Две великие теории, базирующиеся на общей интерпретации интерференции. Что не так с интерпретацией корпускулярно-волнового дуализма и вытекающие из этого последствия

Аннотация¶

В процессе обновления

Введение¶

Парадокс близнецов. Смерть путешествующего близнеца¶

Рассмотрим парадокс близнецов специальной теории относительности [1-13]. Один близнец остается на своей родной планете, а второй садится в космический корабль. Начало мысленного эксперимента. Космический корабль ускоряется до скорости \(v\), близкой к скорости света относительно родной планеты за время, стремящееся к нулю. Затем движется длительное время \(t\). Затем ускоряется для путешествия обратно до скорости \(-v\), близкой к скорости света относительно родной планеты за время, стремящееся к нулю. Затем движется длительное время \(t\). Затем ускоряется до скорости, равной нулю относительно родной планеты. Космический корабль находится на родной планете. Конец мысленного эксперимента.

Считается, что "путешествующий" близнец всегда будет моложе близнеца "домоседа". Давайте это проверим. Пусть \(t\) - один год по часам на родной планете. Выберем \(v\) таким образом, чтобы коэффициент замедления времени был равен 1000.

Рассмотрим классический вариант эксперимента. Пусть родная планета - это Земля. Получаем, что первый близнец постарел на 2 года, а второй близнец постарел в 1000 раз меньше. То есть часы на космическом корабле шли в 1000 раз медленнее, чем часы на родной планете. Ничего интересного.

Рассмотрим неклассический вариант эксперимента. Пусть родная планета движется со скоростью \(-v\) относительно Земли. Тогда после первого ускорения космический корабль будет покоится относительно Земли и, к сожалению, на данном этапе второй близнец состарится и умрёт. Получаем, что первый близнец постарел на 2 года, а второй близнец давно умер (уже при первом "длительном" ожидании времени \(t\)) и космический корабль на автопилоте проделал все необходимые этапы. То есть часы на космическом корабле шли в 1000 раз быстрее, чем часы на родной планете при первом "длительном" ожидании времени \(t\). При втором "длительном" ожидании времени \(t\) часы на космическом корабле шли в 1000 раз медленнее. В данном случае нам важно знать, сколько времени пройдет по часам космического корабля и сколько времени пройдет по часам родной планеты, так как лишь от этого зависит возраст близнецов.

Чтобы быть гуманными и не тратить на этот эксперимент жизнь одного из близнецов, можно обойтись короткоживущими частицами. Оба эксперимента легко воспроизвести. В итоге получим, что в классическом варианте эксперимента дольше проживет вторая короткоживущая частица. В неклассическом варианте эксперимента первая частица доживет до конца эксперимента, а вторая частица распадется уже при первом "длительном" ожидании и ускорять уже будет нечего на следующем этапе.

Получаем, что "путешествующий" близнец не всегда будет моложе близнеца "домоседа".

Необходимо особо отметить, что классический и неклассический варианты экспериментов отличаются лишь выбором базовой инерциальной системы отсчета - родной планетой, а всё прочее идентично. То есть разница исключительно в том, что относительная скорость между выбранными родными планетами \(v\). Все прочие действия с космическими кораблями или короткоживущими частицами идентичны: ускорения, скорости, время по часам инерциальной системы отсчета.

В итоге, мы провели два идентичных эксперимента в разных инерциальных системах отсчета. Исходя из первого постулата специальной теории относительности, результат должен быть одинаков, так как предполагается, что инерциальные системы отсчета равноправны (то есть любые физические процессы в этих системах отсчета протекают одинаково) и могут быть описаны общими законами. Однако практика показывает, что это предположение не соответствует действительности, так как для разных инерциальных систем отсчета получаются абсолютно противоположные результаты. В классическом варианте эксперимента дольше проживет вторая короткоживущая частица, а в неклассическом варианте эксперимента дольше проживет первая короткоживущая частица. Как видим, инерциальные системы отсчета (для разных вариантов покоящихся родных планет или короткоживущих частиц) неравноправны и не могут быть описаны общими законами.

Далее давайте разбираться, в чем же кроется причина всего этого.

