Необычные размышления о…

13.6. Почему радиоволны проходят сквозь стену, а свет не проходит

Хотелось бы понять, чем и как отличаются фотоны, принадлежащие к различным диапазонам излучений. Например, чем отличается фотон светового излучения в видимом диапазоне от фотона в радиочастотном диапазоне. Представим себе типичную бытовую ситуацию. Некто Иванов, в кирпичном доме заходит в ванную комнату, стены которой построены из бетона. Некто Петров, в таком же доме и в такой же ванной комнате, но на соседней улице, достает смартфон, звонит Иванову, и Петров с Ивановым начинают разговор, с помощью смартфонов. На улице светит солнышко, но свет в ванных комнатах Иванов с Петровым не включают, то есть разговаривают в кромешной тьме. Все понимают, что смартфоны обмениваются фотонами в радиочастотном диапазоне.

Вопрос. Почему фотоны радиочастотного диапазона проникают в ванные комнаты Иванова и Петрова, сквозь кирпичные стены домов и бетонные стенки ванных комнат, а солнечные фотоны не проникают? Чтобы ответить на такой вопрос, вернемся к рассмотрению наших капелек (фотонов). В случае с фотоном в видимом диапазоне частот, перекувыркивание и пульсации капелек (фотонов) происходят очень часто. Содержимое капельки не успевает расползтись в направлении ее движения. Поэтому фотон в направлении его движения можно и нужно представить этаким толстеньким коротышкой. Что-то типа сковороды, летящей вперед днищем (плашмя). Толщина такой сковороды (фотона) – ангстремы.

В случае с фотоном в радиочастотном диапазоне, наша капелька (фотон) расползается по всей длине фотона. А длина такого фотона может составлять сантиметры, метры. Поэтому содержимое нашей капельки, растекаясь по всей длине фотона в радиочастотном диапазоне, превращается в нечто очень тонкое. Мы считаем, что это очень тонкое, можно назвать вибрирующей (пульсирующей) струной. В отличие от апологетов теории струн, хотя мы тоже относимся к сторонникам такой теории, мы рассматриваем явления уже на уровне фотонов, и нам, для такого рассмотрения, достаточно трехмерного пространства.

Апологеты теории струн претендуют на многомерное пространство где-то на уровне кварков. Во всяком случае, наша интерпретация позволяет объяснить, почему струна (фотон в радиочастотном диапазоне) свободно проходит в межатомном пространстве кирпичной стены здания и бетонной стены ванной комнаты, а сковорода (фотон в световом диапазоне) застревает в таких стенах.

Наша интерпретация позволяет наглядно объяснить гениальный закон Макса Планка, согласно которому энергия прямо пропорциональна частоте фотона. Чем выше частота пульсаций фотона, тем короче сковорода, но тем больше площадь днища такой сковороды. Физики предпочитают употреблять термин “площадь эффективного сечения”. Чем ниже частота пульсаций фотона (например, в радиочастотном диапазоне), тем длиннее и тоньше струна (пульсирующий фотон). Энергия “чего-то” характеризуют способность этого “чего-то” совершать работу.

В каком случае совершится большая работа, например, когда по левой щеке нам стукнет летящая сковорода или в левую щеку вопьется, летящая со скоростью летящей сковороды, очень тонкая струна. Нам кажется, что сковорода не только вышибет челюсть, но и всю голову разнесет вдребезги, а тонкая струна пронзит и левую и правую щеки практически без последствий. Так что мы имеем право сказать, что сковорода (фотон в рентгеновском диапазоне) совершает большую работу, чем тонкая струна (фотон в радиочастотном диапазоне). Фотон в рентгеновском диапазоне еще более энергичен фотона в радиочастотном диапазоне. Что подтверждается формулой Макса Планка.

Читатель может спросить. Почему сковорода в рентгеновском диапазоне проникает внутрь определенного вещества, а сковорода из светового диапазона не проникает во внутрь такого вещества. Если структура такого вещества имеет слабые внутренние связи, то рентгеновская сковорода настолько энергична, что может порвать такие связи и проникнуть внутрь вещества. Для защиты таких слабых связей от разрывов, применяют экраны, например, свинцовые. Защищаться от сковороды в световом диапазоне нет необходимости, поскольку такие сковородки не могут порвать связи вещества, протаранить вещество и проникнуть внутрь вещества.

