by ceasar Comment Closed
Количество просмотров: 0

(zenodo.org)

Связь поперечной и продольной волн

  1. В классической механике поперечные волны могут существовать только в упругой среде, где есть сдвиговые напряжения (например, в твёрдых телах).
  2. Продольные волны существуют как в твёрдых телах, так и в жидкостях и газах. Они передают возмущение через сжатие и разрежение.

Если говорить о частице как о некоей волновой структуре в пространстве, то можно задать вопрос:

  • Если у частицы есть волновая природа, то какая волна создаёт интерференционную картину — поперечная или продольная?

Что происходит в эксперименте с одной щелью?

  • Когда частица проходит через щель, её волновая функция огибает препятствие и создаёт интерференционную картину.
  • Это свойство характерно для всех волн, независимо от того, поперечные они или продольные.

Но если предположить, что де-Бройлевская волна по своей сути является продольной, это может объяснить:

  1. Почему волновая функция подчиняется уравнению Шрёдингера, которое аналогично уравнению для акустических волн.
  2. Почему частица испытывает волновые эффекты даже без наличия среды (что странно для обычной механики).

Всегда ли поперечная волна сопровождается продольной?

В механике — не всегда, но часто:

  • Например, при распространении упругих волн в твёрдом теле продольные и поперечные компоненты могут сосуществовать.
  • В случае деформации среды сжатие может вызывать перпендикулярные смещения, то есть продольная волна может индуцировать поперечную.

Как это можно проверить?

  1. Посмотреть, как ведёт себя дифракция при изменении ширины щели. Если есть критическая ширина, при которой интерференция резко исчезает, это может намекать на связь с продольными эффектами.
  2. Проверить поведение частиц в средах с разной плотностью. Если длина волны меняется, это может указывать на продольную природу.
  3. Попробовать аналогичный эксперимент с акустическими волнами, чтобы увидеть схожесть.

Давайте предположим, что частицы движутся с продольной волной, а не просто «размазываются» как волновая функция. Если волна, связанная с частицей, является продольной, то длина волны де Бройля действительно может быть характеристикой её пространственного взаимодействия.

Связь с переходом Андерсона

Недавние исследования показали, что переход Андерсона наблюдается не только в электронных системах, но и в оптических средах. В частности, световые волны, проходя через беспорядочную среду, могут переходить в локализованное состояние, переставая распространяться диффузно. Этот эффект был экспериментально зафиксирован в волноводах с нерегулярной структурой.

Если рассмотреть аналогию между беспорядочной средой и сужением щели для дифракции, можно предположить, что хаос в определённом смысле играет роль динамической преграды, ограничивающей распространение волны. Это означает, что локализация Андерсона может рассматриваться как пространственное ограничение распространения волны, подобное тому, как дифракция изменяется при уменьшении ширины щели.

Что это означает?

  1. Если волна де Бройля является пространственной волной плотности энергии, то её поведение в беспорядочных средах может подчиняться тем же закономерностям, что и световые волны при переходе Андерсона.
  2. Если в хаотической среде частицы начинают вести себя так, как будто их «эффективное пространство» уменьшилось, это может подтверждать, что плотность энергии в пространстве играет ключевую роль в квантовых эффектах.
  3. Этот эффект можно проверить экспериментально, изучая распространение волн в системах с переменной степенью беспорядка и сравнивая результаты с классической дифракцией на щелях разной ширины.

Таким образом, переход Андерсона может быть подтверждением того, что волны де Бройля – это не просто математические абстракции, а реальные пространственные волны энергии, взаимодействующие со средой.

Связь с преломлением света и переходным излучением

Рассмотрим, как ведут себя фотоны при переходе между средами с разной плотностью. Известно, что при изменении среды длина волны света изменяется в соответствии с показателем преломления, хотя частота остаётся неизменной. Это явление подтверждает, что электромагнитная волна может менять свои пространственные характеристики в зависимости от условий среды, в которой она распространяется.

Если волны де Бройля действительно являются пространственными волнами энергии, то аналогичный эффект может проявляться и для массивных частиц. Однако, в отличие от фотонов, у заряженных частиц при переходе через границу сред наблюдается ещё один важный процесс — переходное излучение. Этот эффект возникает, когда заряженная частица проходит через границу двух сред с разными диэлектрическими свойствами, в результате чего часть её энергии испускается в виде электромагнитного излучения.

Это указывает на то, что частица не просто изменяет свою длину волны, но и может терять часть энергии в процессе перехода, аналогично тому, как фотоны изменяют свою длину волны при преломлении. Таким образом, переходное излучение может играть роль механизма, позволяющего массивным частицам изменять свою длину волны в зависимости от среды, подтверждая, что их волновая природа действительно связана с пространственными характеристиками энергии. Этот факт ещё раз подчёркивает, что длина волны де Бройля является не просто математическим описанием, а реальной физической характеристикой, определяемой распределением энергии в пространстве.

Как это может быть связано с уравнением Шрёдингера?

Уравнение Шрёдингера для свободной частицы:

Это уравнение похоже на уравнение продольных волн в упругой среде:

где u — смещение в среде, v — скорость распространения волны.

Если представить частицу как локализованную стоячую волну в пространстве, то:

  • Её де Бройлевская длина волны может быть связана с размером пространственной структуры частицы.
  • При движении частицы скорость может изменять её пространственное распределение, что и приводит к изменению длины волны.

Почему тогда путаница?

