Натурфилософия: Физика с нуля (О механике распространения света)
Давайте рассмотрим интересную сторону вопроса, касающегося предельности скорости распространения света и перемещения любых тел. Это зависимость скорости колебаний от плотности среды, в которой распространяются эти колебания.
Из курса Общей физики известно, что для звуковых волн имеет прямая зависимость скорости распространения волн в веществах от их плотности, а для света — обратная.
Попробуем интерпретировать эти зависимости на чисто механистическом языке, являющемся наиболее наглядным, поскольку встречается повсеместно в окружающей нас природе.
Акустические волны в веществах распространяются благодаря механическим колебаниям атомов и молекул. Спрашивается в чем физический смысл зависимости скорости распространения волн в веществе от его плотности?Любое механическое колебание среды, состоящей из отдельных частиц можно рассматривать как передачу импульса между частицами вещества по цепочке разделенной на две фазы:
1) энергия волны передается посредством собственного движения частиц в вакууме (в пределе — со скоростью света в вакууме) до столкновения друг с другом, т.е. в свободном движении;
2) энергия волны передается в виде импульса через тело частицы после столкновении соседних частиц в цепочке.
Очевидно, что скорость частицы в свободном движении зависит от энергии, полученной ею через импульс, а скорость передачи импульса через тело частицы, по-видимому, не превышает предельной скорости взаимодействий, а именно скорость света в вакууме. Получается, что общая скорость распространения колебаний в веществе должна зависеть от расстояния между частицами. Отсюда прямая зависимость между скоростью звука и плотностью вещества, в котором он распространяется.
Посмотрим же, теперь, на скорость распространения электромагнитных колебаний в веществе. Предположительно, здесь также имеет место передача энергии поля по цепочке, состоящей из двух фаз:
1) распространение самой электромагнитной волны в вакууме, между частицами вещества до поглощения энергии волны следующей частицей;
2) перенос энергии внутри самой частицы (в пределе — со скоростью света в вакууме), до момента её переизлучения.
Казалось бы, если скорость распространения энергии электромагнитной волны в самой частице однородного вещества постоянна, то зависимость скорости от плотности вещества определяется только лишь фазой передачи энергии волны в виде электромагнитных колебаний между частицами.
Но, поскольку между частицами вещества находится пустое пространство — вакуум, свет в котором распространяется с предельной для него скоростью, то, очевидно именно в теле частицы набегает разница в скорости распространения света как для одного и того же вещества разной плотности, так и для различных веществ, скорость распространения света в которых разнится.
Если фаза распространения электромагнитной волны в пустом пространстве между частицами вещества (со скоростью света в вакууме) не дает никакого запаздывания фронта электромагнитной волны, то значит, что эта разница полностью определяется скоростью распространения энергии электромагнитной волны в самих частицах вещества и, чем плотнее вещество и ближе друг другу расположены частицы в нём, тем бОльшую часть своего пути энергия волны передается в теле частиц (т.е. тем бОльшую долю в пути занимает распространение её в этой фазе) и, соответственно, тем больше величина запаздывания фронта электромагнитной волны.
По сему становится видно, что энергия передается частицами вещества медленнее, чем скорость распространения света в вакууме, — в пространстве между частицами — что в принципе может объясняться как минимум двумя причинами. Первая возможная причина — это задержка энергии волны в самой частице, когда частица не сразу переизлучает поглощенный ею квант света, а, так сказать, немного подержав его в себе, т.е. через некоторое время.
Вторая возможная причина — это передача энергии волны внутри частицы не по прямой (диаметрально, сквозь частицу), а по её поверхности (по полукругу её окружности).
Не зависимо от того, что является причиной задержки сигнала в частице вещества, мы определили, что является причиной такой неочевидной, казалось бы, — если сравнивать с акустическими волнами — обратная зависимость скорости распространения света в веществе от плотности последнего.
Давайте рассмотрим, теперь, причину предельности скорости распространения света и движения тел, вообще -ограниченную, как известно, скоростью распространения света в вакууме.
Что определяет скорость света в вакууме? Очевидно, для распространения волн (переноса колебаний) необходима среда, какова бы ни была её природа.
Если электромагнитные волны могут распространяться в вакууме — значит вакуум есть некая среда, очевидно, имеющая общую со светом, а именно, электромагнитную природу. Если скорость распространения электромагнитных волн в вакууме характеризуется постоянством, значит плотность среды (вакуума) тоже постоянна — по крайней мере, в той системе пространственно-временного отсчета, в которой постоянна скорость распространения электромагнитных волн в этой среде.
Тогда мы можем считать, что вакуум состоит из неких абсолютно одинакового свойства материальных первокирпичиков. Но, поскольку трудно представить, что вакуум, отождествляемый нами с пустым пространством, разделяющим вещество Вселенной, даже являясь материальным, может иметь ещё какие-то пространственные пробелы, то мы вправе рассматривать его как некую непрерывную по своей природе субстанцию, состоящую (физически ли, или чисто умозрительно) из отдельных элементов, которые сцеплены друг с другом без каких-либо зазоров.
