Этот «цифровой» физический мир - Андрей Гришаев

На наш взгляд, волна расчётных вероятностей в вещественной среде, по сравнению со случаем вакуума, уменьшает свою скорость из-за сбоев в продвижении её переднего фронта – например, из-за безызлучательной потери энергии возбуждения тем или иным атомом-отправителем – что эквивалентно «задержкам в пути». Причём, чем короче длина волны, тем, на одном и том же отрезке среды, большее число атомов накрывается «лепёшками» максимальных вероятностей – значит, тем больше среднее число сбоев и задержек на единицу длины, и тем больше результирующее замедление волны. Таким образом, мы качественно объяснили нормальную дисперсию света в веществе. Более того, описанный механизм замедления волны в среде позволяет построить оптику движущихся сред: на его основе получается выражение для фазовой скорости света в движущейся среде, которое в нерелятивистском приближении даёт знаменитый френелевский «коэффициент увлечения» света движущимся веществом [Г9].

По поводу поляризационных эффектов заметим: из приведённого выше описания волн расчётных вероятностей ясно, что этим волнам не присуще такое свойство, как поперечность, поэтому они никоим образом не могут быть поляризованы – в традиционном понимании этого термина. Поляризационные эффекты обусловлены, по-видимому, дополнительными изменениями форм областей максимальной вероятности переброса – из-за «генерации» вторичных волн атомами, которые упорядоченно расположены либо в молекулах, либо в кристаллических решётках.

Наконец, поясним причину «запредельных» опережений у Басова и его последователей (3.3). Навигатор прокладывает путь квантам энергии возбуждения особенно эффективно, когда длина волны попадает на спектральную линию в веществе. А, в рассматриваемом случае, у генератора и нелинейной ячейки спектральная линия одна и та же. Лазерный импульс генерируется не мгновенно – и, когда он сгенерирован, готовый путь ему уже проложен до выходного торца нелинейной ячейки. Почти мгновенный переброс квантов энергии возбуждения из генератора в нелинейную ячейку происходит точно так же, как их почти мгновенные перебросы с атома на атом в генераторе.

Что касается объяснения волновых свойств света, то этот вопрос мы рассмотрим в отдельном параграфе (3.5).

3.5. Происхождение волновых свойств света.

Основное волновое явление при распространении света – интерференция. При прохождении светом, например, сквозь систему из множества параллельных щелей, получается интерференционная картинка – чередование светлых и тёмных полос. Волновая теория легко объясняет эту картинку. Волновой фронт, проходя сквозь эти щели, дробится на множество участочков, которые становятся источниками вторичных волн. Складываясь, эти вторичные волны либо усиливают друг друга, либо, наоборот, гасят – в соответствии с разностью фаз, которая зависит от направления распространения света за щелями. Там, где волны складываются синфазно, получаются светлые полосы, а там, где они складываются противофазно – тёмные. Но как объяснить эту картинку, если представлять свет летящими фотонами? Если фотон – полноценная частица, то он должен пролетать сквозь какую-то одну щель, а не сквозь несколько щелей сразу. Откуда же тогда взяться интерференционной картинке? Кстати: чем больше щелей, тем эта картинка резче. Что же, фотон пролетает сквозь одну щель, но чувствует все остальные?

Поразительно, но даже этот простейший случай ортодоксальная наука до сих пор не может объяснить – на основе концепции летящих фотонов. Сначала говорили, что каждый фотон проходит сквозь какую-то одну щель, но полосы получаются, когда фотонов пролетает много. После щелей они, якобы, накладываются друг на друга – вот, мол, и получаются полосы, как и в случае волн… Нет, так не пойдёт! Если фазы у фотонов при прохождении щелей распределены случайным образом – а это обычное дело при нелазерных источниках света – то никакой системы светлых и тёмных полос не получится: чтобы она получилась, нужна одна и та же фаза при прохождении щелей. Но ведь эта система полос успешно получается! Значит, можно заподозрить, что дело здесь вовсе не в наложении фотонов друг на друга. И точно, известны опытные факты, свидетельствующие о том, что интерференционная картинка получается отнюдь не в результате взаимодействия фотонов друг с другом. Были специально поставлены опыты при сверхслабых световых потоках: фотоны летели, практически, поодиночке – и, лишь после длительной экспозиции, на результирующей фотопластинке можно было что-то разглядеть (описание этих опытов см., например, в [Т1]). Выяснилось: картинки, полученные при обычных световых потоках и малых временах экспозиции, идентичны картинкам, полученным при сверхслабых световых потоках и достаточно длительных экспозициях. Ну, и чего? Помогли эти результаты ортодоксам понять, что в концепции летящих фотонов – что-то очень не так? Да ничуть. Наоборот, вот куда понесло иных теоретиков: «Раз уж полосы получаются даже тогда, когда фотоны летят поодиночке, то имеем право предположить, что каждый фотон рисует сразу всю картинку, только очень слабенькую. А с каждым новым фотоном вся эта картинка усиливается и усиливается!» И до сих пор пропагандируют эту чушь – о том, что фотон может размазываться на всю фотопластинку! А ведь точно известно, что фотопластинки состоят из микроскопических зёрнышек. И точно известно: чтобы это фотографическое зёрнышко сработало, в нём должна произойти фотохимическая реакция – а она происходит при приобретении необходимой энергии возбуждения, т.е. при поглощении фотона целиком! Неужели отсюда не ясно, что каждый фотон попадает в одну точку на фотопластинке? И неважно, обычный при этом световой поток, или сверхслабый! Просто в первом из этих случаев светлые и тёмные полосы получаются быстренько, а во втором – нужно долго ждать, пока они нарисуются. Из отдельных точек! Но это значит, что если фотонам присущи волновые свойства, то они присущи каждому фотону в отдельности. Тогда повторяем вопрос: каким образом фотон «чувствует» систему щелей, через которую он проходит? Ответа как не было, так и нет!