Фактически эффект замедления времени заключается в увеличении длительности процессов в часах. Количество этих процессов, исходя из определения термина секунда, принимается за единицу времени. Получается, исходя из экспериментальных данных о динамике короткоживущих частиц, время зависит от скорости движения относительно одной специализированной инерциальной системы отсчета - нулевой дипольной анизотропии реликтового фонового излучения. Из-за того, что скорость Земли относительно нулевой дипольной анизотропии почти отсутствует по меркам релятивистики (368 км/с), то относительно Земли короткоживущие частицы, движущиеся со скоростями, близкими к скорости света, живут дольше (классический вариант эксперимента). Однако в неклассическом варианте эксперимента была выбрана за инерциальную систему отсчета первая короткоживущая частица, которая уже движется со скоростью, близкой к скорости света относительно нулевой дипольной анизотропии реликтового фонового излучения и, следовательно, испытывает сильное замедление времени (был выбран коэффициент 1000). При этом, впервые ускорив вторую короткоживущую частицу до скорости \(v\) относительно первой короткоживущей частицы, фактически мы затормозили вторую частицу почти до нуля относительно нулевой дипольной анизотропии реликтового фонового излучения и, следовательно, она перестала испытывать эффект замедления времени и быстро распалась.

Общая основа для специальной теории относительности и для квантовой механики. Что из себя представляет интерференция физически на самом деле¶

Основы специальной теории относительности. Инерциальная система отсчёта. Неподвижная система отсчёта¶

Для дальнейшего описание необходимо ввести новое понятие.

Неподвижная система отсчета (НСО) - это инерциальная система отсчета (ИСО) связанная с объектом, характеризующимся нулевым сдвигом реликтового излучения (нулевой дипольной анизотропией). НСО может быть связана с разными объектами, но их относительная скорость равна нулю. Необходимо особо отметить, что НСО отличается от системы отсчета, связанной с Землей, всего на несколько сот километров в секунду. Это основная причина, по которой большинство вычислений, согласно теории относительности, близки к реальным результатам в экспериментах.

В дальнейшем нам понадобится несколько формул специальной теории относительности.

Коэффициент замедления времени или сжатия пространства:

\(1/\gamma= \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}\), (1)

где \(v\) это скорость объекта относительно ИСО или НСО.

Как известно, если ИСО \(K'\) движется относительно ИСО \(K\) с постоянной скоростью \(v\) вдоль оси \(x\), а начала пространственных координат совпадают в начальный момент времени в обеих системах, то прямые преобразования Лоренца имеют вид:

\(x'={\frac {x-vt}{\sqrt {1-v^{2}/c^{2}}}}\) , \(y' = y\) ,     \(z' = z\) , \(t'={\frac {t-(v/c^{2})x}{\sqrt {1-v^{2}/c^{2}}}}\), (2)

где \(c\)  — скорость света, величины со штрихами измерены в системе \(K'\), без штрихов — в \(K\).

Что именно мы рассчитываем средствами специальной теории относительности¶

Описание мысленного эксперимента 1:

В НСО два космических корабля, находящихся в одном месте в начале мысленного эксперимента. Первый всегда покоится, а второй движется со скоростью \(v\) относительно НСО. В начале мысленного эксперимента часы на космических кораблях синхронизированы. Спустя время \(t_1\) по часам первого наблюдателя второй космический корабль пройдет расстояние \(l=vt_1\). Для наблюдателя на втором космическом корабле пройдет время \(t_2=t_1/\gamma\) из-за эффекта замедления времени. Фактически, если вдоль оси движения второго космического корабля расположить линейку, которая покоится в НСО, то второй наблюдатель по прошествии времени \(t_2\) зафиксирует на ней пройденное расстояние \(l\). Тогда рассчитаем, с какой скоростью удалялся космический корабль первого наблюдателя по часам второго наблюдателя: \(v'=l/t_2=v\gamma\). Это реальные (фактические) характеристики объектов - местоположения, длины, скорости и время на часах. То есть это характеристики объектов, которые мы рассчитали, а не видим. Для того чтобы видеть, нужно дополнительно учесть время на полет фотонов от источника до нужного наблюдателя. Однако за время полета этих фотонов местоположения и прочие реальные (фактические) характеристики объектов - изменятся. Выше мы не учитывали время на полет фотонов от источника до нужного наблюдателя.

Если для этого случая применить специальную теорию относительности с преобразованиями Лоренца для смены ИСО, то результат будет фундаментально иным и создающим математически верную иллюзию:

\(v''=l''/t_2=\frac {(l/\gamma)}{(t_1/\gamma)}=v\).