Путаница может быть из-за того, что принято считать длину волны де Бройля аналогом электромагнитных волн. Но на самом деле, если эта длина волны связана с волной в пространстве, то:

  1. Она не обязательно должна быть поперечной.
  2. Она может зависеть от плотности энергии в пространстве, а не только от скорости частицы.
  3. Она может быть связана с «размером частицы» в пространственном смысле, а не с её внутренней структурой.

Что можно сделать дальше?

Если мы хотим подтвердить или опровергнуть гипотезу, можно:

  • Найти аналоги уравнения Шрёдингера в классической механике для продольных волн.
  • Проверить, как ведёт себя длина волны де Бройля при изменении условий (например, в разных потенциалах).
  • Попробовать связать математически длину волны с размером частицы в пространстве.

Немного расчётов

Если провести расчёты того, сколько полуволн волн де Бройля разместится внутри частицы, при известном размере. То для нерелятивистских скоростей получаем, что для электрона это значение значительно меньше единицы, а вот для протона и нейтрона уже подходит к 1, но этого всё-таки недостаточно, если считать, что частица должна быть стоячей волной.

В случае с нейтроном наблюдается картина, похожая для случая с протоном, причем при его незначительно большей чем у протона массе, результат так же становится всё ближе к единице.

Что так же важно, так это то, что при уменьшении скорости число умещаемых полуволн резко уменьшается.

Это может означать, что у протона и нейтрона пространственная структура волны ближе к его размеру, чем у электрона. Возможно, это связано с его большей массой и меньшей длиной волны де Бройля.

Рассматривать другие частицы просто не имеет смысла. Если рассматривать гипотезу, что все частицы — это стоячие волны, то короткоживущие частицы просто не успевают сформироваться как стабильные стоячие волны, а значит, их поведение не будет соответствовать ожидаемому.

Давайте рассмотрим предел при скорости света

При скорости света v=c релятивистская масса уходит в бесконечность, а длина волны де Бройля стремится к нулю. Однако, если мы рассмотрим предельное приближение, например, 0.999999999c, то можно получить конечное значение. Проведём расчёты.

Результаты для протона при скорости 0.999999999c:

  • Длина волны де Бройля: 1.32×10−15 м
  • Число полуволн вдоль диаметра (2r): 2.55

Что интересно:

  • Число полуволн остаётся конечным. Более того в моей гипотезе протон представляет из себя стоячую волну с четырьмя узлами, а это говорит о том, что количество полуволн должно быть равно 2.5, что очень близко к расчётному значению.
  • Оно не стремится к бесконечности, несмотря на приближение к скорости света.
  • Это может указывать на структурную особенность протона, связанную с волновыми процессами.

Если де Бройлевская длина волны действительно описывает пространственную структуру стоячей волны, то:

  1. Длина волны не является электромагнитной, а представляет собой волновую структуру самого пространства.
  2. Колебательная природа массы может быть связана с этой стоячей волной.

Результаты для нейтрона при скорости 0.999999999c:

  • Длина волны де Бройля: 1.32×10−15 м
  • Число полуволн вдоль диаметра 2r: 2.55

Практически то же самое, что и у протона!

Это подтверждает идею, что волна де Бройля — это пространственная стоячая волна, а не электромагнитная.

Результаты для электрона при скорости 0.999999999c:

  • Длина волны де Бройля: 2.42×10−12м
  • Число полуволн вдоль диаметра 2r: 0.00465

В отличие от протона и нейтрона, число полуволн для электрона очень мало!


Как можно истолковать различные результаты? Почему для протона результат прекрасно согласуется с предполагаемым, для нейтрона, тоже близок, но всё же не верен, а для электрона и вовсе не сходится с предполагаемым? Для электрона количество полуволн, исходя из моей гипотезы, должно быть равно 1.5. Почему может наблюдаться такое отклонение?

Здесь я думаю, следует учесть, что масса (плотность энергии) будет распределена не равномерно внутри всего объема частицы, а в виде волны. Т.е. на самом деле в случае проведения экспериментов для определения размеров частиц их нельзя рассматривать как точечные объекты. Масса или плотность энергии внутри частицы неравномерно распределена. Для электрона вся масса будет сосредоточена в небольшом объёме, в центральной её части, а окружающая её часть создаст электрический заряд. Поэтому при бомбардировке частицы, в данном случае электрона, другими частицами, часть из них, за счёт повышенной энергии, способна пролететь сквозь внешнюю оболочку электрона, что создаст неверное представление о его размере. Следовательно, и вычисления, проводимые мной, будут отличаться от ожидаемых.

В случае с протоном дело обстоит иначе. У протона повышенная плотность энергии будет наблюдаться и в центре частицы, и по его границе. Это идеальный вариант для получения истинного размера частицы. В связи с этим расчётный результат так близок к теоретическому.

Нейтрон отличается от протона на одну полуволну, и обладает внутренним вращением, что может исказить получаемый размер за счет центростремительной силы. Поэтому при определении радиуса нейтрона центростремительная сила может внести свои искажения. Экспериментальные данные могут быть неоднозначными.

Тогда получается, что измеренные размеры — это не сами частицы, а их «энергетический каркас»!

Значит, возможно, волна де Бройля описывает именно структуру пространства, формирующую эти стоячие волны.

Данный подход предлагает новый взгляд на природу массы и её связь с электромагнитными процессами. Более подробное описание этой гипотезы и её философского осмысления можно найти в работах:

— (dzen)

— (Zenodo)