Сергей Семиков - Баллистическая теория Ритца и картина мироздания
Всё это не вредит формуле Планка, но говорит о ложности нынешней квантовой трактовки этой формулы. Не зря, Планк призывал к осторожному обращению с квантами, которые он ввёл как формальный приём, веря, что открытый им закон излучения удастся объяснить и в рамках классической физики. О том же говорил в своём споре с Эйнштейном и Ритц (см. эпиграф § 4.1). Он связывал ультрафиолетовую катастрофу с неверным описанием процесса излучения и порочностью максвелловской электродинамики. Словно предчувствуя грядущие квантовомеханические потрясения, Ритц указал, что главная проблема теории излучения чёрного тела состоит в неверном описании движения электронов в металле и атомах, в его неопределённости. Уравнения Максвелла и теория Лоренца слишком неоднозначны, то есть, — допускают большое число физически невозможных решений. Если наложить соответствующие ограничения, в том числе условие запаздывающих потенциалов (по сути, классический принцип причинности, детерминизма) и предложенную Планком связь частоты колебаний и энергии электрона, то планковский закон излучения получится сам собой в рамках классического подхода. Этому вопросу посвящена серия из четырёх статей, в том числе, — предсмертная статья Ритца, где он вступил в схватку с самим Эйнштейном (Рис. 23), вставшим горой за электродинамику Максвелла и термодинамическую необратимость [6, 146, 161].
И, точно, как показано выше, закон Планка вполне объясним классически и связан с детерминированной частотой обращения электрона, с дискретностью, прерывистостью, но не света, а самого вещества и излучения, состоящего из отдельных актов. Ведь в тепловом излучении каждый акт излучения и поглощения света сопряжён с движением по орбите отдельного электрона, захваченного атомом или вылетающего из него. Примечательно, что ещё в начале XX в. Ритц отмечал, что именно теория Максвелла противоречит классической механике и принципу причинности, детерминизма в физике. И, потому, не механика Ньютона, а теория Максвелла ответственна за кризис науки начала XX века, в связи с проблемой опыта Майкельсона и закона излучения чёрного тела. Как верно заметил Ритц, именно теория Максвелла, противоречащая классической механике и лишающая поле с веществом чёткой корпускулярной структуры, ответственна за появление теории относительности и квантовой физики. Эти абсурдные теории — неизбежное следствие столь же абсурдной теории Максвелла.
То, что энергия E колебаний, кружения электрона в атоме, — связана с частотой f его обращения, подтверждает и фотоэффект: внешний электрон атома, срываясь со своей орбиты под действием света частоты f, при вылете из металла, как раз имеет энергию E=hf (§ 4.3). Планк стремился вернуть физику в классическое русло, борясь за правильное истолкование своих идей в рамках дискретных свойств электричества, атомов, а не света. Модель атома Ритца позволила этого добиться. Модель поясняет не только то, как рождается сплошной и линейчатый спектр излучения нагретых тел, но и почему тела излучают тем интенсивней, чем выше их температура.
Нагрев приводит к убыстренному движению атомов. Растёт сила и частота их столкновений, толчки побуждают внутренние и внешние электроны атома интенсивней кружиться и излучать, генерируя соответственно дискретный и сплошной спектры. Внешние электроны чаще отрываются от атомов и, набрав в столкновениях добавочную энергию, излучают её в виде сплошного спектра при захвате другими атомами (Рис. 145). Это явление, именуемое "обратным фотоэффектом", рождает также сплошной X-спектр рентгеновской трубки [134]. Однако, в газе атомы удалены друг от друга, они редко теряют и поглощают электроны. Потому, у газов, в отличие от раскалённых твёрдых тел, с их сплошным спектром, более ярок дискретный, линейчатый спектр, природу которого разобрали выше (§ 3.1). Лишь в протяжённой плазме звёзд электроны движутся свободно и в больших объёмах газа часто соударяются с атомами, генерируя сплошной спектр, не хуже твёрдых тел. Заметим, что квантовая физика объяснить сплошной спектр излучения Солнца и звёзд не способна.
Рис. 145. Генерация сплошного и линейчатого спектра соответственно внешними и внутренними электронами. Максвеллово распределение электронов по энергиям E, переходящее при E=hf в планковское распределение по интенсивности спектра.
Интересно отметить, что ещё в 1750 г. М.В. Ломоносов в своей работе "Размышления о причине теплоты и холода" (§ 4.15) связал тепловые свойства тел с вращением их частиц, которое с ростом температуры становится всё более интенсивным, отчего тело излучает всё больше тепла. Тем самым, Ломоносов не только предсказал существование в атомах крутящихся электронов, но и догадался, что именно их кружение ответственно за тепловое излучение тел. Классическое объяснение спектра излучения абсолютно чёрного тела — это лишь первый кирпич, изъятый из фундамента квантовой теории и встроенный в здание классической физики. Как покажем далее, и все прочие кирпичи фундамента: фотоэффект, эффект Комптона, опыт Франка-Герца и т. д., — не имеют отношения к квантовой концепции, в здании которой лежат ненадёжно, однако, стройно укладываются в рамки классической физики.
