(вольный пересказ известной фразы)
Причина возникновения корпускулярно-волнового дуализма – методологическая ошибка. Сторонники волновой природы света предпочли «не замечать» важнейшие факты, противоречащие их теории, но «не замечать» не получилось и они просто вынуждены были ввести новую сущность – «эфир», что само по себе противоречит важному методологическому принципу – «бритве Оккама» (Ockham, Occam) или принципу Ньютона: «Гипотез не измышляю!».
Исправить эту ошибку можно следующим образом. Надо, всего лишь, прислушаться к Рене Декарту (Rene Descartes): «Точно определяйте значения слов, и вы избавите мир от половины недоразумений».
Смотрим, какое определение даётся термину «волна» (или «Волны») в современной физике [1]:
В. – изменения нек-рой совокупности физ. величин (полей), способные перемещаться (распространяться), удаляясь от места их возникновения, или колебаться внутри огранич. областей пространстваВот так! Правда, авторы сразу же отказываются от своих слов следующим образом:
В совр. понимании понятие В. настолько широко и многозначно, что фактически невозможно указать ни одного признака, общего для всех видов движений или процессов, к-рые наша интуиция или традиция относит к волновым.Вот где «собака зарыта»! Такое откровение даёт понять – почему родился этот монстр – «корпускулярно-волновой дуализм»!
Следует заметить, что этот «отказ» содержит противоречие. С одной стороны, утверждается, что
невозможно указать ни одного признака, общего для всех видовволн. С другой стороны, я специально заменил концовку цитаты на «волн», хотя, там:
движений или процессов,т.е. это и есть общий признак!
Итак, под словом «волны» надо понимать различные «виды движений или процессов». Но, разумеется, различных «движений» в Природе очень много, значит, нужен ещё признак (или признаки), выделяющий именно те виды движений, которые и есть «волны». Думаю, будет удобным оставить термин «волны» только для механических (классических!) волн, а для других
видов движений или процессовпридумать другой термин. Предлагаю в пределах этой статьи, называть их «волноподобными движениями» (или «явлениями» или «процессами»)…
Хотя, в принципе, я знаю общий признак, по которому
наша интуиция или традиция относит к волновымте или иные виды движений…
Этим признаком является необходимость «среды» для существования волн. Правда, под «средой» надо понимать не известную «сплошную среду», являющуюся математической абстракцией, а «физическую среду», имеющую структуру, т.е. состоящую из большого количества элементов.
С помощью этого общего признака можно будет объединить классические (механические) волны и явления, которые я предложил назвать «волноподобными».
Итак, определение термина «волна» в самом широком смысле может звучать следующим образом.
Определение. Волна – процесс (или «движение» в широком смысле), возможный и, при соответствующих условиях, происходящий в системе из большого количества элементов.
Введя термин «система» вместо «среда» мы охватим большее количество физических явлений, которые
наша интуиция или традиция относит к волновым.Следует также отметить, что в этом определении не налагается никаких ограничений на наличие или отсутствие разного рода связей между элементами системы или каких-либо взаимодействий между ними.
Но, самое главное, благодаря такому определению, нам не надо выдумывать монстра – корпускулярно-волновой дуализм, потому что волна – свойство большого количества корпускул (элементов) и оно не может быть свойством одной корпускулы. Корпускула только может "участвовать в волне", но не "иметь волновые свойства"!
Опираясь на это определение, посмотрим по-новому на, так называемые, «интерференционные» и «дифракционные картины», создаваемые световыми потоками. Разумеется, все эти известные опыты, якобы, «подтверждающие» волновую природу света (и других элементарных частиц!), сразу же, нужно отнести к «волноподобным» явлениям!
Эти картины, лишь на первый взгляд, похожи на обычные (классические) волны.
Сравним известные «кольца Ньютона» с «кругами на воде», образующимися при падении камня на спокойную водную поверхность (см. Рис.1 и 2).
На рис.1 приведены кольца Ньютона в трёх вариантах: 1 — в отражённом белом свете; 2 – в зелёном; 3 – в красном [2]. А на рис.2 приведено «распространение волн от, упавшего в воду, камня» из книги [3].
------- Рис 1. Кольца Ньютона. |
------- Рис 2. Распространение волн от упавшего в воду камня. |
|||
Второе отличие можно увидеть, сравнивая кольца Ньютона со стоячей волной. В стоячей волне также присутствует динамика – неподвижны только узлы, а гребни и впадины непрерывно движутся, как бы, меняются местами.
