Дифракция частиц

Как известно, дифракция волн есть явление, наблюдаемое при прохождении волн мимо края препятствия. Суть явления заключается в том, что после непрозрачного для волн препятствия волны отгибаются в сторону тени. Волны как бы огибают препятствие. Если поставить за препятствием экран, то волны на нем образуют дифракционную картину, в которой наблюдаются светлые и темные полосы, расстояния между которыми определяются длиной волны и размерами щелей или отверстий, через которые проходят волны. Одной из особенно-стей дифракционной картины является то, что она свойственна всем видам волн независимо от их физической природы.

Построить дифракционную картину можно, опираясь на так называемый принцип Гюйгенса-Френеля. Согласно этому принципу можно каждую точку пространства, которой достигла волна, рассматривать как источник вторичных волн. Поэтому, например, поставив на пути волн экран с малым отверстием (диаметр отверстия должен быть соизмерим с длиной волны), получим в этом отверстии как бы источник вторичных волн, от которого распространяется сферическая волна. Это вторичная сферическая волна попадает в область геометрической тени, образуя на втором не прозрачном экране дифракционную картину.

Если имеется экран с двумя малыми щелями или отверстиями, на их выходе волны накладываются друг на друга и в результате интерференции волн дают чередующиеся в пространстве максимумы и минимумы освещенности – амплитуды результирующей волны с плавными переходами от одного максимума к другому. С увеличением числа щелей максимумы становятся боле узкими. При большом количестве равноотстоящих щелей (дифракционная решетка) получаются резко разделенные направления взаимного усиления волн.

Принцип Гюйгенса-Френеля позволяет с высокой точностью рассчитать дифракционную картину, если известны параметры волн, размеры щелей и расстояния между экранами. Однако из этого принципа не вытекает природа самого явления. В самом деле, почему, на каком основании каждую точку пространства можно принимать за источник вторичных волн? Что это за вторичные волны? Куда в таком случае девается первичная волна? В чем существо процесса перехода первичной волны во вторичную? Ни о чем таком принцип Гюйгенса-Френеля не говорит. Таким образом, данный принцип есть не объяснение явления, а всего лишь полезны, но чисто математический (геометрический) прием, позволяющий хорошо рассчитать явление, но никак не понять его внутреннюю сущность.

Однако понять физическую суть дифракции волн, вероятно, не слишком сложно. В самом деле, для этого достаточно вспомнить, что всякая волна в каждой единице объема несет определенную энергию, выраженную в виде какого-либо напряжения среды – либо в виде давления, как это бывает в звуковой волне, либо в идее дополнительного приращения потенциальной энергии среды, как это бывает в волнах на поверхности жидкости, находящейся в поле тяжести, либо в виде приращения электромагнитной энергии как приращений электрической или магнитной напряженностей или обеих вместе. Если такого приращения напряжения среды нет, то нет и волн. Собственно, такое приращение напряжения среды и обеспечивает прохождение волны из одной точки пространства в другую. Поэтому, пока есть непрозрачное вещество, это приращение энергии не может распространяться в боковые стороны, но, когда луч вырывается за пределы бокового препятствия, выходит из отверстия экрана, то избыток напряженности среды, не компенсируемый с боковых сторон подобной же напряженно-стью, заставляет волну смещаться в сторону тени. В этом и заключается физическая суть явления, никоим образом не противостоящая содержанию и букве обычной классической физики. Просто в классической физике не было принято подобные явления рассматривать применительно к малому объему. А зря!

Иное дело, когда рассматривается дифракция частиц. По внешнему своему проявлению это явление очень похоже на дифракцию света. Однако это явление качественно иное. В самом деле, оттого что частица пролетает рядом с непрозрачным экраном, в ней самой ничего не должно меняться. Природа взаимодействия летящей частицы и экрана никем не вскрыта, но зато найден эффективный метод расчета дифракционной картины, опирающейся на представления де Бройля о «волнах материи».

В соответствии с представлениями де Бройля свободно движение частицы можно представить как плоскую моно-хроматическую волну, длина волны при этом обратно про-порциональна массе и скорости частицы. Расчеты, выполненные в соответствии с этими положениями, подтверждаются экспериментами, и основные геометрические закономерности дифракции частиц ничем не отличаются от закономерностей дифракции волн.

Принято считать, что явление дифракции микрочастиц подтверждает одно из главных положений квантовой механики о корпускулярно-волновом дуализме микрочастиц и что это явление не может найти объяснения в классической физике. Однако, рассматривая дифракцию частиц не как математическую закономерность, а как физическое явление, приходится поставить некоторые вопросы, на которые не только классическая физика в существующем виде, но и квантовая механика не могут дать четкого ответа.

