5. Теория движения фотона

Начнем с вывода уравнений движения центра масс фотона. Поскольку центр масс фотона движется в плоскости поляризации и в рамках аксиомы Единства пространства – материи – времени, то для описания его движения по плоской волновой траектории необходимо иметь два параметрических уравнения.

Так как центр масс фотона движется относительно наблюдателя и относительно геометрического центра , который движется прямолинейно со скоростью , то для полного описания такого движения необходимо иметь две системы отсчета (рис. 35): неподвижную и подвижную , связанную с прямолинейно и равномерно движущимся геометрическим центром фотона.

Уравнения движения центра масс фотона относительно подвижной системы имеют вид параметрических уравнений окружности (рис. 35):

; (129)

. (130)

Если рассматривать движение фотона относительно неподвижной системы отсчета ХОУ со скоростью , то уравнения такого движения становятся уравнениями циклоиды:

; (131)

. (132)

Обратим внимание на то, что в уравнениях (131) и (132) и . Это значит, что они описывают движение центра масс фотона (рис. 31 и 32) по волновой траектории в рамках аксиомы Единства пространства – материи – времени. Отметим, что уравнения Луи Де Бройля и Шредингера этим свойством не обладают. Учитывая соотношения (106) и (128), получим:

(133)

(134)

где .

На рис. 34, b представлены траектории точек , показанных на (рис. 28). Обратим внимание на важные особенности. Радиус кольца равен и точка , лежащая на кольце (рис. 34, а), описывает обыкновенную циклоиду К (рис. 34, b).

Радиус окружности, описываемой точкой (рис. 28), - и эта точка описывает удлинённую циклоиду (рис. 34, b).

Радиус окружности, описываемой точкой (рис. 28), поэтому точка М на этом радиусе описывает укороченную циклоиду (рис. 34, b).

Так как у модели фотона амплитуда колебаний центра масс фотона , то его центр масс М движется по укороченной циклоиде (133), (134). На рис. 34, b это траектория М.

Результаты эксперимента (табл. 3) требуют, чтобы математическая модель, описывающая скорость центра масс О шестигранника, а значит и центра масс М фотона, не зависела бы от его радиуса . Уравнения (133) и (134) автоматически дают такой результат

(135)

Если считать, что движение фотона эквивалентно движению шестигранника, то в формуле (135) и получаем закономерность изменения скорости центра масс М фотона

(136)

При этом скорость центра масс фотона (рис. 31 и 32) изменяется в интервале длины волны таким образом, что её средняя величина остаётся постоянной и равной (рис. 36, а).

График изменения скорости (136) центра масс М фотона (рис. 31 и 32) показан на рис. 36, а. Как видно, скорость центра масс фотона действительно изменяется в интервале длины волны или периода колебаний таким образом, что её средняя величина остается постоянной и равной .

Рис. 36: а) график скорости центра масс фотона; b) зависимость изменения касательной силы инерции, действующей на центр масс М светового фотона в интервале одного колебания

Поскольку сила инерции направлена противоположно ускорению, то касательная сила инерции , действующая на центр масс фотона, запишется так

. (137)

Несмотря на сложность переменной составляющей математической модели (137), касательная сила инерции, действующая на центр масс фотона, изменяется синусоидально (рис. 36, b). Это значит, что она и генерирует равномерное прямолинейное движение геометрического центра фотона.

Нормальная составляющая силы инерции, действующей на центр масс фотона (центробежная сила инерции) определиться по формуле

. (138)

Результирующая сила инерции , действующая на центр масс фотона, будет равна

(139)

Таким же образом определяются силы, действующие на центры масс каждого из шести магнитных полей фотона. Уравнения движения центра масс одного из магнитных полей фотона относительно подвижной системы отсчета будут иметь вид (рис. 35):

; (140)

. (141)

Уравнения абсолютного движения центра масс одного магнитного поля фотона (рис. 39, c), то есть движения относительно неподвижной системы отсчета принимают вид:

; (142)

. (143)

Это – уравнения новой траектории - волнистой циклоиды. Они позволяют легко определить все кинематические характеристики центров масс отдельных магнитных полей фотона (рис. 31 и 32).

