Передача електронної інформації
Ми не замислюємося про те, як наш мобільний телефон передає і приймає електронну інформацію. Під електронною інформацією ми розуміємо наш голос, письмовий текст або фотографію. Яким же чином кодується така інформація, і яким чином передається в простір? Ми не будемо описувати процес кодування інформації, але відзначимо, що носієм цієї інформації вздовж проводів є електрони (Рис. 1). Провід, представлений в центрі схем (рис. 1, а, b), виконує функції передавальної антени.
Відомо, що в кожному кубічному сантиметрі мідного дроту міститься вільних електронів. Під дією електричного потенціалу, прикладеної до дроту, його вільні електрони беруть впорядковану орієнтацію і сумарне магнітне поле, сформоване ними, виходить за межі проводу (рис. 1, a, b).
Напрямок сумарного магнітного поля всіх вільних електронів у дроті формує навколо нього магнітне поле (рис. 1, а, b), напрямок якого змінюється зі зміною напрямку векторів магнітних моментів і спінів
електронів. Це твердо встановлені експериментальні факти.
Коли вільні електрони в проводі зорієнтовані уздовж його осі і їхні спини спрямовані вгору (рис. 1, а), то навколо дроти формується магнітне поле, напрям силових ліній якого закручено проти годинникової стрілки. Коли ж електрони повертаються на
і їхні спини
виявляються поверненими перпендикулярно осі проводу, то магнітне поле навколо нього зникає. Воно знову з'являється, коли електрони, повернувшись на
від вихідного положення, знову орієнтують свої спини
і вектори магнітних моментів
уздовж дроту (рис. 1, b). Напрямок магнітних силових ліній магнітного поля навколо проведення теж змінюється на
. Таким чином, електрони змінюють свій напрямок уздовж дроту на
з частотою зміни електричного струму. У звичайної електричної мережі ця частота дорівнює 50Гц, а у мобільного телефону вона змінюється в гігагерцовим діапазоні (більш 1000 МГц).
Рис. 1. а) і b) - Cхема зміни орієнтації вільних електронів в проводі під дією електричного імпульсу; с) - електромагнітна хвиля Максвелла
Виникає питання: чи буде магнітне поле, що формується електронами навколо дроти, випромінюватися в простір при зміні знака орієнтації електронів у ньому? Дивним є те, що фізики ХХ століття до цих пір не мають відповіді на це питання. Спробуємо знайти його.
Можна, звичайно, допустити, що при зміні напрямку магнітного поля навколо дроту (рис. 1, а, b) воно випромінюється в простір і поширюється в ньому з швидкістю світла. Перевіримо працездатність такої гіпотези. Якщо провід передавальної антени має радіус 0,01 м і на його поверхні генерується магнітне поле напруженістю 0,001 Тл, то лінійна питома напруженість магнітного поля на поверхні дроту складе
. (1)
При видаленні магнітного кільця (магнітного кільцевого імпульсу) від поверхні антени зі швидкістю світла його радіус буде збільшуватися. Уявімо, що таке розширюється кільцеве магнітне поле віддалилося від передавальної антени на мільйон кілометрів і зустрілося з антеною приймача. Лінійна щільність магнітного кільця, яке перетне антену приймача, складе
. Навряд чи таке слабке поле може порушити електрони антени приймача, щоб передати їм закодовану інформацію.
Але ж астрофізики приймають сигнали від зірок, які, як вони вважають, розташовані від нас на відстані світлових років. Якщо цю інформацію несуть магнітні кільця з збільшуються радіусами, то напруженість їх магнітних полів, що приходять до нас, буде близька до нульових значень. Це дає нам підставу стверджувати, що магнітне поле, що формується електронами навколо передавальної антени, нікуди не випромінюється.
У XIX і ХХ століттях вважалося, що електромагнітне випромінювання є хвильовим. Воно формується електричними і магнітними
полями, які змінюються синусоидально у взаємно перпендикулярних площинах. Таке уявлення базується на дослідах Майкла Фарадея, проведених ним в 1831 році. Він встановив, що магнітні й електричні поля змінюються синхронно і завжди знаходяться в зв'язаному стані. Якщо ці зміни синусоїдальних, то зміна напруженостей електричних і магнітних полів найчастіше представляють як дві взаємно перпендикулярні синусоїди, що змінюються в часі
і описуються рівняннями Максвелла:
(1)
, (2)
, (3)
. (4)
Тут:
- Напруженість електричного поля;
- Напруженість магнітного поля;
- Струм зміщення;
- Струм провідності.