Однако мы прекрасно знаем, что \(l''=l/\gamma\) это лишь кажущаяся или иллюзорная длина линейки, а не реальная (фактическая/собственная) [14,15]. Это также означает, что \(v''\) тоже некая кажущаяся или иллюзорная скорость, а не реальная (фактическая). В результате при использовании здесь теории относительности мы получили именно кажущиеся или иллюзорные характеристики объектов, а не реальные (фактические). Здесь как раз в некоторой степени учитывается время на полет фотонов от источника до наблюдателя, а значит, за время полета этих фотонов местоположения и прочие реальные (фактические) характеристики объектов - изменятся. Получаем, что если нам требуется рассчитать реальные характеристики объектов, а не иллюзорные, то теорию относительности нельзя применять.

Непосредственно видимая длина¶

Что непосредственно видит наблюдатель второго космического корабля с точки зрения теории относительности? Фотоны из начала линейки A и из конца линейки B должны одновременно попасть в детектор (глаз наблюдателя). На рисунке 1 показано начало эксперимента, а на рисунке 2 конец эксперимента. На рисунках 1 и 2 расстояние между осью движения линейки и космическим кораблем показано лишь для наглядности, а на самом деле оно равно нулю.

Рисунок 1 – Начало эксперимента для наблюдателя второго космического корабля с точки зрения теории относительности

На рисунке 1 длина AB' это видимая непосредственно длина линейки с точки зрения теории относительности для наблюдателя второго космического корабля. AB' > AB.

Рисунок 2 – Конец эксперимента для наблюдателя второго космического корабля с точки зрения теории относительности

На рисунке 2 длина A'B это видимая непосредственно длина линейки с точки зрения теории относительности для наблюдателя второго космического корабля. A'B < AB.

Получаем в данном мысленном эксперименте видимая непосредственно длина линейки с точки зрения теории относительности для наблюдателя второго космического корабля находиться в интервале от A'B до AB' (A'B < AB < AB'), что не является константой \(l''\). Необходимо особо отметить, что из-за принципа относительности в специальной теории относительности на место наблюдателя второго космического корабля мы можем выбрать наблюдателя на Земле с определёнными незначительными допущениями. Соответственно этот наблюдатель будет видеть движущуюся линейку. Видимая непосредственно длина этой линейки будет в интервале от A'B до AB', что не является константой \(l''\). Важно понимать, что это мы получаем исключительно средствами специальной теории относительности.

В результате \(l\) - это реальная (фактическая/собственная) длина линейки. Длина в интервале от A'B до AB' - это видимая непосредственно длина линейки с точки зрения теории относительности для наблюдателя второго космического корабля. Как видим \(l''=l/\gamma\) - это лишь математическая иллюзия, так как не является реальной (фактической/собственная) длиной линейки и не является непосредственно видимой длиной линейки в интервале от A'B до AB'.

Все это означает, что при использовании теории относительности мы ожидаем получить реальные (фактические) или хотя бы видимые непосредственно результаты (длины, местоположения, скорости, время и прочие характеристики объектов), которые можно использовать на практике. Результаты, которые фиксирует второй наблюдатель. Однако мы получаем лишь набор чисел, которые не отражает происходящую действительность вокруг второго наблюдателя или хотя бы непосредственно видимое ему. Мы получили лишь математическую иллюзию бесполезную на практике, которая хоть и сохраняет временную линию эксперимента, но не отражает происходящее вокруг второго наблюдателя.

В итоге сначала мы определяли реальные (фактические) местоположения, скорости, время и прочие характеристики объектов, а после применения специальной теории относительности при смене ИСО получили иллюзорные. Инвариантны ли законы в этих инерциальных системах отсчета? Нет, так как в первом случае мы описываем реальность, а во втором иллюзию. Следовательно, при использовании теории относительности нарушается первый постулат.

Специальная теория относительности в каждом конкретном эксперименте математически верно описывает поведение каждого объекта. Причина в том, что для этого объекта последовательность событий и собственная временная линия не меняются при смене ИСО, а поведение окружающих объектов подстраивается соответственно. Однако это математическое описание - лишь иллюзия, которая не дает нам понять, что же в действительности происходит с исследуемыми объектами.

Длина в специальной теории относительности¶

Давайте разберемся, что же именно за величину \(l''\) мы измеряем средствами специальной теории относительности.

