Р. Вишневский

 

Явление фазового перехода света

 

Установлено, что вектор скорости света электрона смещен в фазовом пространстве относительно вектора скорости света фотона. Описан процесс трансформации электрона в фотон в GR-поле атома. Вычислено значение углового смещения вектора скорости света в процессе фазового перехода.

 

Процессы излучения и поглощения света в природе являются самыми распространенными, они происходят на всех уровнях организации материи. В физике элементарных частиц этим процессам соответствуют четыре понятия: акт элементарного излучения, акт исчезновения элементарной частицы, акт элементарного поглощения и акт рождения элементарной частицы. Более того, эти понятия связываются попарно: известны явления аннигиляции пары (например, электрон-позитрон) и процессы рождения пары. Однако объединить все четыре понятия в одно пока не удается.

Это не покажется странным, если вспомнить, что с открытием закона сохранения энергии-массы, некоторые физики своеобразно понимали дуализм света, предлагая ликвидировать понятие массы с целью устранения «дублирования».

Между тем, светодинамика утверждает: дуализм света состоит в том, что фотон и элементарная частица являются двумя крайними состояниями одной и той же энергии света. Не раскрывая сути понятия «энергия», светодинамика связывает эти два равноправных состояния света с помощью фазового перехода.

Фазовый переход света определяется как нестационарный процесс, в котором свет испытывает трансформацию и переходит в другое свое крайнее состояние: фотон или частицу, в зависимости от направления перехода. Этот процесс здесь называется явлением прямого и обратного фазового перехода (ФП) света. Светодинамика устанавливает однозначное соответствие между элементарной частицей и фотоном.

Непременным условием для осуществления ФП света является наличие искривленного пространства, т. н. фрактала, в котором происходит сворачивание в спираль траектории движения микрочастицы или фотона. Подобное пространство возникает в GR-поле возбужденного ядра атома. Здесь не поднимается вопрос о первопричине появления в природе фракталов, но при рассмотрении процесса ФП света всегда предполагается наличие искривленного пространства.

Известный и уважаемый физик-экспериментатор в популярной книге, посвященной «суперобъединению», задается вопросом: что произойдет со световой волной, если ее вернуть в точку излучения? И приводит ответ физика-теоретика: эта световая волна вернется к нам из бесконечности.

Светодинамика предполагает другой исход подобного эксперимента: световая волна, стянутая в точку, вновь превратится в частицу, из которой она и произошла. Данная статья посвящена изложению упрощенного, в основном графического, описания явления ФП света.

Трудность этого описания состоит не только в сложности самого описываемого процесса, но и в отсутствии некоторых понятий, без которых описание невозможно. Например, в физике отсутствует понятие комплексной массы микрочастицы. Существуют понятия античастицы, дырки, эффективной массы, заряда, есть даже понятие комплексной амплитуды вероятности. Но масса понимается в смысле, как ее определил Ньютон – инертная.

Межу тем, микрочастица может быть описана с помощью комплексной  массы1), действительную часть которой составляет ее гравитационная масса (m^G), а мнимая часть представлена ротационной массой (m^R). Для электрона:

m_e = m^G – im^R.

 

Это влечет за собой понятие потенциала микрочастицы:

с_e² = V₀² + V_sp²,

 

где V₀ – орбитальная (гравитационная) скорость электрона, V_sp спиновая (ротационная) скорость, с_e – вектор скорости света в пространстве электрона.

 

Треугольник скоростей электрона. Указание на параметры треугольника скоростей электрона дает т. н. постоянная тонкой структуры:

α = 0,0072973506.

Физический смысл этой постоянной обнаруживается после несложных преобразований выражения для радиуса боровского первого а₀, которое содержит эту постоянную:

.

Другая постоянная Ридберга, , выражается через частоту обращения электрона вокруг ядра атома водорода так:

,

а сама частота обращения   может быть представлена в виде:

,

где V₀ – скорость движения электрона вдоль боровской орбиты. Несложная подстановка позволяет получить значение постоянной тонкой структуры:

.                                                       (1)

Оно указывает на треугольник скоростей электрона, однако оставляет неопределенность: является ли скорость света с₀ гипотенузой треугольника или его катетом?