Як видно (1-4), це - рівняння в приватних похідних, тому вони автоматично суперечать аксіомі Єдності. Це протиріччя підсилюється незалежністю і
. У результаті вони не можуть описувати коректно рух у просторі будь-яких об'єктів. Тому у нас є підстава поставити під сумнів, відповідність реальності електромагнітної хвилі Максвелла.
Цей сумнів базується на масі протиріч між експериментальними фактами і рівняннями Максвелла. Наприклад, кільцеві магнітні поля навколо дроту (рис. 1, а, b) - суворий експериментальний факт, а хвиля з одночасно і сінусоїдально мінливими напряженностямі електричних і магнітних
полів - вигадка теоретиків. Прийнявши її, вони зобов'язані повідомити: яким чином циліндричне магнітне поле (рис. 1, а, b), що формується електронами навколо будь-якого дроту, по якому тече струм, перетворюється на дві взаємно перпендикулярні синусоїди? Як з кругового магнітного поля формуються амплітуди взаємно-перпендикулярних синусоїд і чому вони рівні? Але такі питання не бентежать фізиків-теоретиків. Не моргнувши оком, вони голослівно стверджують, що не потрібні ніякі подання, математика чудово обходиться без будь - яких уявлень в прогнозі експериментального результату.
В умовах, коли немає ні єдиного експерименту, здатного довести формування електромагнітних хвиль Максвелла, правильність інтерпретації результатів рішень його рівнянь викликає сумніви. Але фізики ХХ повністю ігнорували це і робили все, щоб довести, що рівняння Максвелла (1-4) описують випромінювання антеною передавача саме такої хвилі. Виникає питання: на чому базують фізики свою переконаність в тому, що випромінювання формують електромагнітні хвилі Максвелла? Перш за все на дослідах Герца, який нібито довів існування таємничого струму зміщення ( ), Що входить у третє рівняння (3) Максвелла. Помилковість цього докази важко було перевірити за відсутності даних про участь фотонів у передачі інформації в просторі. Тепер така інформація є і ми можемо перевірити коректність інтерпретації результатів дослідів Герца, проведених ним в кінці 19-го століття. З тих пір не знайшлося вченого, здатного зрозуміти необхідність перевірки достовірності інтерпретації результатів цих дослідів. Виконаємо її.
Герц використовував як джерела високої змінної напруги котушку Румкорфа, за допомогою якої генерував іскри в іскровому проміжку 1 вібратора (рис. 2). Для реєстрації процесу випромінювання він використовував провід, кінці якого завершувалися сферичними кульками. Він надавав цьому дроту форму кола, квадрата або прямокутника з регульованим зазором між кульками (рис. 2). Такий пристрій він назвав резонатором.
Іскровий проміжок 3 резонатора регулювався спеціальним мікрометричним гвинтом. Поява іскри між кульками свідчило про появу струму в проводі резонатора. У деяких дослідах іскра була такою слабкою, що він спостерігав її в темряві при використанні збільшувального скла або підзорної труби.
Рис. 2. Схема досліду Герца: 1 - іскровий проміжок вібратора; 2 - пластини, 3 - іскровий проміжок резонатора; 4 - проводить або изолирующее тіло
Коли іскровий проміжок 3 резонатора розташовувався збоку, як показано на рис. 2, то іскри в ньому не було в силу однаковості умов для нижньої і верхньої половинок резонатора. Якщо до пластин вібратора підносилася будь - яку провідне тіло 4, то, як вважав Герц, воно деформувало полі вібратора, в результаті резонатор виявлявся не в нейтральному положенні, і в його зазорі 3 з'являлися іскри. При цьому іскровий проміжок 3 резонатора треба було розташовувати з того боку, з якою підносилася провідне тіло.