Описание мысленного эксперимента 2:

Рисунок 3 – Измерение длины линейки движущимся наблюдателем

Рассмотрим рисунок 3. Возьмем линейку с собственной длинной \(l\), на концах которой установлены источники единичных фотонов, способные одновременно (в инерциальной системе отсчета самой линейки) испустить фотоны перпендикулярно линейке. Поставим параллельно линейке очень длинный массив детекторов, который способен двигаться с выбранной скоростью \(v\). Расстояние между линейкой и массивом детекторов стремится к нулю. Тогда мы получим, что с какой бы скоростью \(v\) ни двигался массив детекторов (хоть с нулевой скоростью, хоть со скоростью близкой к скорости света), расстояние между детекторами, зафиксировавшими эту пару единичных фотонов, будет равно \(l\). Различаться будут только показания часов каждого детектора (если мы все эти часы синхронизируем в инерциальной системе отсчета массива детекторов). То есть один фотон будет зафиксирован во время \(T_1\) на часах одного детектора, а второй - во время \(T_2\) на часах другого детектора. Однако, как бы мы потом не мотали время на этих часах, факта детектирования на расстоянии собственной длины линейки \(l\) это не изменит.

Как видим \(l''=l/\gamma\) не является реальной (фактической/собственной) длиной линейки \(l\), не является непосредственно видимой длиной линейки в интервале от A'B до AB' (из мысленного эксперимента 1) и не является длиной \(l\), которую сам объект измерения отправляет нам в виде синхронно излученной пары одиночных фотонов (синхронно в собственной ИСО измеряемого объекта).

Являются ли фотоны, излученные в разное время в собственной ИСО измеряемого объекта, отражением его длинны? Причем скорость детекторов определяет, когда именно должен излучить единичные фотоны измеряемый объект. Требуются разные пары фотонов, излученных в разное время с требуемым интервалом для каждой ИСО. То есть это физически разные эксперименты. Таким методом мы можем получить абсолютно любую желаемую длину объекта, стоит только правильно подобрать моменты излучения пары единичных фотонов. Поэтому \(l''\) это математическая иллюзия, требующаяся для корректного функционирования специальной теории относительности.

На практике, если следить не за единичными фотонами, а за излучением всей линейки, тогда каждый детектор из массива детекторов будет одновременно получать фотоны с разных мест линейки. Фактически каждый детектор будет фиксировать непосредственно видимую длину линейки в интервале от A'B до AB' (из мысленного эксперимента 1).

В итоге получаем, что на практике зафиксировать длину \(l''\) почти невозможно. Единственный вариант заключается в том, чтобы была излучена пара фотонов с концов линейки в конкретное время с конкретным асинхронным интервалом в ИСО линейки. Но по такой схеме можно зафиксировать вообще любую нужную длину линейки.

В чем же базовая причина таких особых требований к схеме измерения длины в специальной теории относительности? Ответ заложен в концепции "одновременности" и схеме "синхронизации" часов.

Концепция "одновременности" специальной теории относительности. Синхронизация или рассинхронизация¶

Синхронизация в одной ИСО - это рассинхронизация в другой ИСО. Ускорив объект за время, стремящееся к нулю, получим, что часы в любой части объекта всё ещё синхронны с базовой ИСО и в последствии лишь замедляют свой ход, а точнее увеличивают длительность их периода в атомах цезия-133 или любых других периодических процессов по сравнению с часами исходной НСО. Если мы не будем проводить "синхронизацию" часов сразу после ускорения, а получим излученную пару единичных фотонов от объекта из мысленного эксперимента 2 (фотоны излучены одновременно в ИСО объекта), то зафиксируем длину \(l\) одновременно по часам детекторов. Это означает, что именно метод "синхронизации" часов создает иллюзию длины объекта \(l''\).

В последствии, проводя операцию "синхронизации" согласно специальной теории относительности, мы создаем пространственную рассинхронизацию с часами базовой ИСО. Однако мы можем выбрать любые часы, испытавшие ускорение, за базовые, на которых мы не будем менять время, а для всех остальных часов, смещенных по оси ускорения, мы должны выставить требуемые значения. Однако они все будут испытывать после этого общее замедление периодов процессов и, соответственно, замедление времени равной величины.

