2.3. Магнитная структура фотона

Поскольку фотон имеет в движении массу , то вполне естественно, что он имеет и центр масс, то есть такую точку, в которую можно свести всю массу фотона и движение этой точки будет характеризовать движение всего фотона. Волновые свойства фотона указывают на то, что эта точка (центр масс) описывает волновую траекторию. Наша задача найти уравнения, описывающие волновую траекторию движения центра масс фотона в рамках аксиомы Единства пространства, материи и времени.

Постоянство скорости движения фотонов всех диапазонов указывает на то, что траектории движения центров масс фотонов всех частот - одни и те же. Вполне естественно, что в этом случае и магнитная структура фотонов всех частот должна быть одинаковой. Какова эта структура? Чтобы найти ответ на этот вопрос, обратим внимание на взаимодействие магнитных полей, возникающих вокруг проводов при появлении в них тока (рис. 30).

Магнитные поля сближают проводники тогда, когда магнитные силовые линии в зоне контакта (К-К) полей направлены навстречу друг ( ) другу (рис. 31).

Рис. 30. Схема формирования кольцевых магнитных полей,

вокруг провода с постоянным током

Если материальную субстанцию фотона формируют аналогичные магнитные поля, то из рис. 29, b следуют такие возможные модели фотона (рис. 31 и рис. 32).

Рис. 31. Схема модели фотона с хордоидальным взаимодействием

6-ти его магнитных полей

Рис. 32. Схема модели фотона с радиальным взаимодействием

6-ти его магнитных полей

Поскольку из равенства следует, что кольцо разделено хордами на шесть частей (рис. 29, b), то это даёт нам основание предположить, что фотон состоит из шести магнитных полей, каждое из которых имеет центр масс  (рис. 29, с).

Так как фотон имеет массу и магнитную природу, то у нас остаётся одна возможность: считать, что массу фотона формируют его магнитные поля. Тогда постоянство трех констант , и должно обеспечиваться равенством магнитных сил, генерируемых движущимися магнитными полями, и центробежных сил инерции, действующих на центры масс  этих полей (рис. 31 и 32).

Поскольку центробежные силы инерции, действующие на центры масс магнитных полей (рис. 29, с и рис. 31), направлены радиально от центра вращения, то магнитные составляющие магнитных сил должны быть направлены также радиально, но только к центру вращения. В этом случае магнитные поля будут подобны магнитным полям радиально расположенных стержневых магнитов, направленных навстречу друг другу разноименными магнитными полюсами в диаметральном направлении (рис. 32).

Векторы напряженностей этих магнитных полей фотона (рис. 32) чередуются так, что у противоположных полей они направлены вдоль одного диаметра в одну и ту же сторону, сжимая фотон (рис. 32). Но так как фотон все время находится в движении, то магнитные силы, сжимающие фотон, уравновешиваются центробежными силами инерции, действующими на центры масс магнитных полей (рис. 29, c).

Дальше мы увидим, как такая модель фотона хорошо описывает процесс рождения фотона электроном, поэтому будем полагать, что такая модель близка к реальности.

Сложная, конечно, получается модель фотона, но только в этой модели реализуются все три константы и из анализа её движения выводятся аналитически все математические модели, давно описывающие поведение фотона в различных экспериментах.

Известно, что длина волны излучений, изменяется в диапазоне (табл. 2). Наименьшая длина волны

(102)

соответствует гамма диапазону и её можно считать равной радиусу гамма фотона. Наибольшая длина волны неприемлема для отождествления с радиусом фотона.

Дальше мы опишем детально процесс поиска , а здесь лишь отметим, что поскольку тепловую энергию и температуру формируют фотоны, то соответствует самой низкой температуре, существующей в Природе, экспериментальное значение которой, примерно, равно .

Конкретную величину температуры в данной точке пространства определяет максимальная совокупность фотонов (рис. 27), длина волны которых определяется по формуле Вина

, (103)

где - постоянная Вина - четвёртая константа, контролирующая поведение фотонов. Фотоны с такой длиной волны соответствуют реликтовому диапазону (табл. 2).