Если частица – это волна материи, то о какой именно материи идет речь, что является материальной основой той волны, которая проявляет себя как частица? Какова природа напряжен-ности единицы объема той самой материи, которая образует эту волну? Если частица – «пакет волн, то и вся ее энергия сосредоточена в этом «пакете», какова же тогда природа взаимодействия этого «пакета» со стенкой экрана, из-за которой микрочастица, пройдя экран, затем отклоняется в сторону «тени»? Чем удерживается «пакет волн» в объеме частицы и почему он не рассыпается? Какова природа «генерации» волн в этом пакте? Что, собственно, заставляет этот «пакет» образо-вываться? Что обеспечивает стабильность во времени этого «пакета»? На все эти вопроса ни существующая классическая физика, ни квантовая механика ответа дать не могут.

Квантовая механика не способна даже в принципе дать вразумительный ответ на поставленные вопросы, так как она принципиально не рассматривает природу явлений, которые она описывает. За исключением примитивной планетарной модели атома Резерфорда, которая была предложена им еще в 1911 г., творцы квантовой механики не предложили ничего другого, в том числе не предложили никаких физических моделей микрочастиц, моделей физических взаимодействий и явлений, ограничиваясь лишь феноменологией – внешним описанием явлений. Явление же дифракции микрочастиц, тем не менее, является неплохим полем деятельности для выявления особенностей строения микромира.

В отличие от дифракции волн, где среда, в которой распространяется волна, непосредственно прилегает к стенке непрозрачного канала, частица не прилегает к стенкам канала вплотную. Следовательно, для обеспечения взаимодействия частицы со стенкой канала необходима некая промежуточная среда, через которую осуществляется взаимодействие частицы с этой стенкой. Таким образом, явление дифракции микрочастиц непосредственно указывает на необходимость существования такой среды, а об этой среде – эфире нигде в квантовой механике не сказано ничего. Рассмотрение же явления дифракции микрочастиц с позиций существования в природе эфира совершенно по-иному представляет всю проблему. Тогда возникает необходимость рассмотрения свойств пограничного слоя эфира, находящегося между частицей и стенкой канала, распределения в нем давлений, возникает вопрос о структуре самой микрочастицы, об ее эфиродинамических параметрах, градиентах скоростей и градиентах давлений на внешней поверхности микрочастицы, о том, не являются ли волны де Бройля на самом деле присоединенными к частице волнами Кармана, широко известными в гидро- и газовой механике и т. п.

Как показано в работе Л.А.Шипицына [10], все закономерности поведения микрочастиц могут быть объяснены относительно просто, если предположить наличие в мировом пространстве среды – эфира, за исключением того обстоятельства, что подобные волны могут образовываться в сравнительно узком диапазоне чисел Рейнольдса (соотношения, связывающих размер частицы, ее скорость и вязкость среды), а это означает, что далеко не при всех скоростях и массах частицы будут обладать волновыми свойствами и что само понятие «корпускулярно-волнового дуализма» отнюдь не является всеобщим, как это утверждается квантовой механикой.

Исходя из изложенного, может быть представлена и природа дифракции микрочастиц: она имеет не волновую природу, а природу взаимодействия летящей в канале частицы со стенками канала через промежуточную среду – эфир. В градиентном слое эфира около стенок канала давление эфира понижается, а при выходе частицы из канала она отклоняется в сторону уменьшенного давления эфира, т.е. в сторону геометрической тени. Получающаяся же затем на непрозрачном для частиц экране картина, сходная по виду с интерференционной картиной, на самом деле есть картина статистическая, в которой максимумы освещенности означают, что на эти участки экрана попало частиц больше, чем в соседние области. При этом на распределение максимумов на экране существенное влияние оказывают и присоединенные к микрочастицам вихри эфира – волны Кармана.

Если бы в явлении дифракции микрочастиц реально имели бы место то же самое явление, что и в дифракции волн, то в результате сложения волновых пакетов микрочастиц необходимо возникла бы аннигиляция микрочастиц, что неизбежно сопровождалось бы сильнейшими энергетическими явлениями на экранах. Однако ничего подобного не происходит. Следовательно, явление дифракции микрочастиц есть всего лишь явление статистическое, которое в будущем можно будет объяснить полностью, но лишь в том случае, если к его рассмотрению будут привлечены представления о мировой среде, заполняющей пространство. А в этом случае все обычные представления классической физики вполне можно использовать для объяснения всех особенностей, которыми сопровождается это интереснейшее и сложное явление физики микромира.