Третье отличие состоит в том, что кольца Ньютона существуют, пока есть освещение, а для «кругов на воде» камень является лишь первоначальным толчком, после которого они пускаются в «свободное плавание».
Все эти отличия наводят на мысль, что кольца Ньютона не являются результатом интерференции каких-то «волн», а лишь перераспределением светового потока из-за взаимодействия фотонов с атомами стекла. При этом, определяющим фактором является геометрия поверхности стекла, что легко проверяется изменением радиуса кривизны линзы или другими искажениями геометрии поверхностей. Т.е. свойства света, можно даже сказать, «второстепенны», поскольку, качественно картина колец Ньютона не зависит от цвета света или его интенсивности, а зависит от свойств среды – стекла.
С другой стороны, кольца Ньютона подпадают под наше определение, потому что здесь есть, даже не одна, а, по крайней мере, две системы: система – поток большого количества фотонов и система – большое количество атомов, составляющих стёкла. И неудивительно, что взаимодействие этих систем порождает «волноподобное» явление, которое показалось некоторым физикам одним из доказательств волновой природы света.
В книге «Понятная физика»[4] приводится такое «подтверждение» волновой природы света:
«Если свет это поток фотонов», – подумал Тейлор, – «Я смогу сделать его ничтожно редким». Он уменьшил накал лампочки до минимума и установил перед иглой несколько светофильтров. По расчетам Тейлора, в секунду на иголку попадало не больше одного фотона. Значит, ни о каком коллективном взаимодействии частиц не могло быть и речи. Он поместил установку в светонепроницаемый кожух, установил вместо экрана фотопластинку, повесил табличку «Не выключать!», взял отпуск и уехал кататься на яхте. Когда Тейлор вернулся через месяц, отдохнувший и загорелый, он проявил фотопластинку и увидел, что следы двух миллионов фотонов, поочередно попадавших в мишень в течение месяца, сложились на фотопластинке в классическую дифракционную картину. Для тех, кто успел поверить в теорию квантов, это был настоящий шок.А теперь ещё раз глянем на наше определение волн, и, сразу же, приходим к выводу, что описанный эксперимент никоим образом не доказывает волновую природу света. А, как раз, наоборот, доказывает, что, так называемая, «дифракционная картина» не рисуется ни одним фотоном, ни двумя, ни десятью, ни сотней и, даже, ни тысячей фотонов, а только «двумя миллионами» фотонов, т.е. только "большим количеством элементов, составляющих систему"!
Обратите внимание также на то, что иголку, участвующую в этом эксперименте, никак не используют при интерпретации результатов эксперимента, хотя без иголки никакой дифракционной картины не будет и в помине!
Как видим, один и тот же эксперимент можно интерпретировать по-разному, смотря на каких основополагающих утверждениях стоим…
Литература
- Физическая энциклопедия / Гл. ред. А.М. Прохоров. Ред. кол. Д.М. Алексеев, А.М. Балдин, А.М. Бонч-Бруевич, А.С. Боровик-Романов и др.—М.: Сов. энциклопедия. Т. I. Ааронова – Бома эффект — Длинные линии. 1988. 704с., ил.
- Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика. Учебное пособие для 10 класса.—М.: Просвещение, 1972.—368с.: ил.
- Кадомцев Б.Б., Рыдник В.И. Волны вокруг нас. – М.: Знание, 1981. – 152с., ил.
- И. Джавадов. Понятная физика. – Учебное пособие/Санкт-Петербург: Написано пером, 2014.—154с., ил.
Комментарии (30)
Alex_ME
21.10.2018 23:04+1Мне всегда казалось, что эти волны — это «волны» в распределении плотности вероятности. И интерференционная картина — это ее визуализация. У фотона положение не определено, известно лишь распределение вероятности. В момент наблюдения происходит коллапс волновой функции и мы имеем какое-то конкретное место попадания фотона в пластинку.
Но я весьма далек от физики.hurtavy
21.10.2018 23:16не так. Например, волны на воде к плотностям вероятности не имеют никакого отношения. А для квантов волны и корпускулы — всего лишь некие упрощения, крайние случаи поведения
EvilGenius18
21.10.2018 23:08+2… происходящий в системе из большого количества элементов
Что значит «большого количества»? Можно ли считать 2 элемента «большим количеством»? А 3 элемента? А 7 элементов?
