А допустимо ли их сравнивать, пытаться найти в них нечто общее? Ведь у них совершенно разные параметры и характеристики. И все же их сопоставление обосновано и продуктивно.
В 1833 году Уильям Гамильтон в работе "Об общем методе выражения путей света и планет с помощью коэффициентов некоторой характеристической функции" сравнил вроде бы несравнимое - свет и планеты - и выявил общность между частицами и волнами. Следуя его примеру, вполне определенную общность можно заметить у электрона и субкванта.
Основы электронной оптики имеют много общего с основами световой, фотонной оптики. Обе они подразделяются на геометрическую и волновую, обе имеют дело с корпускулярными и волновыми свойствами электронов и фотонов, с дифракцией, интерференцией, с другими характеристиками - вплоть до полной их аналогии. Так, например, один из разделов первого тома "Основ электронной оптики" Питера Хокса и Эрвина Каспера в главе о гамильтоновой оптике так и озаглавлен: "Аналогия со световой оптикой". При обсуждении физического смысла характеристической функции электрона там сообщается, что "аналогия с геометрической световой оптикой является полной".
Обе оптики используют сходный или одинаковый математический формализм, сходные формулы, особенно при описании статистических явлений, а также колебательных и волновых процессов, процессов переноса электронов и фотонов.
Следовательно, субквантовый фотон не имеет противопоказаний быть реальным и со стороны таких явлений, как интерференция и дифракция.
Эйнштейн был сторонником представления кванта излучения в виде частицы, хотя и не употреблял этот термин. Он писал: "То, что наши теперешние основы теории излучения должны быть отброшены, я уже пытался показать ранее… Я считаю, что следующая фаза развития теоретической физики даст нам теорию света, которая будет в каком-то смысле слиянием волновой теории света с теорией истечения. Нельзя считать несовместимыми обе структуры, волновую и квантовую".
Субквантовое представление сущности излучений, вероятно, является шагом в этом направлении. Факты подобия электронов и субквантов, частиц и атомов энергии, участвующих в интерференции и дифракции (волновых явлениях), свидетельствуют в пользу такого предположения.
Микроскопическая электродинамика показала, что движение зарядов в электролитах не подчиняется уравнениям Максвелла. Выяснение этого обстоятельства привело к открытию электрона. Квантовая теория излучения показала, что электродинамические теории света совершенно чужды постоянной Планка. Сопоставление ее с опытом, расчетами и логикой связи фактов подтверждает обоснованность идеи атома энергии субкванта, который лежит в основе кванта энергии - фотона. Субквантовые представления и явления обобщаются квантовыми.
Зримым подтверждением этого послужил уникальный фотоснимок пикосекундного светового импульса в пигментирующей среде, полученный в 1973 году фирмой "Белл Телефон". Импульс явно не согласуется с волновой теорией Гюйгенса. Он гораздо ближе к представлению переноса субкванта в среде, возмущенной его движением, то есть сопровождаемый поперечными волнами.
Аналогичное описание фемтосекундных лазерных импульсов в линейных диспергирующих средах, их оптику можно найти в книге Сергея Ахманова, Виктора Выслоуха и Анатолия Чиркина.
Следовательно, для ответа на вопрос Планка надо лишь отойти от принципа Гюйгенса и электромагнитной теории света с ее непрерывностью между статическим и динамическим полем. Они противоречат опыту. Пусть с недоверием, с оглядками на привычную электромагнитную теорию и с перепроверкой каждого положения субквантового представления света, но согласиться с его обоснованностью.
Все это дает основание рассматривать перенос субквантов в пространстве в соответствии с принципом Ферма - Ньютона. Как известно, кинематический принцип Ферма утверждает, что возмущение от любой из точек среды распространяется к другой ее точке и к приемнику по лучу, являющемуся экстремалью функционала Ферма. В конечном счете это определяет кинематику геометрической оптики и может быть сформулировано в качестве динамического принципа. Теория истечения Ньютона в основе своей сходна с этим принципом Ферма.
3АТМЕНИЕ
7 ноября 1919 года лондонская "Таймс" вышла с заголовками "Революция в науке. Новая теория Вселенной. Идеи Ньютона опровергнуты". В Нью-Йорке добавили: "Лучи изогнуты, физики в смятении. Теория Эйнштейна торжествует". Сообщили также, что "Пространство разоблачили: оно кривое".
Так многие газеты встретили известие о притяжении света Солнцем, которое предсказал Эйнштейн. Этот факт установили экспедиции в Бразилии и на острове Принсипи при наблюдении солнечного затмения.