Получаем, что именно схема одновременности/синхронизации/рассинхронизации часов в каждой инерциальной системе отсчета создает математическую иллюзию длины \(l''\). На практике мы должны попросить линейку отправить каждый фотон (из пары единичных источников фотонов) в разное четко определенное время, чтобы получить их синхронно в нашей ИСО и зафиксировать длину \(l''\).

Фактически методом "синхронизации" в одной ИСО мы создаем рассинхронизацию в другой. Причина этого в том, что делается предположение о постоянстве скорости света во всех ИСО.

Так что же в результате такое длина \(l''\)? Это в первую очередь характеристика величины рассинхронизации часов линейки, совмещенной с относительной скоростью движения, которая во вторую очередь наложена на собственную длину линейки \(l\). \(l''\) это величина, отражающая степень рассинхронизации часов источника, наложенная на собственную длину линейки, смещающуюся со скоростью относительно детекторов. Но это никак нельзя назвать длиной линейки.

Вот в чем сила терминов теории относительности. Можно дать термину такое определение, что в результате в данном случае получим любую нужную "длину" объекта.

Итак, \(l''\) это не реальная (собственная) длина и не непосредственно видимая длина. Она не отражает фактическое местоположение границ объекта (отражает только собственная длина) и не отражает непосредственно видимые наблюдателем границы. Получается, что в одной ИСО мы берем местоположения границ объекта там, где они непосредственно находятся - реальные характеристики и сравниваем с другой ИСО, в которой берём местоположения, где непосредственно нет границ объекта - иллюзорные характеристики. Нельзя сказать, что эти ИСО равноправны.

Более того, взяв иллюзорную длину \(l''\) за основу, вычисляется иллюзорная скорость \(v''\) (из мысленного эксперимента 1), которая также не отражает реальное изменение положение объекта с течением времени.

В итоге в разных ИСО специальная теория относительности сопоставляет реальные характеристики объектов, то есть длины, местоположения, скорости, показания часов и т.д. с характеристиками объектов, которых нет, то есть иллюзорными, созданными благодаря рассинхронизации часов и кинематических эффектов, связанных с относительными движениями объектов и фиксацией "одновременности" на рассинхронизированных часах.

Если взять две линейки с собственной длиной \(l\) и разогнать одну до скорости \(v\), то, согласно теории относительности, "длина" каждой движущейся будет \(l''\). Но в реальности длины не изменились. Все дело в термине "длина" и в том, что для этого нам нужно перенастроить показания часов.

Фактически теория относительности переименовывает реальную длину в собственную длину, а иллюзорную длину - просто в длину. И эта длина никак не отражает реальный размер линейки или текущее местоположение ее границ. Она нужна только для того, чтобы соответствовать преобразованиям Лоренца.

А теперь провалимся ещё глубже в кроличью нору и посмотрим, откуда это всё берется.

Постоянство скорости света в любой ИСО. Интерпретация результатов эксперимента Майкельсона-Морли и ему подобных¶

Является ли скорость света постоянной в любой ИСО? Доказывает ли это эксперимент Майкельсона-Морли и ему подобные эксперименты? Нет, так как обычные зеркала, полупрозрачное зеркало и прочие объекты, не являющиеся абсолютным вакуумом, могут переизлучать фотоны разные промежутки времени в зависимости от направления. Более того, этот процесс может иметь не непрерывный, а дискретный характер с определенным периодом. То есть, например, даже попадая в разное время обратно на полупрозрачное зеркало, его атомы переизлучают фотоны в детектор одновременно. Это приводит к иллюзорному постоянству скорости света в эксперименте. В пользу такой интерпретации результатов говорит факт замедления скорости света в среде, что указывает на необходимость тратить время на постоянные переизлучения атомами среды. Фактически в интерпретации данного эксперимента средствами специальной теории относительности абсолютно не учитываются дополнительные затраты времени на прохождение среды или отражение зеркалами, что не соответствует реальности. Особо отметим, что это именно факты согласно экспериментальным данным, которые не учтены в интерпретации данного эксперимента специальной теории относительности. Получаем, что для постоянства скорости света в любой ИСО в теории относительности использовались предположения о постоянстве скорости переизлучения фотонов, постоянстве скорости прохождения фотонов в среде, отсутствии дискретности и периодичности этих процессов. И все эти предположения должны быть независимы от ориентации в пространстве.