Для выяснения поставленного вопроса следует обратиться к выражению комптоновского радиуса электрона r_k:

,                                             (2)

где r₀ – радиус орбиты электрона, r_e – классический радиус. Таким образом,   r_k  есть среднее геометрическое между r₀ и r_e. Три радиуса электрона образуют прогрессию, знаменателем которой служит постоянная α.

На рис. 1  приведено построение, из которого находится среднее геометрическое   r_k. Очевидно, что знаменатель прогрессии здесь равен:

.

Сопоставляя это равенство с (1), легко определить треугольник скоростей электрона, что и отражено на рис. 2. Угол δ – внутренний угол треугольника, с₀ – прилежащий катет, V₀ – противоположный катет. Гипотенузой треугольника скоростей электрона является вектор скорости света в пространстве электрона c_е. Его модуль несколько превышает c₀, а аргумент выражается через угол   δ, равный:

В показательной форме вектор скорости света электрона может быть представлен так:

,                                            (3)

где аргумент  – дополнительный угол.

Столь подробное обоснование вектора скорости света электрона с_e объясняется тем, что в описании ФП света он занимает центральное место.

 

Фотон. Излагаемая здесь гипотеза предполагает, что вектор скорости света фотона с_f сдвинут относительно вектора с_e в фазовом пространстве на некоторый положительный угол преобразования σ_t:

.

Формально вектор c_f может быть получен путем умножения c_e (3) на мнимое число i. При этом соотношение между степовой (поступательной) и спиновой составляющими сохраняются, т. е. внутренний угол треугольника скоростей не меняется.

На рис. 2 степовая составляющая с_st вектора скорости света фотона совпадает с действительной положительной осью фазовой плоскости, т. к. принято считать с₀  действительной величиной.

Косвенным подтверждением комплексного характера вектора скорости света фотона с_f служит явление круговой (циркулярной) поляризации света в акте элементарного излучения2). Здесь вектор напряженности электрического поля вращается вокруг направления распространения света. В светодинамике этому факту сопоставляется вращение вектора напряженности G-поля.

Взаимное расположение векторов скорости света электрона с_e и фотона с_f, показанное на рисунке 2, объясняет неудачные попытки экспериментаторов разогнать электрон в ускорителе до скорости света так, чтобы трансформировать его в фотон. Это невозможно – таков результат экспериментов. Действительно, как следует из рис. 2, увеличение реальной составляющей до скорости света (V₀ ® c₀), приводит к существенному изменению внутреннего угла треугольника скоростей электрона (d ® 45^o), но этого недостаточно для фазового перехода света.

Светодинамика объясняет недоумение экспериментаторов: для трансформации электрона в фотон, следует не только разогнать его до скорости c₀ в гравитационном поле, но и раскрутить спираль электрона в ротационном поле. И только после этого – перевести его в сопряженное пространство, для чего необходим фрактал. Другими словами, следует повернуть вектор скорости света электрона c_e в положительном направлении на угол фазового перехода света s_t. При этом наблюдается явление обратного ФП: от электрона – к фотону.

Процесс ФП света обратим. Во время прямого ФП света вектор скорости света фотона с_f смещается в фазовом пространстве в сторону отрицательных углов на - s_t. Прямой ФП света может быть охарактеризован как лавинообразный процесс свертки кванта света в GR-поле ядра атома.

Предполагается, что в процессе свертки вектор скорости света испытывает вращение и кручение в пространстве так, что образуется спираль света, радиус которой равен классическому радиусу электрона. На рис. 3 показана траектория движения конца вектора скорости света с_f по сходящейся правой логарифмической спирали, в центре которой расположен фрактал (например, протон). Спираль наложена на фазовую плоскость, на которой изображено начальное положение вектора с_f и его конечное положение (вектор с_e) при прямом ФП света. Фазовое рассогласование этих векторов составляет s_t. В процессе перехода вектор скорости  с имеет несколько промежуточных состояний, одно из которых приведено на рисунке.