Фотоны с минимальной длиной волны - гамма фотоны вообще не формируют никакую температуру, так же как и рентгеновские фотоны, тепло которых мы не ощущаем при рентгенографии. Современной науке неизвестна длина волны фотонов, формирующих максимальную температуру. Есть основания полагать фотоны, формирующие максимальную температуру, находятся на границе ультрафиолетового и рентгеновского диапазонов излучений.

Из константы локализации фотона (100) можно извлечь информацию о линейной материальной плотности субстанции (эфира) кольца фотона. Она будет равна:

(104)

или

(105)

С увеличением массы и энергии фотона длина его волны уменьшается (табл. 2). Эта закономерность однозначно следует и из константы локализации фотона . Это же следует и из закона сохранения момента импульса

C увеличением массы фотона растет плотность его магнитных полей (рис. 31 и 32) и за счет этого увеличиваются магнитные силы, сжимающие фотон, которые все время уравновешиваются центробежными силами инерции, действующими на центры масс этих полей. Это приводит к уменьшению радиуса вращения фотона, который всегда равен длине его волны . Но, поскольку радиус в выражении постоянной Планка возводится в квадрат, то для сохранения постоянства константы Планка частота колебаний фотона должна при этом увеличиться. В силу этого, незначительное изменение массы фотона, автоматически изменяет его радиус и частоту так, что момент импульса (постоянная Планка) остается постоянным.

Таким образом, фотоны всех частот, сохраняя свою магнитную структуру (рис. 31 и 32), меняют массу, частоту и радиус так, чтобы , то есть принципом этого изменения управляют законы сохранения момента импульса и локализации фотонов.

Такой же четкий и ясный ответ мы получаем и на следующий фундаментальный вопрос: почему фотоны всех частот движутся в вакууме с одинаковой скоростью?

Потому, что изменением массы фотона и его радиуса управляет закон локализации фотона. Из него следует, что при увеличении массы фотона его радиус уменьшается пропорционально и наоборот. Тогда для сохранения постоянства константы Планка при величина также должна быть постоянной. В результате - .

Принято считать, что если синусоидальная волна распространяется вдоль оси ОХ, то её положительная и отрицательная амплитуды равны, а ось ОХ является осью симметрии синусоиды (рис. 33, а).

При качении шестигранника (рис. 29, b и рис. 33, b) его геометрический центр является центром масс шестиугольника и описывает криволинейную траекторию (рис. 33, а). Какую?

Рис. 33. а) синусоида; b) исходное положение геометрического центра О (центра масс) шестигранника; c) изменение положения центра масс О шестигранника при повороте на угол

Когда шестигранник в покое (рис. 33, b), то его центр О находится в нижнем положении, а когда он становится на ребро (рис. 33, с), то оказывается в самом верхнем положении. Расстояние от нижнего до верхнего положения центра шестигранника равно двум амплитудам 2А колебаний его центра масс относительно оси (рис. 33, b и с), которая является осью симметрии этих колебаний. Из рис. 33. с находим связь амплитуды колебаний А центра шестиугольника с его радиусом . Она имеет вид

. (106)

Обратим внимание (106) на небольшую величину амплитуды колебаний центра масс О шестигранника, а значит и фотона (рис. 31 и 32) в долях его радиуса и на то, что амплитуда А равна радиусу окружности, описываемой центром масс М фотона относительно центра подвижной системы отсчёта (рис. 34, a).

Рис. 34: а) траектории движения точек : К – обыкновенная циклоида; N – удлинённая циклоида; М – укороченная циклоида;

b) траектория - траектория движения центра масс фотона

Известно, что точка , зафиксированная на радиусе (рис. 34, a) равномерно и прямолинейно катящейся окружности (рис. 28), может описывать различные траектории относительно неподвижной системы отсчёта . Траектория К (рис. 34, b) называемые обыкновенной циклоидой, траектория N – удлинённой циклоидой, а траектория М - укороченной циклоидой (рис. 34, b).

