Техника - молодёжи 2008-09, страница 16

РИБУНА СМЕЛЫХ ГИПОТЕЗ

2008 №09 ТМ

процесс, математическое описание которого до сих пор нигде не встречалось. Поскольку есть дисперсия, то гармонические составляющие парциальные волны, бегущие с разными скоростями, - будут приводить к размазыванию пакета по всему пространству или, если хотите, по всей Метагалактике. Математические исследования показывают, что это размазывание происходит без изменения формы пакета; но наконец наступает момент, когда волновой пакет вообще исчезает.

Куда же девалась его энергия? Она остаётся в виде гармонических составляющих, которые создают некоторый фон в любой точке простран-ства-времени. Так как эти волны не затухают и продолжают двигаться каждая со своей скоростью, то через некоторое время волновой пакет начнет возрождаться в другой точке, но при этом у него изменится знак. При движении такой пакет будет периодически появляться и исчезать (рис 1).

-Ф(х,т)

h

2mv

Рис. 1. Поведение волнового пакета f(x) в среде с линейной дисперсией (серия стробоскопических фото)

Огибающая этого процесса - геометрическое место точек его максимума -синусоидальна и покоится во всех системах отсчёта; другими словами, её фазовая скорость равна нулю во всех инерциальных системах отсчёта, т.е. является релятивистским инвариантом (только поэтому результаты релятивистской динамики абсолютно правильны). Если перейти в другую инер-циальную систему отсчёта, то мы получим другую величину длины волны огибающей, но она опять будет неподвижна. Как показывает расчёт, длина волны этой огибающей в точности совпадает с де-бройлевской, и зависимость этой длины от скорости пакета точно такая же! Как вы понимаете, вся УКТ занимается самой беспощадной эксплуатацией этой основной идеи.

Надо заметить, что такая периодически появляющаяся и исчезающая части

ца не имеет никакого отношения к квантовой механике, ибо неподвижный пакет не осциллирует. Требование релятивистской инвариантности, которое пока должно быть входным билетом для любой теории, приводит к некоторому уточнению этой идеи. Оно состоит в следующем: когда «некто своим пальчиком возбудил в пространственно-временном континууме волновой пакет и затем пальчик убрал», то пакет продолжает осциллировать подобно мембране или струне после удара. Частота таких собственных осцилляций очень высока: она пропорциональна энергии покоя частицы и совпадает с частотой так называемого шредингеровского дрожания. Наш ГН может наблюдать эти чрезвычайно быстрые колебания, а вот нам в реальных экспериментах это совершенно незаметно. Если ГН на пути движения волнового пакета поставит целый ряд своих микрозондов, то из-за дисперсионных расплываний и собираний он сможет наблюдать огибающую этого процесса, и всё это не будет противоречить обычной квантовой механике, так как эта огибающая совпадает с волновой функцией.

Такую картину - правильную синусоидальную огибающую - ГН может видеть только в том случае, если во всём мире существует лишь одна частица. Но реальный мир состоит из громадного числа частиц, движущихся друг относительно друга с различными скоростями. Парциальные волны (гармонические составляющие) тех частиц, которые в данный момент исчезли, могут сложиться вместе и дать реальные флуктуации поля, то есть флуктуации вакуума, которые будут вести себя самым случайным образом. Эти флуктуации полностью разрушат идиллическую картину измерений нашего ГН - синусоидальная огибающая будет искажаться вакуумными флуктуациями, и её будет трудно выделить в чистом виде.

А теперь попробуем рассмотреть реальные измерительные приборы, которые всегда макроскопичны. В макроприборах любого типа атомные ядра и электронные оболочки находятся близко друг к другу и образуют устойчивую систему. Природа устойчивых состояний оставляет для выбора хоть и весьма многочисленную, но дискретную их серию. Переход от одного такого состояния к другому -квантовый скачок. Поэтому поглощение и излучение энергии между атомными системами происходит квантами.

Однако это не значит, что при перемещении квант или частица распространяется как нечто неизменное, неделимое. Энергия частицы может дробиться, изменяться за счёт флуктуаций вакуума. Волновой пакет, например, протона, может, в результате наложения флуктуаций вакуума, превращаться на короткое время в мезон, а фотон может «переодеться» протоном или нейтроном. В стандартной квантовой теории поля считается, что протон имеет атмосферу из мезонов, к этому ведёт интерпретация результатов соударений с другими частицами. На самом деле никакой атмосферы из мезонов нет. Просто протон при своём движении постоянно исчезает и появляется на длине де-бройлевской волны, а его масса периодически изменяется от удвоенной протонной до нуля, принимая при этом различные промежуточные значения масс мезонов.

Все квантовые измерения в конечном счёте базируются на поглощении энергии и являются необратимыми процессами. Чтобы любой прибор, обнаруживающий частицу, сработал, необходим как минимум квант энергии - пороговая энергия прибора, определяющая его чувствительность. Кстати, отметим, что наш ГН пользуется приборами с нулевой пороговой энергией и поэтому может регистрировать даже флуктуации вакуума.

14