Ваше определение не дает никакого преимущества над существующими определениями, а только добавляет неопределенности.hurtavy
21.10.2018 23:36+1Двух достаточно. Берём две материальные точки и запускаем их вращаться вокруг центра масс — получаем волновой процесс
GeMir
21.10.2018 23:12(вольный пересказ известной фразы)
«Известной фразой» являются слова Мазепы из поэмы «Полтава» (Пушкин, А.С.):
«В одну телегу впрячь не можно
Коня и трепетную лань»
То, что «Учебное пособие для 10 класса» вы открывали — похвально, но классику надо знать (ну или хотя бы гуглить перед публикацией).
Sdima1357
21.10.2018 23:15+1Никогда такого не было и вот опять :(
Радиоволны — не волны, гравитационные волны вообще не волны, волны только в хабрасреде от статьи и то небольшие.
Перемена знака напряженности поля электромагнитной волны не объясняется распределением вероятности, а его легко можно измерить антенной например.
napa3um
21.10.2018 23:27+3Вы сводите квантмех к некой форме ньютоновского эфира, но эти поля и их возмущения — это не содержимое, не суть теории, а всего лишь термины, указатели на конкретные математические объекты, математические законы. Просто один кусок формулы назвали фотоном, другой — электроном, это просто метафорические местоимения. «Заткнись и считай!»
AntonSazonov
21.10.2018 23:59-10Я уже как примерно месяц назад заинтересовался тем, что некая группа из 2-3 человек постоянно ставит минусы почти на все статьи "Из песочницы". При чём они ставят их первыми. Такое чувство что они даже не читают саму статью.
Что за херня? Кто все эти "люди"?Sirion
22.10.2018 00:31+9Меня уже больше года интересует обратный процесс. Даже самая лютая дичь умудряется набрать какое-то количество плюсов. Кто те люди, что их ставят, и что происходит у них в головах? И да, читают ли они статьи? Я надеюсь, что нет, иначе совсем страшно.
GeMir
22.10.2018 00:46Даже самая лютая дичь умудряется набрать какое-то количество плюсов.
Как и на любом форуме с «плюсиками» и «минусиками», достаточно не выражать непопулярных мнений, время от времени поддакивать популярным, ну и изредка принимать активное участие в клеймении позором инакомыслящих :) Кап-кап. Рука руку моет.Sdima1357
22.10.2018 01:07Альтернативному мнению — альтернативные плюсы :). Не понимаю что Вас возмущает? Статья не нравится -ее минусуют. Мне кажется, что предложенный автором вариант хуже школьного учебника и ничего не объясняет…
GeMir
22.10.2018 01:11Альтернативному мнению — альтернативные плюсы
Именно. Люди везде одинаковые :)
Не понимаю что Вас возмущает?
AntonSazonov, насколько я понимаю, переживает из-за незаслуженных «минусов», получаемых авторами анонимно, Sirion — из-за «плюсов».
Temmokan
22.10.2018 07:57+1Ну, в общем, да — учитывая, что сумма интеллекта есть константа, а народонаселение растёт, последствия понятны.
Достаточно легко сделать вброс «непопулярного мнения» — ну там, Земля плоская; гомеопатия работает; всей историей правят старцы из Союза Девяти; мы все в Матрице, и так далее.
Автору статьи: а слабо провести удвоение куба или в три строки доказать рациональность ? в степени ??
Sychuan
22.10.2018 01:06+2Меня уже больше года интересует обратный процесс. Даже самая лютая дичь умудряется набрать какое-то количество плюсов
Меня вот тоже поражает та уверенность с которой автор статьи на основе учебника для 10-го класса и каких-то научно-популярных передач решил объяснить в чем не правы физики уже сто лет. Хотя казалось бы перед тем, как опровергать всю физику и искать в ней «методологические» ошибки нужно было бы ознакомится не с кратким перескзом для школьников, а с литературой серьезнее. А там глядишь и «методологические» ошибки бы рассеялись
AntonSazonov
22.10.2018 01:14-6"Самая лютая дичь" не увидит света. А если статьи кто-то читает и черпает из них что-то новое для себя, позновательное — значит в них есть польза.