Интерференция, дифракция и интерпретация результатов экспериментов¶

Перейдем к главному предположению, которое было взято за основу в эксперименте Майкельсона-Морли, а именно к интерпретации дифракции и интерференции, то есть к корпускулярно-волновому дуализму.

Для понимания рассмотрим эксперимент с двумя щелями в волновой интерпретации, представленный на рисунке 4.

Рисунок 4 – Интерпретация двухщелевого эксперимента согласно теории корпускулярно-волнового дуализма

Наблюдаемое принято интерпретировать как наложение волн от двух источников с их усилением в фазе или гашением в противофазе. Это было предположение, хорошо согласующееся с экспериментальными данными. Однако мы получим тот же результат, если предположим, что волн нет, а все фиксируемое - это частицы, которые после взаимодействия с атомами барьера были переизлучены с соответствующим распределением. В этом случае становится ясно, почему даже единичные фотоны порождают интерференционную картину без какого-либо фантастического одновременного прохождения через обе щели. Также понятен эффект наблюдателя, так как мы физически воздействуем на систему переизлучения с целью понять, через какую щель прошла частица.

Квантовый ластик также необходимо упомянуть. Добавление линейного поляризатора на первом пути отфильтровывает часть фотонов, которые дополняли интерференционную картину на втором детекторе. То есть физически они также детектируются, но мы их не учитываем. Фактически добавление линейного поляризатора на первом пути не убирает фотоны на втором, а мы их просто исключаем из выборки. Физически второй детектор регистрирует две интерференционные картины, наложенные со смещением, что в сумме дает картину без интерференции. Однако добавлением линейного поляризатора на первом пути мы исключаем из выборки второго детектора фотоны одной из интерференционных картин, а значит, оставляем в выборке только одну интерференционную картину. В результате нет никакой магии квантовой механики, "отложенного выбора" и "чудовищного дальнодействия", а лишь некорректная интерпретация происходящего в эксперименте.

В итоге дифракция, интерференция, кольца Ньютона, поляризация и все прочее - это лишь переизлучение частиц атомами барьеров с соответствующим распределением частиц по векторам. Ключевым моментом, доказывающим, что свет - это частицы, а не волны, является факт отсутствия возможности проведения эксперимента, в котором волны в противофазе гасили бы друг друга. Фактически теория корпускулярно-волнового дуализма позволяет разделить пучок монохромных когерентных фотонов на две части, прошедшие разные пути и попавшие на детектор или экран в противофазе и полностью погасить друг друга. Но это не удается воспроизвести экспериментально. Более того, нет даже падения интенсивности, что подтверждает концепцию переизлучения с перераспределением частиц.

Необходимо также отметить эксперимент по дифракции на полуплоскости. Его интерпретация согласно корпускулярно-волновому дуализму представлена на рисунке 5. Здесь наблюдается огибание препятствия с распространением частиц в область геометрической тени и полосы с разной интенсивностью частиц на экране. Тут нет наложения волн от двух и более источников, так как физически атомная граница полуплоскости одна. Однако в интерпретации корпускулярно-волнового дуализма здесь должны быть источники вторичных волн в плоскости расположения полуплоскости. Причем именно в пустом пространстве. Это противоречит реальности, так как нет экспериментальных данных доказывающих, что пустота может стать источником переизлучения и, соответственно, вторичных волн. В итоге, данный эксперимент заключается в простом переизлучении атомами края полуплоскости с соответствующим распределением по векторам.

Рисунок 5 – Интерпретация эксперимента по дифракции на полуплоскости согласно теории корпускулярно-волнового дуализма

Давайте разберемся, что же именно происходит при дифракции и интерференции. Есть ли научно доказанные экспериментальные факты, что в вакууме меняется направление фотонов без внешних воздействий? Нет. Все фотоны или любые другие частицы, на которые ничего не воздействует или воздействия скомпенсированы, двигаются равномерно и прямолинейно. Когда возникает картина интерференции или дифракции? Только после взаимодействия с атомами препятствий. То есть именно атомы препятствий ответственны за отклонение траекторий частиц (переизлучение) со специфическим распределением по векторам. Давайте разберем, что именно происходит на примере фотона. Хорошо известно, что энергия и, соответственно, частота фотона квантуется. Почему? Так как фотон - это группа квант фотонов и их количество определяет энергию и частоту результирующего фотона. Что происходит при взаимодействии фотонов с атомами препятствия? По всей видимости, электроны препятствия взаимодействуют с фотонами и переизлучают их с соответствующим распределением по векторам. Причем чем выше энергия и частота, то есть количество квант фотонов в фотоне, тем сложнее электрону отклонять фотон и тем меньше углы переизлучения. Аналогично происходит и в случае интерференции или дифракции с другими частицами. И снова никакой магии. Всё просто и понятно.

