллионы раз. Они настолько велики, что соизмеримы с размерами планетарных масштабов. Единичные фотоны таких размеров самостоятельно существовать не могут, зато они обладают свойством объединяться и существовать в виде коллективных электромагнитных колебаний, называясь радиоволнами.