Совместим ось ОХ неподвижной системы отсчёта УОХ с осью подвижной системы отсчёта (рис. 34, a) и направим их так, чтобы они делили удвоенную амплитуду шестигранника (рис. 33, с) пополам, а вертикальную ось оставим связанной с геометрическим центром О шестигранника (рис. 33, с), то есть с центром его масс, а значит и с центром масс М фотона (рис. 31 и 32 и 34, а), который в движении колеблется и не совпадает с геометрическим центром.

На нижнем вертикальном радиусе окружности с радиусом возьмём точку (рис. 34, a), которая будет имитировать движение геометрического центра шестигранника, а значит и его центра масс (рис. 33, b и с). В этом случае при качении шестигранника его геометрический центр О (рис. 33, b и с) движется по волновой траектории, эквивалентной траектории (рис. 34, а), которую описывает точка М (центр масс фотона), лежащая на конце радиуса . Траектория соответствует повороту окружности радиуса на угол с угловой скоростью (рис. 34, a).

Совмещение вращательного и поступательного движений шестигранника формируют движение его геометрического центра , а значит и цента масс фотона по укороченной циклоиде М (рис. 34, b). Поскольку время поворота шестигранника на угол и время поворота условной окружности радиуса на угол - одно и то же, то период колебаний геометрического центра шестигранника (рис. 33, b и с), а значит и центра масс М фотона (рис. 31 и 32), запишется так (рис. 34, а).

, (107)

где - угловая скорость вращения условной окружности радиуса (рис. 34, a). Из этих зависимостей имеем:

, (108)

. (109)

Они показывают связь между угловыми скоростями и вращения условных окружностей с радиусами и и линейной частотой колебаний геометрического центра (рис. 33, а и с) шестигранника, а значит и его центра масс.

На рис. 34, a хорошо видна траектория движения центра масс М фотона в интервале длины одной волны (рис. 34, a). Окружность радиуса делает за это время один полный оборот.

Обращаем внимание на то, что угловая скорость условной окружности с радиусом , как это следует из зависимостей (107), связана с угловой скоростью условной окружности с радиусом простой формулой

. (110)

Скорость центра масс Е одного поля фотона (рис. 29, с) относительно подвижной системы отсчёта равна . Если градусы угла перевести в радианы, то окружная скорость центров масс Е магнитных полей фотона (рис. 29, с) превышает поступательную скорость центра масс М фотона (рис. 31 и 32) на мизерную величину

. (111)

Итак, константа Планка (96) в первозданном виде может описывать лишь синусоидальный процесс и не имеет прямого отношения к вращательному процессу. Тем не менее, как мы уже показали, физический смысл момента импульса присутствует в формуле (96) косвенно и нам надо увидеть его явное проявление. Это возможно лишь при условии аналитического вывода основных соотношений (91-102) давно описавших движение модели фотона (рис. 31 и 32). Представляем такие выводы.

Для этого мы должны проследить за волновым движением центра масс всего фотона (рис. 31 и 32) и центров масс отдельных его магнитных полей (рис. 29, с и рис. 31 и 32). На рис. 35 показана схема перемещения центра масс фотона и центра масс одного его магнитного поля в интервале длины одной волны.

Движение центра масс фотона моделирует точка , расположенная на расстоянии от геометрического центра фотона (рис. 34, а). Движение центра масс одного магнитного поля фотона моделирует точка , расположенная на расстоянии от его центра масс, равном (рис. 35).

Рис. 35. Схема движения центра масс М фотона

и центра масс одного его магнитного поля

Некоторые исследователи отмечали, что фотон имеет скрытые параметры. Если бы удалось найти их, то корпускулярные математические соотношения (91-102), описывающие его поведение, вывелись бы аналитически. Попытаемся установить эти параметры.