Герц виявив, що заміна провідного тіла ізольованим не змінює результат досвіду. На підставі цього він зробив висновок про те, що електромагнітне поле Максвелла генерує струм зсуву й у провідних тілах, і в діелектриках.
Нам дивно сприймати такий висновок Герца. Перш за все, діелектрик не проводить струм, тому його і назвали так, щоб відрізнити від провідника, який проводить струм. Далі, залишаються нез'ясованими питання про вплив на результат експерименту світлових фотонів, випромінюваних в зазорі 1 вібратора в момент утворення іскри. Адже вони відбиваються від провідних тіл і діелектриків однаково. Потрапивши на провід резонатора, вони й формують у ньому електричний потенціал, який, розряджаючись, утворює іскру в іскровому зазорі 3.
Коли зазор 3 резонатора симетричний щодо решт вібратора, то симетричний потік фотонів, що поглинаються електронами дроти резонатора, формують у ньому однополярний потенціал та іскра відсутня. Введення проводить або ізолюючого тіла 4 в зону лише нижній частині резонатора призводить до того, що фотони, випроменені в іскровому проміжку 1 вібратора, відбиваються від бічної стінки введеного проводить або ізолюючого тіла 4 і збільшують загальний потік фотонів на нижню частину резонатора. У результаті формується дисбаланс в порушенні електронів нижньої і верхньої частин резонатора і виникає потенціал, який і розряджається у зазорі 3 резонатора, формуючи іскру, яку і спостерігав Герц.
У нас немає підстав докоряти Герца в помилковості інтерпретації цього експерименту. У його час це була, мабуть, єдино можлива інтерпретація, так як поняття фотон ще відсутнє. Але у нас є підстави дорікнуть всіх його послідовників, які нічого не зробили для того, щоб повторити його досліди на сучасному рівні і знайти їм правильну інтерпретацію.
Звичайно, наближені методи розв'язання рівнянь Максвела можуть давати результат, що співпадає з експериментом. Суть цього збігу полягає в тому, що наближені методи розв'язання рівнянь Максвелла засновані на використанні рядів Фур'є, які використовуються при аналізі експериментальної інформації близької до синусоїдальної. Цей же метод використовується і для встановлення зв'язку між рівняннями Максвелла і експериментальними даними. Тобто фізична суть самої електромагнітної хвилі тут ніяк не представлена. Але ж ця хвиля може мати різний фізичний наповнення, яке не відображають вимірювальні прилади. У таких умовах збіг експериментального результату з теоретичним може бути випадковим, а його інтерпретація - повністю помилковою.
З цього випливає необхідність повторення дослідів Герца з використанням сучасних засобів. І вони вже проведені за допомогою приладу ИГА-1. Результати цих дослідів переконливо довели помилковість уявлень про хвильову природу електромагнітного випромінювання, подібного максвеллівською електромагнітної хвилі.
Прилад ИГА-1, маючи чутливість 100 піковольт, приймає природні випромінювання з частотою 5 кГц на антену діаметром 30 мм. Довжина хвилі такого випромінювання дорівнює
.
За допомогою цього приладу виявляються джерела різних природних випромінювань, у тому числі і розташовані під землею струмки, порожнечі (печери) та інші природні та штучні утворення, молекули яких випромінюють фотони з характеристиками, відмінними від характеристик фотонів, випромінюваних загальною сукупністю молекул всіх інших утворень, серед яких знаходиться освіта, аналізоване дослідником.
Якщо врахувати, що рівняння Максвелла (1 - 4) працюють в умовах, коли довжина електромагнітної хвилі порівнянна з довжиною антени, то експеримент з приладом ИГА -1 - переконливий доказ того, що носіями випромінювань є фотони, але не електромагнітні хвилі Максвелла. Це обумовлено тим, що розмір антени (круглий диск) у приладу ИГА - 1 на 6 порядків менше довжини максвеллівською хвилі. З це виходить, що прилад ИГА - 1 приймає не максвеллівською, а фотонну хвилю.