Физически описываемый процесс происходит в пространстве GR-поля ядра атома, поэтому траектория движения фотона может быть изображена пространственной сходящейся правой логарифмической спиралью. На рис. 4 эта спираль схематически изображена слева от фрактала. Фрактал разделяет два сопряженных пространства: света (слева) и массы (справа). Сам фрактал расположен внутри ядра и представляется центром логарифмических спиралей. Вторая спираль – это траектория движения элементарной частицы, она является продолжением первой. Из фрактала обе спирали выглядят совершенно одинаково. Здесь каждая спираль имеет свое название: световой и массовый порталы соответственно.

В результате прямого ФП света образуется микрочастица – свернутый в спираль квант света; гравитационная масса частицы (масса покоя) определяется энергией кванта, а ее радиус (r_e) определяет ротационный (магнитный) «заряд» частицы – положительный или отрицательный, в зависимости от направления свертки.

Образованная частица имеет орбитальную V₀ и спиновую (с₀) составляющие скорости света, что соответствует спиновой с_sp и степовой с_st составляющим вектора скорости света с_f.

Фазовый переход электрона. Свернутый в спираль квант света, теперь уже в качестве микрочастицы, выбрасывается обратным GR-полем ядра атома на «поверхность», потенциал которой равен квадрату скорости поступательного движения электрона:

Без внешних воздействий на электрон, он движется по орбите радиуса r₀ с постоянной скоростью V₀ и «сам по себе» совершить обратный фазовый переход не может. Его орбитальный (гравитационный) импульс равен:

р^G = m^G V₀.

 

Здесь: р^G – импульс орбитального движения, m^G – гравитационная масса электрона, V₀ – орбитальная скорость.

Кроме этого, электрон имеет импульс ротационного поля  р^R:

р^R = m^R с₀,

 

где m^R – мнимая масса электрона.

Возможны два типа внешних воздействий на электрон: со стороны налетающей извне частицы (или внешнего поля) и со стороны ядра атома.

Первое описывается Комптона эффектом. Длина волны электрона в этом случае равна:

,

 

где l_к – комптоновская длина волны электрона; l_е = 2pr_е – собственная длина волны электрона; l₀ = 2pr₀ – длина волны де Бройля. Радиус орбиты электрона при этом уменьшается до значения (2), что влечет за собой изменение импульса:

,

который увеличивается в с₀ / V₀   раз и становится равным:

р_к = m^Gс₀.                                                     (4)

 

Точно такое же значение импульса имеет и фотон, т.е. соблюдается закон сохранения импульса при трансформации электрона.

Однако равенство (4) еще не означает, что в Комптона эффекте электрон приобретает скорость света с₀. Дело в том, что комптоновские характеристики электрона: r_k, т_k, V_k и p_k – это обобщенные параметры электрона, которые присущи электрону всегда, даже в отсутствии внешнего воздействия. Они остаются неизменными и при ФП электрона.

Между комптоновскими параметрами электрона имеет место равенство:

,

 где r_k – комптоновский радиус;

–       комптоновская масса;

                                                    (5)

–       комптоновская скорость электрона. В этом случае комптоновский импульс (4) выражается так:

р_к = m_кV_k.

 

Второй тип воздействия на электрон выражается в том, что ядро атома возбуждается. Его поле переходит в нестационарное состояние, возникает GR-индукция. При этом на потенциальной поверхности атома образуется вихревая GR-воронка, в которую устремляется электрон. Радиус воронки в ее раскрыве равен радиусу Комптона (2), а скорость V_k (5).

На рис. 5 изображена вихревая воронка GR-поля возбужденного атома, имеющая форму пространственной сходящейся спирали, высота которой равна радиусу орбиты r₀, а наименьший радиус равен r_е; он связывается с радиусом ядра атома.

GR-воронка повторяет форму известного атмосферного вихря – торнадо и отражает структуру нестационарного поля ядра. Векторы напряженности индуцированных G и R-полей вращаются по сходящимся спиральным траекториям, увлекая электрон к ядру атома.

