Техника - молодёжи 2010-08, страница 12
Смелые гипотезы ■ 2010 №0И ТМ WlO-Sc Переход электрона в атоме водорода со второй орбиты на первую (справа) и излучаемый при этом цуг электромагнитных волн переменной частоты (слева) Таблица 1 Таблица 1
чае свет давит на атом очень короткое время — тянет его за собой, пока атом находится в поле фотона; а после ухода от атома фотон свою энергию возвращает. R результате атомы только «переставляются». В настоящее время в научной литературе обсуждаются возможность и способы экспериментальной проверки этого мнения. Как бы то ни было, описанное явление можно отметить как третью вероятную причину красного смещения. Четвёртой причиной смещения спектров может быть немонохроматичность самих фотонов — увеличение частоты воли в них от начала цуга к концу. Немонохроматичность фотонов следует из рассмотрения процесса излучения света атомами с позиций классической электродинамики. Атом и, прежде всего, атом водорода, можно представить как вращающийся электрический диполь, излучающий электромагнитное поле с частотой, всегда совпадающей с частотой вращения электрона вокруг ядра. По верхней стационарной орбите, с которой излучательный переход начинается, электрон вращается медленнее, чем по нижней, на которой переход заканчивается. В процессе перехода частота вращения электрона, а вместе с ней и частота электромагнитного поля в излучаемом дуге волн, увеличивается. Например, при переходе электрона атома водорода со второй орбиты на первую частота вращения электрона увеличивается более чем в восемь раз. Правильность представлений о такой структуре фотона подтверждается ещё тем, что численное значение его частоты, определяемое формулой Планка, всегда оказывается промежуточной величиной между частотами вращения электрона по круговым стационарным орбитам, между которыми совершается переход. Чтобы убедиться в этом, достаточно посмотреть на табл. 1, в которой приведены частоты вращения электрона по некот орым стационарным орбитам атома водорода и частоты фотонов, испускаемых при переходах между этими орбитами (эта таблица приведена в учебнике А. Эйкс-на «Курс химической физики», изданном в СССР в 1933 г.). А дальше получается вот что. В прозрачной среде (среде с нормальной дисперсией) длинные волны движутся с большей скоростью, чем короткие, и передний длинноволновый фронт фотона имеет тенденцию убегать от заднего, коротковолнового1. растягиваться, средняя длина его волн будет увеличиваться — он будет «краснеть», или, по выражению Э. Хаббла, «стареть». В качестве прецедента, оправдывающего эту идею, можно привести пример с волновым пакетом, предложенным Д. Бомом в качестве модели электрона. По заключению специалистов, такой пакет должен со временем «расплываться» из-за дисперсии в среде, и по этой причине он был признан непригодным для описания поведения «вечного» электрона. Экспериментальная проверка идеи растягивания фотона не проводилась, т.к. с точки зрения принципа неопределённостей квантовой механики фотон не может иметь конкретной структуры. А первое издание учебника, из которого взята приведённая выше таблица, вышло в Германии до того, как этот принцип, предложенный Гей-зенбергом, был возведён в ранг закона природы. (Кстати, Эйнштейн его так и не признал...) Так что фотону в космосе «есть от чего краснеть». Из четырех рассмотренных причин его «покраснения» три связаны с расстоянием, проходимым фотоном (удовлетворяют формуле Хаббла): это эффект Доплера, дисперсия фотона и, возможно, эффект Абрахама. С другой стороны, три причины (кроме эффекта Доплера) способны объяснить покраснение спектров излучения космических объектов без предположения об убегании этих объектов от нас. А это означает, что смещение спектров излучения звёзд может происходить и в стационарной Вселенной. Можно сделать ещё пару немаловажных замечаний. Если вместо классического объяснения красного смешения эффектом Доплера принять дисперсию фотона как причину его «старения», то снимаются все противоречия, связанные с большими величинами красного смещения. Кроме того, признание дисперсии фотона в качестве основной причины красного смещения снимает проблему антропоцентризма (галактики разбегаются оттого места, где находимся мы) — Если эта тенденция реализуется, то, двигаясь в такой среде, фотон должен 1 Дисперсия - это разные коэффициенты преломления для разных длин волн света. Другими словами - разные скорости распространения света в данной среде. Для отдельных монохроматических фотонов с разными час готами это проверенный факт; ничто не мешает предположить действие этого явления и для единственного, но не мопохроматично го фотона. - прим. авт. 10 |