§ 4.2 Существуют ли фотоны — кванты света?
Если пиво всегда продают в бутылках, содержащих пинту, отсюда вовсе не следует, что пиво состоит из неделимых частей, равных пинте.
А. Эйнштейн о различии фотонной и планковской гипотезы [73, с. 147]Вопрос о природе волновых свойств света обсуждался ранее (§ 1.12). Теперь пришла пора обсудить природу корпускулярных проявлений света и показать, что световая волна не может быть частицей, так же, как частица — волной. Но, ведь, ранее мы утверждали, что согласно БТР свет — это поток частиц-реонов. И, вот, оказывается, свет не частица? Вот именно: одна частица это ещё не свет, так же, как один, два и даже три ореха это ещё не куча. Согласно Ритцу, свет — это волна, несомая со световой скоростью потоком из множества реонов. Иными словами, в БТР нет квантов света, — фотонов, но есть кванты электрического воздействия, — реоны. Как же тогда объяснить существование фотонов, — частиц, каждая из которых может сама по себе рождать свет? Ниже покажем, что представление о фотонах возникло в результате ошибки.
Прежде всего, в излучении и поглощении света стандартными порциями нет ничего странного. Вполне естественно, что похожие, как две капли воды, атомы будут и энергию излучать одинаковыми порциями, словно однотипные радиопередатчики, посылающие стандартные импульсы в виде "точек" и "тире". Видно, так уж устроены атомы, что, подобно радиотелеграфу, они излучают лишь дискретный ряд энергий и, подобно радиостанциям, — в дискретном диапазоне частот. Этот внутренний механизм атома пытались вскрыть многие учёные. Наибольшего успеха в этом добился непревзойдённый мастер создания моделей Вальтер Ритц, как было показано выше (§ 3.1). Предложенный им атомный механизм позволил не только объяснить прерывистый характер спектра излучения атома, но и найти весь ряд генерируемых атомом частот. В этих моделях не было фотонов и квантовых переходов, напротив, — свет в виде обычных электромагнитных волн создавался классическими колебаниями электронов в атоме.
Как известно, история фотонов, — квантов света, началась с открытия Максом Планком квантов излучения. Впервые он заговорил о квантах, столкнувшись с проблемой излучения абсолютно чёрного тела. Проблема состояла в том, что классическая теория неверно описывала спектр излучения нагретых тел, скажем, раскалённой нити в лампе. Макс Планк решил эту проблему, предположив, что энергия E осциллятора, — колеблющегося электрона в атоме, — не произвольна, а жёстко связана с частотой f его колебаний, по формуле E=hf, где h — это постоянная Планка. Но идею Планка истолковали превратно, посчитав, зачем-то, что квантование связано с самим светом, а не с излучающими его атомами, внутри которых колеблются электроны. Хотя уже тот факт, что квантовые свойства света проявляются лишь при его взаимодействии с веществом, говорил, что всё дело — в атомном механизме, а не в свете. И, вместо того, чтоб искать, по идее Планка, дискретность в недрах атома, учёные, начиная всё с того же Эйнштейна, стали саму энергию делить на части: кванты, фотоны, — частицы, в виде которых, якобы, излучался свет. А, между тем, связь энергии и частоты колебаний электрона в атоме, а, значит, и спектральный закон Планка, — прямо следует из магнитной модели атома Ритца (§ 4.1).
Интересно, что сам Планк, введя представление о квантах, опирался на взгляды Больцмана, который, по мере защиты кинетической теории газов и атомистической концепции, подобно Ритцу, осознал ошибочность теории Максвелла, оперирующей с непрерывными величинами. Больцман указал, что в уравнения Максвелла надо внести элемент прерывистости, учитывающий дискретность во взаимодействии поля с веществом и обусловленный, по мысли этого физика-атомиста, дискретностью не энергии, а материи, состоящей из стандартных атомов и других частиц. По сути, Больцман предсказал реоны Ритца, отметив, что электромагнитное воздействие должно квантоваться. И это были именно кванты электрического воздействия (реоны), а не кванты света, энергии (фотоны). Смысл термина "квант" исходно был ближе к понятию "атом", поэтому Больцман, Томсон, Планк, Штарк и другие говорили о квантах материи (атомах), квантах электричества (электронах), то есть, — о реальных частицах. И лишь по вине Эйнштейна, Бора и, отчасти, самого Планка понятие кванта стали трактовать с позиций энергетизма (§ 5.14), в форме дискретных порций энергии, а не материи или электровоздействия.