Люди устали от войны и очень хотели отвлечься от нее. Таинственная и уже этим привлекательная теория, по которой чудесным образом изгибаются лучи далеких звезд, сразу же стала сенсацией номер один.
Президент Лондонского Королевского общества Джозеф Томсон провозгласил ее высочайшим достижением человеческой мысли. В Цюрихе физики сочинили стихи:
Нет сомнений и в помине,
Свет, как знаем мы отныне,
По кривой в пространстве мчит
И Эйнштейна имя чтит.
Но были не только восторги. Философ и математик Альфред Уайтхед заметил, что нет никаких оснований предполагать у теории Эйнштейна более определенный характер, чем у "Начал" Ньютона. С ее представлением гравитации не силой воздействия одного тела на другое, а свойством пространства-времени не согласились Альберт Майкельсон, Оливер Хевисайд, Анри Пуанкаре, Эрнст Мах, Туллио Леви-Чивита и ряд других ученых.
Обильная, но малодоказательная критика общей теории относительности - новой теории гравитации - не помешала считать ее одной из основ современной физики и космологии. Изгиб лучей света и изменение его спектра близ Солнца были признаны доказательством верности теории.
Эйнштейн говорил, что наука - это драма, драма идей.
В статье о наблюдении затмения Дайсон, Эддингтон и Дэвидсон привели три альтернативы, из которых им предстояло сделать выбор:
1. Гравитационное поле не оказывает влияния на траекторию луча света.
2. Гравитационное поле действует на энергию или массу света так же, как и на обычное вещество по закону строго ньютоновского характера.
3. Ход луча света согласуется с общей теорией относительности Эйнштейна, причем и в этом случае гравитационное поле действует на свет точно так же, как и на обычное вещество.
Да, фотоны звездных лучей имеют массу, в среднем равную 4,4·10 грамма. Поэтому они могли быть притянуты к Солнцу. Но по какому закону - Ньютона или Эйнштейна?
Директор Парижской обсерватории Экслангон в 1924 году писал, что наблюдения солнечных затмений не подтверждают и не опровергают закон отклонения Эйнштейна. Они лишь указывают, если отбросить всякие предположения о систематических ошибках, на существование отклонений около Солнца, но без определения закона и без точной величины отклонения у солнечного края. В 1955 году член-корреспондент Академии наук СССР Михайлов в докладе о наблюдении эффекта Эйнштейна отметил, что эти слова остаются справедливыми и поныне, несмотря на последующие наблюдения.
Вопрос о возможности проверки отклонения лучей света под влиянием гравитирующих масс остается нерешенным. Наблюдение эффекта Эйнштейна у края Юпитера почти невозможно, ибо потенциал на его поверхности в 106 раз меньше солнечного.
Барри Паркер в изданной год назад книге "Мечта Эйнштейна" показал возможность совпадения результатов наблюдений 1919 года с расчетами в силу счастливой случайности, поскольку условия проведения измерений были отнюдь не идеальными. В ходе некоторых последующих экспедиций получались значительно различающиеся результаты - от 1,8 до 2,24 дуговых секунды. Это не означает, что предсказания теории неверны, просто точные измерения столь малых величин затруднены. Теперь, не ожидая затмений Солнца, наблюдаются отклонения близ него излучений всего спектра.
Эддингтон и его коллеги заключили: "Не вызывает сомнения, что найденный здесь эффект обусловлен гравитационным полем Солнца, а не, например, рефракцией в веществе солнечной короны. Чтобы получить наблюдаемый эффект за счет рефракции, необходимо, чтобы Солнце было окружено веществом с показателем преломления, равным 1+0,00000414/r, где r - расстояние от центра в единицах солнечного радиуса".
Тогда, в 1919 году, они сочли, что такого показателя преломления в окружающем солнечный диск веществе не может быть. Так ли это?
В книге Григора Гурзадяна "Звездные хромосферы" изложены результаты многолетних наблюдений звезд разных типов, и Солнца в их числе, проведенных во внеатмосферных условиях. Солнечные орбитальные обсерватории, станции "Салют", "Скайлэб" и другие помогли установить, что наша звезда окружена газообразным веществом сложной структуры и динамики, достигающим высоты нескольких солнечных радиусов. Характеристики убывающего по плотности окружения Солнца дают основание предположить и наличие у него показателя преломления, обусловившего наблюдаемый эффект изгиба траектории лучей. Это подтверждают также данные, приведенные, например, в "Курсе общей астрофизики" Дмитрия Мартынова.