Випромінювання електронами фотонів при їх порушенні - експериментальний факт, підтверджений мільйонами спектральних ліній атомів, іонів і молекул. Імпульсний вплив на електрони в дроті - теж процес їхнього порушення, який супроводжується випромінюванням імпульсів фотонів. Є підстави припускати, що імпульсний вплив на електрони на початку дроти передається всім електронам уздовж дроту зі швидкістю близькою до швидкості світла (рис. 3). Цілком природно, що з такою ж швидкістю передається і інформація, закодована в цьому імпульсі. На цьому принципі заснована робота всіх систем, що передають інформацію по проводах, в тому числі і робота Інтернету. Уявімо, що електрони в проводі не тільки формують магнітні поля навколо нього (рис. 1, а, b), але і випромінюють імпульси фотонів (рис. 3).
Рис. 3. Формування імпульсів електронів уздовж дроту і випромінювання їм фотонів у простір
Якщо на електрони в проводі впливати синусоїдальними імпульсами напруги, то електрони будуть змінювати напрями своїх спінів і векторів магнітних моментів
на протилежні в кожному напівперіоді і цей процес теж буде супроводжуватися випромінюванням імпульсів фотонів (рис. 4, а, b), в яких можна кодувати інформацію.
На рис. 4, а і b показані вільні електрони в проводі, зорієнтовані під дією електричного поля. Цілком природно, що імпульсний вплив на вільні електрони в проводі призводить до імпульсного зміни їх магнітних моментів
, Яке супроводжується випромінюванням фотонів. Інших випромінювань у цьому процесі немає. З цього випливає, що носіями інформації в просторі є імпульси фотонів, що випромінюються вільними електронами антени, при впливі на них імпульсів напруги.
Є підстави вважати також, що в цьому процесі беруть участь і валентні електрони, що зв'язують атоми в молекули. Це припущення базується на відомому факті фонового шуму, який генерується фотонами, що формують температуру антени, рівну температурі середовища, що оточує її.
Рис. 4. Формування імпульсів фотонів електронами, що здійснюють синусоїдальні коливання в проводі
Відомо, що зі зміною температури тіла змінюється його обсяг. Обумовлено це тим, що при поглинанні і випромінюванні фотонів валентними електронами у них змінюються енергії зв'язку, а значить і відстані між атомами в молекулі або між молекулами в їх кластерах. З цього випливає, що якщо валентні електрони поглинають і випромінюють фотони, що формують температуру середовища, то ці електрони разом з вільними електронами беруть участь у формуванні імпульсу фотонів при дії електричного потенціалу на вільні електрони. Виникає питання: як велика відстань між молекулами і досить воно для того, щоб вільні електрони могли переміщатися в проводі і змінювати свою орієнтацію? Розмір електрона , А розмір молекул
. Цього цілком достатньо для руху та зміни орієнтації вільних електронів у дроті або антени.
Вільні електрони в проводі орієнтуються під дією електричного поля так, що вектори їх спінів
і магнітних моментів
спрямовані уздовж дроту (рис. 1, a, b). Напруженість магнітного поля
кожного електрона пов'язана з його основними параметрами залежністю.
(5)
де - Кутова швидкість обертання електрона;
- Повна енергія електрона.
Найголовніше в тому, що напруженість магнітного поля електрона залежить від частоти
його обертання. Зі зміною цієї частоти змінюється магнітний момент
. Імпульс зміни магнітного моменту
передається уздовж дроту, а імпульс зміни кутової частоти
супроводжується випромінюванням фотонів (рис. 2, 3) електронами перпендикулярно дроту. Таким чином, найменше зовнішній вплив на вільні електрони призводить до передачі ними однієї і тієї ж інформації в двох напрямках: уздовж дроту і перпендикулярно йому.
Ми вже відзначили, що температуру навколишнього середовища формують фотони з певною довжиною хвилі. При цьому електрони атомів і молекул за все, що знаходиться в цьому середовищі, в тому числі й електрони атомів аналізованої нами антени, безперервно поглинають і випромінюють ці фотони, підтримуючи необхідну температуру. Тому вони є передавачами енергії та інформації між усіма об'єктами середовища. Це природний процес, завдяки якому існує все живе і неживе в Природі. Але він був повністю проігноровано при інтерпретації процесів передачі енергії та інформації штучними джерелами, створеними людиною.