Существует несколько путей для описания фазового перехода. Например, с помощью клотоиды3) – кривой, для которой радиус кривизны обратно пропорционален длине дуги. Для этого следует преобразовать выражение (2) в зависимость:

,

где r – радиус кривизны электрона, l – длина дуги спирали по рис. 5. Подобное описание ФП электрона полезно тем, что наглядно показывает: фотон есть кососимметричное отражение электрона. Кроме того, оно выявляет, что сопряженные пространства фотона и электрона, видимо, отличается знаком кривизны.

Ниже  излагается способ описания трансформации электрона в фотон, основанный на постоянстве комптоновских характеристик электрона: r_k, p_k, V_k и m_k. Он состоит в рассмотрении процесса движения конца вектора скорости света с на фазовой плоскости из своего начального положения с_e, в конечное положение – с_f. На рис. 6 фазовая траектория вектора  c  изображена множеством точек в интервале 1-2 и пунктирной линией в интервале 2-3. Направление движения конца вектора обозначено стрелками. Геометрическим местом множества точек в интервале 1-2 является кривая обратной зависимости между составляющими с^R и с^G вектора с.

Смещение вектора скорости света имеет место в интервале 1-2 фазового перехода. Этому участку соответствует движение конца вектора с_e по логарифмической спирали (рис. 3) на фазовой плоскости в сторону увеличения угла (против часовой стрелки). Этому же процессу сопоставляется движение электрона по спирали (рис. 5) вихревой GR-воронки возбужденного атома в направлении ядра атома. Тот же процесс отображается на рис. 4 в виде движения электрона e по сходящейся спирали в направлении фрактала.

При каждом обороте электрона по пространственной спирали рис.4 и рис. 5, вектор света с (рис. 6) поворачивается на угол +d, что обеспечивает его скачкообразное перемещение по кривой 1-2. Каждый скачок вектора с отражается точкой на фазовой траектории рис. 6, так что образуется множество промежуточных состояний вектора света.

По мере приближения электрона к ядру атома, его поступательная скорость растет, радиус «кружков Лармора» уменьшается. Ввиду постоянства V_k (5), спиновая составляющая скорости уменьшается. Радиус самой частицы увеличивается из-за постоянства r_k (2). За счет обратного вращения GR-воронки, ротационное поле электрона слабеет, а гравитационное – усиливается: энергия R-поля электрона «перетекает» в G- поле.

Наконец, на расстоянии r_е от центра ядра, поступательная скорость электрона достигает скорости света с₀, а мнимая (ротационная) составляющая уменьшается до значения V₀. При этом радиус самой частицы становится равным r₀ (радиус орбиты).

К этому моменту вектор скорости света с попадает в точку 2 на фазовой плоскости рис.6; в этом случае он равен:

с = с₀ – iV₀.

Второй этап прямого ФП света (интервал 2-3) заключается в скачкообразном перемещении вектора скорости света с в сопряженное пространство, что соответствует увеличению фазы на угол 2d (против часовой стрелки). При этом он пересекает действительную ось системы координат, разделяющую сопряженные векторы  и с_f. Вектор скорости с приходит к своему конечному состоянию ФП (вектору скорости фотона):

с_f = с₀ + iV₀.

Физически этот этап ФП света состоит в том, что «электрон» со скоростью света проходит  ядро атома (рис. 5) или фрактал по рис. 4, что то же самое. Слово «электрон» взято в кавычки, т. к. фактически электроном (и фотоном) называется конечное состояние света при ФП. Между этими двумя крайними состояниями, «внутри» ФП, находится световая энергия или просто – свет.

Поскольку смещение вектора скорости света с при каждом обороте спирали составляет угол d, можно вычислить количество оборотов спирали:

,

что соответствует смещению на угол трансформации:

s_t = 2pn = 430,5p  рад.

 

В заключение следует отметить, что фазовая картина прямого ФП света несколько отличается от рассмотренной выше, но только формой. По содержанию – это обратный процесс, что отражено на рис. 7.

 

 

 

Выводы:

1.      Светодинамика позволяет решать задачи, ранее недоступные науке.

2.      Система уравнений Максвелла для GR-поля является теорией динамики света.

 

© г. Сочи, 2001г.