13.7. Почему скорости фотонов в световом и рентгеновских диапазонах равны

Скорость математически выражена дробью, в числителе которой длина пути, для некоторого нечто, пробегающего такой путь, а в знаменателе – время, в течение которого это нечто пробегает такой путь. Применительно к такому нечто, как фотон, в любом диапазоне частот, его скорость – величина постоянная. Такой факт можно объяснить, если удастся определить или измерить толщину сковородки (или длину струны), а также определить время, в течение которого сковородка (или струна) перекувыркивается в свое новое состояние.

Если толщина сковородки небольшая, то и время перекувыркивания малое. Деля толщину такой сковородки на время такого перекувыркивания, получим скорость перемещения сковородки в пространстве. Если длина струны большая, то и время перекувыркивания такой струны в новое положение достаточно большое. Если поделить длину струны на время ее перекувыркивания, то мы получим скорость ее перемещения в пространстве.

Что-то нам подсказывает, что скорости перемещения сковородки и струны, в наших рассуждениях по предложенному нами алгоритму, будут одинаковыми и равными скорости света. Правда, такого рода догадки, нуждаются в экспериментальных подтверждениях. В сущности, время перекувыркивания фотона, можно определить по частоте его пульсаций, а толщину сковородки или длину струны можно рассчитать, если время перекувыркивания помножить на скорость света. В этом случае, мы уповаем на уже известное значение скорости света. Однако, для доказательства того, что скорость фотона равна отношению толщины сковородки (или длины струны) – в числителе, ко времени перекувыркивания – в знаменателе, надо в числитель и в знаменатель подставлять нечто измеренное. Или нечто определяемое, но не вызывающее никаких сомнений, связанное с толщиной сковородки (длиной струны) и временем перекувыркивания.

Мы уверены, что фотон является потенциальным переносчиком энергии, импульса и момента. Такая потенциальность сохраняется до тех пор, пока не произойдет соударения (столкновения, взаимодействия) фотона с частицей или элементом вещества. В абсолютном вакууме фотон может лететь сколь угодно долго (миллионы, миллиарды, триллионы лет), оставаясь неизменным потенциальным переносчиком неизменяемых значений конкретной энергии, конкретного импульса, конкретного момента.

Поскольку и энергия, и импульс, и момент зависят от одного параметра, именуемого частотой пульсаций фотона, которая для фотона единая и неповторимая, то существует жесткая зависимость между энергией, импульсом и моментом данного фотона. Интересно то, что частоту пульсаций фотона, а, следовательно, и переносимую им энергию, импульс, момент, не представляется возможным определить в том случае, когда фотон пребывает в полете. Попытка измерить такие характеристики фотона, неизбежно приведет к необходимости осуществить столкновение фотона с частицей, с веществом, с измерителем.

Что же происходит с фотоном в результате его столкновения с частицей? Согласно эффекту Комптона, происходит изменение частоты пульсаций фотона (всегда в сторону уменьшения такой частоты). А, значит, происходит уменьшение энергии, импульса, момента, которые переносятся фотоном. Такой фотон приобретает новый набор, энергии, импульса, момента. Разность в значениях импульса фотона, до и после его столкновения, приводит к формированию силы, с которой фотон воздействует на частицу.

Такая сила прямо пропорциональна разности импульсов фотона до и после столкновения фотона с частицей и обратно пропорциональна промежутку времени, в течение которого происходит такая трансформация импульса. В течение такого промежутка времени, частица перемещается в пространстве ускоренно, а затем, равномерно, если иные силы не препятствуют ее перемещению. Кроме импульса, фотон располагает энергией, которая проявляет себя тем, что производится работа по перемещению частицы в пространстве. Такая работа прямо пропорциональна разности значений энергий фотона до и после его столкновения с частицей.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.