Необходимо также упомянуть эксперимент с тремя или более поляризаторами, повернутыми на разные углы, который интерпретируют как неопровержимое доказательство квантово-механической природы вселенной. Далее считаем, что поляризаторы идеальные и пропускают 50% фотонов, которые были сгенерированы с равномерным распределением вероятностей их плоскости поляризации. Если поставить два поляризационных фильтра под углом девяносто градусов, то считается, что свет не проходит, так как первый блокирует одно направление волны, а второй - перпендикулярное, то есть все остальное. И из-за этого и не проходят фотоны. Если взять три поляризатора \(0^o\), \(45^o\), \(90^o\), то свет частично проходит. Почему? Дело в неправильной интерпретации фотона и механизма действия поляризатора.

Если фотон проходит поляризатор, то он переизлучается с косинусоидальным распределением плоскости поляризации относительно оси данного поляризатора. А именно: \(cos(2x)\), где \(x\) - угол между осью поляризатора, который преизлучает фотон, и плоскостью поляризации излученного фотона, причем \(-\pi/4 \leq x \leq \pi/4\). Кроме того, поляризатор пропускает только фотоны с плоскостью поляризации в интервале \(-\pi/4 \leq x \leq \pi/4\) относительно оси данного поляризатора. Легко понять, что если оси поляризаторов совпадают, то все фотоны пройдут между ними. Если между осями поляризаторов угол, например, \(\pi/8 \; (22,5^o)\), то не пройдут второй поляризатор \(\int_{-\pi/4}^{\pi/4} cos(2x) \,dx - \int_{-\pi/4}^{(\pi/4-\pi/8)} cos(2x) \,dx \approx\)\(1-0,85355\approx0,14645\approx\)\(14,645\%\) фотонов.

На рисунке 6 представлена картина прохождения сквозь поляризатор всех фотонов (\(\int_{-\pi/4}^{\pi/4} cos(2x) \,dx\)), если угол между осями поляризаторов \(0^o\).

Рисунок 6 – Картина прохождения сквозь поляризатор всех фотонов (\(\int_{-\pi/4}^{\pi/4} cos(2x) \,dx\)), если угол между осями поляризаторов \(0^o\)

На рисунке 7 представлена картина прохождения сквозь поляризатор фотонов (\(\int_{-\pi/4}^{(\pi/4-\pi/8)} cos(2x) \,dx\)), если угол между осями поляризаторов \(\pi/8 \; (22,5^o)\).

Рисунок 7 – Картина прохождения сквозь поляризатор фотонов (\(\int_{-\pi/4}^{(\pi/4-\pi/8)} cos(2x) \,dx\)), если угол между осями поляризаторов \(\pi/8 \; (22,5^o)\)

Если между осями поляризаторов угол, например, \(\pi/6 \; (30^o)\), то не пройдут второй поляризатор \(\int_{-\pi/4}^{\pi/4} cos(2x) \,dx - \int_{-\pi/4}^{(\pi/4-\pi/6)} cos(2x) \,dx =\)\(1-0,75=0,25=\)\(25\%\) фотонов. Получаем, что не важно сколько поляризаторов фотон проходил до этого. Важно, что каждый фотон будет заново переизлучен при прохождении сквозь поляризатор и изменит свою плоскость поляризации. В итоге, чем больше поляризаторов, отклоненных на минимальные углы, мы поставим между поляризатором \(0^o\) и поляризатором \(90^o\), тем больше фотонов пройдет. Это объясняет все наблюдаемые экспериментальные данные и эффекты без нарушения локальности и реализма.

Вернемся к эксперименту Майкельсона-Морли. У нас здесь есть полупрозрачное зеркало с переизлучающими атомами напыления, которые создают переизлучение фотонов с результатом в виде интерференционной картины. Также предположим, что одно из зеркал может менять расстояние до полупрозрачного зеркала, что смещает интерференционную картину. Это происходит из-за того, что даже минимальное смещение траектории фотонов при попадании на атомы напыления воздействует на процесс переизлучения. Такого рода эффект наблюдателя, который воздействует на интерференцию лишь частично, не ломая её.