Конечно, сложность модели фотона (рис. 31 и 32) затрудняет реализацию описанного плана. Однако если учесть, что фотон имеет плоскость поляризации, то движение его центра масс в этой плоскости и движение центров масс шести его магнитных полей можно сопровождать качением условных окружностей, кинематические и энергетические параметры которых будут эквивалентны соответствующим параметрам фотона.

Центр масс фотона совершает полное колебание в интервале длины его волны (рис. 33, c, 34, а и рис. 35), поэтому радиус - первый скрытый параметр, радиус условной окружности, описывающей движение этого центра в интервале длины одной волны. Он определится по формуле (рис. 35)

. (112)

Кинематическим эквивалентом группового движения центров масс шести магнитных полей фотона будет вторая условная окружность. Её радиус (второй скрытый параметр) определяется из условия поворота центра масс каждого магнитного поля фотона на угол в интервале каждой длины его волны (рис. 34, а и рис. 35).

(113)

Особо отметим, что время, в течение которого эти две условные окружности поворачиваются на разные углы и , одно и то же, что соответствует Аксиоме Единства.

Кинематическая эквивалентность между движением сложной магнитной структуры фотона (рис. 31 и 32) и движением условных окружностей с радиусами и позволяет вывести постулированные раннее математические соотношения, описывающие его поведение. Сейчас мы увидим, как скрытые, ненаблюдаемые параметры фотона участвуют лишь в промежуточных математических преобразованиях и исчезают в конечных формулах.

Мы уже обозначили (рис. 35) угловую скорость условной окружности, описывающей движение центра масс фотона относительно его геометрического центра символом (это - третий скрытый параметр), а угловую скорость условной окружности, описывающей движение центра масс каждого магнитного поля , - через (четвертый скрытый параметр), и линейную частоту - через , поэтому период колебаний центра масс фотона определится по формулам (107).

Соотношение связи между длиной волны , которую описывает центр масс фотона, и радиусом имеет простой вид (рис. 33 и 35)

. (114)

Поскольку малая условная окружность радиуса перемещается в плоскости вращения фотона (рис. 35) без скольжения, то скорость любой её точки будет равна скорости её центра и групповой скорости фотона. Используя соотношения (108) и (112), получим

(115 97)

что соответствует соотношению (97).

Аналогичный результат дают и соотношения (109) и (113) второй условной окружности радиуса .

(116 97)

Теперь видно, что вывод соотношений (97) и (115, 116) не только согласуется с моделью фотона (рис. 31 и 32) и механикой её движения (рис. 33, c, рис. 34, а и рис. 35), но и объясняет корпускулярные и волновые свойства фотона.

При выводе соотношения (1 или 2) обратим внимание на то, что кинетическая энергия движения фотона с массой эквивалентна кинетической энергии качения условной окружности с радиусом с той же массой , равномерно распределенной по её длине. Общая кинетическая энергия условной окружности c радиусом будет равна сумме кинетической энергии её поступательного движения и энергии вращения относительно геометрического центра . Используя зависимость (108) и (112), имеем

. (117 92)

Тот же самый результат получится и при использовании второй условной окружности радиуса (109) и (113).

. (118 92)

Приведем уравнение (117) к виду (95)

, (119 95)

здесь .

Вот теперь у нас есть полное право утверждать, что постоянством константы (99) Планка управляет закон сохранения момента импульса, который формулируется так: если сумма моментов внешних сил, действующих на вращающееся тело, равна нулю, то его момент импульса остаётся постоянным по величине и направлению, то есть постоянная Планка величина векторная .

Механика движения фотона (рис. 34, a и табл. 5) ярко демонстрирует действие момента импульса на фотон при повороте его на каждые . За один оборот фотона совершается 6 моментных импульсов. С учетом соотношения (107) получаем

. (120)

Таким образом, мы вернули истинный физический смысл размерности константы Планка - момент импульса. Линейная частота имеет четкую связь с угловой частотой вращения фотона (109).