А вот "обратная сторона луны":
Кучка людей, считающих себя самыми умными, которые плевать хотели на тех кто не так умён как они, решили "подогнуть под себя" хабр…
… за славу и деньги вы все Дартаньяны. Да и на словах ты НЕ Лев Толстой.
artskep
22.10.2018 08:02+1Это все фигня. Меня вот интересует почему НЛО такие статьи из песочницы достает?
Хочется верить, что «тупо поржать», но все равно как-то напрягает.
REPISOT
22.10.2018 06:27Точно определяйте значения слов, и вы избавите мир от половины недоразумений
А вы здесь занимаетесь ровно обратным. Используете, мягко говоря, неподходящее определение и на основании этого делаете выводы «космического масштаба и космической же глупости»
(Ф.Ф Преображенский).
А вы знаете, что волновые функции проявляет ОДИНОЧНАЯ частица? А вы слышали про фотон и две щели?
DGG
22.10.2018 07:11+5Такое впечатление, что это попытка гуманитария отомстить физикам, цепляясь к словам.
neurocore
22.10.2018 08:36Под таким громким заголовком я ожидал увидеть хотя бы попытку избавиться от одной из дуальностей. На деле — попытка переинтерпретировать старые понятия. Но ведь эксперименты от этого не перестают показывать волновую и корпускулярную природу частиц. Интересно, а в том же эксперименте с двумя щелями (а щели эти крайне малы), рассматривалось ли вообще влияние сил, оказываемых материалом щелей? Частица, например, не обязана лететь по прямой, можно придумать кривую, которая сочетает и движение вперёд и колебание (движение по кругу со смещением).
mayorovp
22.10.2018 08:46В эксперименте с двумя щелями проблема в том, что картина которую они дают не является суммой картин даваемых каждой щелью. Чтобы объяснить такое без волн, нужно предположить что частица летает через две щели кругами — залетела в одну, влетела из другой, а потом снова залетела в первую. Это очень неправдоподобное объяснение получается.
mayorovp
22.10.2018 08:53Прежде чем искать методологические ошибки в физике, нужно эту самую научную методологию изучить. В частности, чтобы новая теория была принята, она должна для начала объяснять существующие явления (но учтите, это необходимое, но не достаточное условие). И объяснять нужно не на словах, а на языке формул. А я у вас ни одной формулы не увидел.
hurtavy
Не хочу вас разочаровывать, но фотоны, электроны и прочие не являются ни частицами, ни волнами. Это всё — кванты. Законы их движения и взаимодействия давно известны. А квантово-волновой дуализм находится в одном ряду с теорий Дарвина и прочими устаревшими теориями.
Можно ещё и ваши ошибки разобрать, но, если честно, просто лень. Слишком уж их много
dmitry_dvm
Что не так с Дарвиным?
hurtavy
Ну… В теории Дарвина ещё им самим были обнаружены ошибки. В итоге она развилась в теорию эволюции.
Сама теория Дарвина представляет только исторический интерес
FSA
Дарвин создал базу — эволюция. До него никто не мог объяснить как могло получиться сложное из простого. Всё остальное детали. Ошибался и ошибался. Получил бы то, количество данных, которое есть сейчас, то исправил бы ошибку. Ему просто не хватило времени развить теорию (жизнь человека, знаете ли, ограничена во времени). Но базовая вещь, которую понял и сформулировал Дарвин до сих пор актуальна и никто ничего лучше не предложил.
hurtavy
Так я же не спорю про базу. Я как раз и говорю, что теорию исправили и расширили. А уж с появлением генетики эти эмпирические законы получили твёрдое научное обоснование
Arastas
А можно, пожалуйста, в порядке ликбеза: а чем оригинальная теория Дарвина отличается от теории эволючции? На мой дилетанский взгляд, это всегда были синонимы.
MahMahoritos
Современная теория называется Синтетическая теория эволюции. Синтетическая от «синтез» — это слияние дарвиновской теории с генетикой и другими науками, которых не было при Дарвине, но появление которых ставило под вопрос исходную теорию эволюции. Подробности в Википедии. Примечательно, что в начале своей истории генетика противоречила дарвиновской работе.
Xalium
А чем тогда является то, из чего состоят электроны? Квантики (маленькие кванты)? Но, судя по вики, квант — это неделимая порция.
Квант — это порция чего-либо. Порция чего? Энергии? Какой энергии? И что есть энергия в «чистом виде»? И еще куча подобных вопросов.