Или вот ещё – тоже замечательное волновое явление. В биноклях и фотоаппаратах широко используется т.н. просветлённая оптика – у которой, по сравнению с обычными линзами, меньше обратное отражение, и, соответственно, лучше пропускание. Известно, что нужно сделать, чтобы оптика получилась просветлённая – но её работа, в рамках концепции летящих фотонов, выглядит непостижимым чудом. На поверхность линзы, отражение от которой требуется уменьшить, наносят тонкое покрытие. Его толщина делается такой, чтобы, для света из желаемого спектрального диапазона, при отражениях волнового фронта от двух поверхностей – «воздух-покрытие» и «покрытие-линза» - разность фаз соответствовала нечётному числу полуволн, т.е. чтобы волны, отражённые от этих двух поверхностей, гасили друг друга. В результате, как известно, отражение и вправду уменьшается, а пропускание увеличивается. Но не гасят же здесь друг друга фотоны, отражённые от этих двух поверхностей – иначе каким чудесным образом они, после этого, перескакивали бы из отражённого потока в проходящий? Да и, кроме того, «погасить» друг друга могли бы лишь те фотоны, которые ещё до отражения имели бы определённую разность фаз – но, в условиях естественного освещения, фазы фотонов распределены случайно, а просветлённая оптика всё равно работает! Значит, опять же, каждый фотон должен индивидуально, независимо от других фотонов, попадать в проходящий поток! Но как фотон может это делать? Неужели он отражается от тех двух поверхностей сразу, из-за чего гасит сам себя и перескакивает из отражённого потока в проходящий? Или, ещё лучше: неужели он заранее знает, что, отразившись, он погасит сам себя, поэтому он не рискует и по-простому летит вперёд?

Бессилие концепции летящих фотонов применительно к этим простейшим волновым явлениям – просто поражает. Намучившись досыта неудачными попытками объяснить происхождение волновых свойств у фотонов, отчаявшиеся теоретики притянули эти свойства за уши, приписав каждому фотону «волновую функцию». Что это такое, они сами толком не понимают – даже после грандиозной дискуссии о её физическом смысле. Но, не требуя никакого понимания, волновая функция фотона позволяла описать и, какое хочешь, его размазывание по пространству, и ту же интерференцию. Правда, конфуз всё же вышел. Спрашивается: если фотон размазан по пространству, скажем, на пару десятков метров, как это описывает его волновая функция, то означает ли это, что и энергия фотона размазана на ту же пару десятков метров? Если не размазана, то все разговоры о волновой функции и её физическом смысле – это, извиняемся, просто трёп. А если размазана – то каким же дивным образом она схлопывается в точку при поглощении фотона фотографическим зёрнышком или светочувствительной клеткой глаза? Ответа на этот вопрос так и не выработали. Лишь придумали высоконаучный термин для такого схлопывания: «редукция волнового пакета». А как происходит эта «редукция» - не придумали. Ни ума не хватило, ни фантазии. А чтобы прикрыть своё бессилие, изобрели ещё один восхитительный термин: «корпускулярно-волновой дуализм». В переводе на общепонятный язык этот термин означает, что у фотона имеются свойства и частицы, и волны – но как они уживаются друг с другом, совершенно не ясно. Поэтому, если кто-то что-то недопонял про фотоны, то пусть предъявляет претензии не к теоретикам, а к корпускулярно-волновому дуализму. Главное, мол, к этому дуализму хорошо привыкнуть – и тогда, мол, будет полное понимание природы света!