Но такая интерпретация ставит вопрос о том, что же является ограничителем скорости распространения электромагнитных волн в вакууме. Если эти элементы являются абсолютно твердыми, то по аналогии с акустическими волнами, при нулевых зазорах между ними мы бы имели бесконечно большую скорость передачи импульса (энергии и колебаний) между ними. Похоже, что мы не можем считать первоэлементы из которых состоит вакуум пространства и очевидно вся материя Вселенной абсолютно твердыми. Некоторые чисто философские размышления также приводят к такому выводу.
Следовательно, первокирпичики материи являются некими сжимаемыми (т.е. динамическими) элементами, судя по всему, наделенными фундаментальными материальными свойствами, которые позволяют им определять собственную взаимную относительность и фундаментальные физические характеристики, отражающие, в частности, возможность существования материальных первокирпичиков в пространстве и времени и измерения в них.
И только некое, первородное свойство, заложенное в этих первокирпичиках определяет скорость их сжатия-растяжения,. Очевидно, если рассматривать их совокупность в целом, то можно определить это их свойство как упругость или инертность, т.е. инертность электромагнитного поля.
Не вдаваясь в причины столь высокой скорости распространения колебаний и передачи энергии волны между первокирпичиками материи, поскольку это может быть просто таким стечением обстоятельств, связанным с нашим восприятием окружающей действительности, можем определить, что скорость эта не является отражением такой их механической характеристики как твердость, как считают некоторые приверженцы эфирной модели пространства Вселенной.
Пространство-вакуум и электромагнитное поле — это среда, обладающая сверхмалой инертностью, но не твердостью. Именно сверхмалая инертность в сочетании с упругостью позволяет этой среде с очень высокой скоростью восстанавливать первоначальное свое положение, чем объясняется сам механизм распространения волн и передачи энергии в электромагнитном поле.
Рассмотренные выше примеры дают нам полное и наглядное представление о физической сущности зависимости скорости распространения волн различной природы от плотности вещества.
Это был следующий шаг, сделанный нами в понимании природы вещей и явлений и который всё больше приближает нас к теории Всего... (продолжение следует)
«Материал волны»? Вы, наверное, имеете ввиду среду-переносчик волн?
Но, поскольку между частицами вещества находится пустое пространство — вакуум, свет в котором распространяется с предельной для него скоростью, то, очевидно именно в теле частицы набегает разница в скорости распространения света как для одного и того же вещества разной плотности, так и для различных веществ, скорость распространения света в которых разнится.»
это не очевидно. ну покрайней мере я немагу увидеть логической цепочки в этом выводе. почемуто я всегда вспоминаю учителя физики в институте у нас... который всегда повторял 2 вещи: «ничего неможет произойти моментально» (от себя- иначе мир был бы дискретным и делимым на равные фрагменты будь то время или пространство) и еще «что будет если водородной бомбой синтеза трахнуть по ядернуму реактору распада? вы все наивно думаете что 2 реакции скомпенсируют друг друга? а Мироневич? а кравцов? я вас спрашиваю!»(когда он повторял эту фразу у него загорались глаза ярко красным цветом он снимал очки и размахивал руками, но спустя минуту садился на свой стул в полной депресси от того что его никто не понимает и опускал очки).
итак. любое событие должно непременно затратить время на своё происхождение. если вы с этим согласны тогда ваш тезис становится автоматически неверным.. а если вы с этим не согласны тогда- вы становитесь сторонником теории об дискретности мира.
В чем именно Вы не видите логической цепочки?
Известно, что свет распространяется в различных веществах с различной скоростью.
Известно также, что максимальная скорость распространения света равна скорости электромагнитных колебаний в вакууме. Разумно полагать, что пространство между атомами(частицами) вещества «заполнено» вакуумом. Поскольку в вакууме скорость распространения света везде одинакова, то, значит, различие в скорости света в различных веществах набегает за счет прохождения его по оставшемуся участку пути за исключением пустого пространства между частицами (вакуума), т.е. в пространстве занимаемом самими частицами. При этом неважно как именно набегает запаздывание: при распространении электромагнитных колебаний в теле частицы, либо за счет переизлучения (поглощения и излучения) света этой частицей.
Именно различие в механике распространения электромагнитных и механических колебаний рассматривалось мной в данной статье. То есть нельзя однозначно утверждать, что большая скорость электромагнитных колебаний может объясняться только лишь большой же плотностью(твердостью) мирового эфира, который в то же время должен быть сверхтонкой субстанцией, для того, чтобы быть проницаемым.
При этом, я вполне согласен с тем, что «ничего не может произойти моментально».