Таким образом, выведены аналитически все постулированные раннее математические модели бывшей квантовой механики, описывающие поведение фотона. Далее, при анализе других физических явлений, в которых явно проявляется поведение фотонов, мы получим остальные и многие другие, в том числе и новые математические модели.

Итак, мы оставляем в покое почти все математические формулы, которые давно применяют для описания поведения фотона в различных экспериментах. В этом смысле у нас нет ничего нового, мы только подтвердили достоверность этих формул и дополнили их уравнениями (133) и (134), описывающими волновое движение центра масс фотона в рамках аксиомы Единства пространства – материи – времени. Теперь у нас есть основания утверждать, что гипотезы индийского физика Бозе и английского Алана Холдена уверенно идут к пьедесталу научных постулатов.

Поскольку основные математические модели, описывающие главные характеристики фотона, выведены аналитически из анализа движения его модели, то это является веским основанием для использования этой модели при интерпретации результатов всех экспериментов, в которых участвуют фотоны. Количество таких экспериментов неисчислимо, поэтому мы будем рассматривать лишь те из них, которые носят обобщающий характер. Самая большая совокупность экспериментальных данных, в которых зафиксировано поведение фотонов – шкала, так называемых электромагнитных излучений, которая теперь называется шкалой фотонных излучений (рис. 37), главные характеристики которой представлены в таблицах (2, 3 и 4).

Рис. 37. Шкала фотонных и фотонно-волновых излучений

Мы будем обращаться к таблицам (2, 3 и 4) при интерпретации почти всей совокупности экспериментов с участием фотонов, а сейчас определим лишь интервал изменения длины волны фотонов.

Длина волны фотонных излучений изменяется в интервале (табл. 2 и рис. 37). Минимальная величина этого интервала принадлежит гамма-фотону, а максимальная - низкочастотному диапазону излучения. Величины эти установлены экспериментально и у нас нет оснований сомневаться в их достоверности. Но, как мы уже отметили, у нас есть основания сомневаться в том, что самый большой фотон имеет длину волны .

Линейная материальная плотность базового кольца фотона, соответствующего минимальной длине волны (табл. 2), равна

(144)

Линейная материальная плотность базового кольца фотона, соответствующего максимальной длине волны электромагнитного излучения , равна

(145)

Трудно представить фотон (с базовым радиусом ), движущийся со скоростью света, имея столь маленькую линейную материальную плотность кольца (145).

Вряд ли возможно формирование ньютоновских и магнитных сил при такой небольшой линейной материальной плотности базового кольца фотона (145). Поэтому должен существовать предел максимальной длины волны или максимального радиуса и минимальной массы фотона.

Поскольку температура Вселенной близка к абсолютному нулю ( ), то её формирует максимальная совокупность фотонов с максимальной длиной волны, которая в соответствии с законом Вина, равна

. (146)

Фотоны с такой длиной волны соответствуют реликтовому диапазону (табл. 2). Их масса равна

. (147)

Линейная плотность материального кольца такого фотона равна

. (148)

Таким образом, в Природе нет фотонов с длиной волны или радиусом, намного большим 0,029м. Конечно, эта величина будет ещё уточняться, но в любом случае она будет близка к 0,029м.

Итак, фотонная шкала фотонных излучений (рис. 37) начинается с реликтового диапазона. Минимальную энергию , минимальную массу и минимальную частоту , но максимальную длину волны (или радиус ) имеет инфракрасный фотон в реликтовом диапазоне (рис. 37):

; (149)

; (150)

(151)

(152)

Максимальную энергию , максимальную массу и максимальную частоту , но минимальную длину волны (или радиус ), имеет гамма-фотон:

; (153)

; (154)

(155)

(156)

Как видно, самый маленький фотон - гамма-фотон, а самый большой фотон - инфракрасный фотон реликтового диапазона (рис. 37).