Необходимо отметить, что интерференция наблюдается именно при малых расстояниях между щелями и прочих малоразмерных объектов, что дополнительно указывает на эффекты атомного уровня, а не произвольного масштаба уровня волн. Также и дифракция обусловлена переизлучением атомами "краев" огибаемых препятствий. Дифракция на полуплоскости явно указывает на то, что дело именно в переизлучении атомами границы полуплоскости, а не в наложении волн.

В результате не важно, сколько времени путешествовали фотоны по каждому из двух путей - от полупрозрачного зеркала до одного из зеркал и обратно, а важно лишь взаимодействие с атомами полупрозрачного зеркала для последующего преизлучения на детектор. Получается, что процесс переизлучения не меняется кардинально в зависимости от ориентации экспериментальной установки в пространстве и времен года, а главное, не зависит от времени путешествия фотонов.

По сути, нам не важно, когда фотон прилетит обратно на полупрозрачное зеркало, а важно, куда он будет переизлучен, что зависит от состояния атомов полупрозрачного зеркала и конкретного места взаимодействия атома с фотоном.

В итоге получаем, что корпускулярно-волнового дуализма нет, а все наблюдаемое - это корпускулярная динамика частиц, а также что нельзя проверить постоянство скорости света экспериментом Майкельсона-Морли и ему подобными экспериментами, например, с оптическими резонаторами.

Дополнения:

Как дать определение термину «Секунда», чтобы создать теорию относительности. Концепция абсолютного времени и вселенной в целом

Общая теория относительности vs гравитационные маневры и черные дыры

Принцип эквивалентности гравитации и инерции (Лифт Эйнштейна)

На что нарушение неравенства Белла указывает в действительности

Заключение¶

В процессе обновления

Список литературы¶

1. Einstein, A.: On the electrodynamics of moving bodies. Annalen der Physik 322(10), 891–921 (1905) https://doi.org/10.1002/andp.19053221004.
2. Einstein, A.: Die relativit¨ats-theorie. Vierteljahrsschrift der Naturforschenden Gesellschaft in Z¨urich 56, 1–14 (1911).
3. Resnick, R.: Supplementary Topic B: The Twin Paradox, pp. 201–209. John Wiley and Sons, Inc., New York (1968).
4. Crowell, B.: The Twin Paradox, pp. 23–24. Light and Matter, Fullerton, California (2000).
5. Serway, R.A., Moses, C.J., Moyer, C.A.: Modern Physics, pp. 21–22. Thomson Learning, Inc., 10 Davis Drive Belmont, CA 94002 (2004).
6. D’Auria, R., Trigiante, M.: From Special Relativity to Feynman Diagrams: A Course of Theoretical Particle Physics for Beginners, pp. 541–544. Springer, Switzerland (2011). https://doi.org/10.1007/978-3-319-22014-7.
7. Ohanian, H.C., Ruffini, R.: Gravitation and Spacetime. Cambridge University Press, 32 Avenue of the Americans, New York (2013). https://doi.org/10.1017/CBO9781139003391.
8. Hawley, J.F., Holcomb, K.A.: Foundations of Modern Cosmology, pp. 203–205. Oxford University Press, Great Clarendon St, Oxford (2005).
9. Laue, M.: The principle of relativity. Yearbooks of Philosophy 1, 99–128 (1913).
10. Einstein, A.: Dialog about objections against the theory of relativity. Die Naturwissenschaften 48, 697–702 (1918).
11. Ohanian, H.: Special Relativity: a Modern Introduction. Physics Curriculum and Instruction, Lakeville, MN (2001).
12. Harris, R.: Modern Physics. Pearson Addison-Wesley, San Francisco, CA (2008).
13. Rindler, W.: Introduction to Special Relativity. Oxford University Press, Oxford, UK (1982).
14. Miller, A.I.: Varičak and Einstein. Albert Einstein's special theory of relativity. Emergence (1905) and early interpretation (1905–1911). Addison–Wesley, pp. 249–253 (1981).
15. Einstein, A.: Zum Ehrenfestschen Paradoxon. Eine Bemerkung zu V. Variĉaks Aufsatz. Physikalische Zeitschrift. 12: 509–510 (1911).