Таким образом, максимальная длина волны единичных фотонов соответствует реликтовому диапазону, а минимальная - гамма диапазону (табл. 2). От реликтового диапазона до гамма диапазона длина волны фотона уменьшается, примерно, на 16 порядков, а частота увеличивается на столько же.

Сразу возникает вопрос: какое электромагнитное образование формирует, так называемое, электромагнитное излучение с длиной волны, больше длины волны реликтового диапазона (рис. 37)? Ответ на этот вопрос следует из гипотезы индийского ученого Бозе и английского физика Алана Холдена, представленной на рис. 27.

Как видно (рис. 27), фотоны могут двигаться в виде отделённых друг от друга совокупностей (импульсов), которые проявляют свойства, присущие волнам. Поэтому у нас есть основания назвать импульсы совокупностей фотонов фотонными волнами (рис. 27). Шарики - это фотоны. Расстояние между импульсами фотонов (шариков) равно длине волны , так называемого, электромагнитного излучения, а длина волны каждого отдельного фотона (шарика) значительно меньше. Она, как мы уже показали, определяет область его локализации в пространстве.

Так как фотоны всех диапазонов движутся с одной и той же скоростью и так как они же формируют и волны, правильно называемого фотонного излучения (рис. 27 и 37), то скорость фотонного излучения всех диапазонов одна и та же. Сразу обратим внимание на то, что понятие «шкала электромагнитных излучений» не соответствует физическому содержанию её структуры (рис. 27), поэтому у нас есть все основания заменить название «шкала электромагнитных излучений» названием «шкала фотонных излучений» или просто «фотонная шкала» (рис. 37).

Полученная информация делит фотонную шкалу на два класса: фотонный и волновой. Фотоны - единичные магнитные образования, излучаются электронами атомов и протонами ядер. Они формируют спектральные линии атомов.

Совокупность фотонов, излученных электронами атомов или протонами ядер, может формировать не только слабое естественное излучение, но и более мощное искусственное фотонное излучение, создаваемое человеком. Оно может быть непрерывным или импульсным, то есть волновым (рис. 27). Мы живём в поле этого излучения, как рыбы - в воде и не замечаем этого.

Информация о фотоне проясняет причину сходимости результатов решений уравнений Максвелла с рядом экспериментальных данных. Дело в том, что электроны любой антенны возбуждаются фотонами среды непрерывно, формируя её температуру и, так называемый, фоновый шум. Управляемое, более интенсивное, воздействие на этот процесс заставляет эти же электроны излучать импульсы фотонов с другими радиусами в виде волн (рис. 27), которые возбуждают у антенны приемника импульсы тока, такие же, какие ошибочно приписываются действию максвелловской электромагнитной волны (рис. 26). Причём ток, рождаемый этими импульсами, естественный, а не вымышленный максвелловский ток смещения, лишённый какого-либо физического смысла.

Если волна, излученная антенной или любым другим источником, состоит из фотонов (рис. 27), то величина генерируемого тока будет зависеть от количества фотонов, попавших на неё, и от их индивидуальной энергии, но не от напряженности, выдуманного для этого случая электрического и магнитного полей.

Уравнения Максвелла работают лишь в условиях, когда длина волны излучения соизмерима с размером антенны приёмника. Это – у бедительное доказательство того, что электромагнитные волны Максвелла (рис. 26) не являются носителями излучений и не имеют никакого отношения к реальности, что и доказывает прибор ИГА-1 (рис. 38 и рис. 26).

Рис. 38. Прибор ИГА – 1. Разработчик: Кравченко Ю. П.

Имея чувствительность 100 пико вольт, он принимает естественные излучения с частотой 5 кГц и длиной волны на антенну диаметром 30 мм (рис. 38). Это возможно, если излучение фотонное (рис. 27) и не возможно, если оно максвелловское электромагнитное (рис. 26).