Приєднані хвилі
«Великі відкриття в галузі фізики (наприклад, ... корпускулярно-хвильовий дуалізм і взаімопревращаемость двох форм матерії - речовини і поля, ... і ін) завжди були пов'язані з боротьбою матеріалізму та ідеалізму.»
Курс фізики. А. А. Детлаф, Б. М. Яворський. 2000. С.4.
Основна проблема, пов'язана з хвилями де Бройля, - ця різниця матеріалістичної та ідеалістичної точок зору на природу полів, тобто визнається чи ні матеріальність поля. Якщо матеріальність поля визнається, то й проблеми насправді немає - хвиля де Бройля природним чином представляє хвильовий пакет, утворений польовими парціальними хвилями, який рухається з часткою як єдине ціле у вигляді приєднаної хвилі.
Наприклад, якщо об'єкт робить коливання в середовищі, то такі збурення середовища утворюють хвилі, що розходяться (випромінюються). Якщо ж об'єкт рухається рівномірно і прямолінійно, то в кожній точці, через яку він проходить, також виникає обурення середовища і відповідно виникають хвилі, які починають поширюватися. Але так як хвилі, які виникають у всіх точках, через які пройшов об'єкт, виявляються когерентним, то вони, интерферируя між собою, гасять один одного і випромінювання хвиль не відбувається, тобто коливання середовища можна спостерігати лише поблизу від точок, через які пройшов об'єкт. На великих же відстанях хвилі повністю гасять один одного і коливання середовища не спостерігаються. Таким чином, з об'єктом рухається приєднана хвиля, що представляє пакет парціальних хвиль, яка не утворює випромінювання.
«До хвилях можна віднести будь-які послідовні просторово-часові зміни поля ...»
Фізична енциклопедія. ХВИЛІ.
Поле, як і будь-яка матерія, може перебувати в збуреному і невозмущенном стані. Рухомі обурення поля представляють хвилі. Наприклад, електрон має електричним і магнітним потоками (електричним полем і магнітним моментом), тобто електрон має електромагнітним потоком і при русі, так само як і фотон, представляє рухоме електромагнітне обурення. Рівномірно рухається електромагнітне обурення поля утворює приєднану хвилю, яка рухається з електроном як єдине ціле, тому що при рівномірному русі випромінювання не виникає - всі парціальні електромагнітні хвилі, интерферируя, гасять один одного. Будь-який рухомий заряд рухається електромагнітне обурення поля і утворює парціальні хвилі. При русі заряду, крім потенційного (постійного) поля, з'являються вихрові (змінні) поля, тобто виникає змінна складова поля у вигляді хвильового електромагнітного поля.
«Електромагнітне поле нерухомих або рівномірно рухомих заряджених частинок нерозривно пов'язане з цими частками; при прискореному русі частинок електромагнітне поле" відривається "від них і існує незалежно у вигляді електромагнітних хвиль."
Фізичний енциклопедичний словник. ЕЛЕКТРОМАГНІТНЕ ПОЛІ.
Таке ідеалізоване пояснення не розкриває саму фізику процесу. Насправді ж при прискореному русі частинок порушується когерентність парціальних електромагнітних хвиль і вони "відриваються" від часток у вигляді випромінювання.
«... електромагнітні хвилі порушуються електричними зарядами, що рухаються з прискоренням. »
Довідник з фізики. Б. М. Яворський, А. А. Детлаф. 1996. С.349.
Якщо точніше, то парціальні електромагнітні хвилі збуджуються при будь-якому русі електричних зарядів, але при прискореному русі порушується когерентність парціальних електромагнітних хвиль і вони не можуть, поширюючись у просторі, погасити один одного, що і спостерігається як випромінювання. Парціальні хвилі, так само як і будь-які хвилі, мають енергію. Треба зауважити, що джерелом парціальних хвиль є не сам заряд, а обурення поля, яке рухається з електричним зарядом, представляючи змінне поле. Рухоме обурення поля разом з парціальними хвилями утворює приєднану хвилю.
Згідно фізики хвильових процесів, існують як розпливаються, так і нераспливающіеся хвильові пакети. Наприклад, нераспливающійся електромагнітний хвильової пакет виникає при рівномірному русі електричного заряду.
«У когерентном стані гармонійного осцилятора хвильової пакет не розпливається, а його центр рухається за класичною траєкторії. ... Наприклад, класичний струм, створюваний рухомими електричними зарядами, випромінює фотони, що знаходяться в когерентному стані. "
Фізична енциклопедія. Когерентних станів.
При рівномірному русі заряду всі виникаючі парціальні фотони виявляються когерентними, тому, интерферируя між собою, представляють нераспливающійся хвильовий пакет - приєднану електромагнітну хвилю. При цьому властивості хвильового пакету є квантовими, так як вона утворена електромагнітними квантами - парціальними фотонами. Якщо рухаються разом кілька зарядів, то парціальні фотони від всіх зарядів, интерферируя між собою, утворюють єдиний хвильовий пакет. Тому що при рівномірному русі заряду парціальні фотони через інтерференції не випромінюються, то їх можна розглядати як віртуальні фотони. Такі віртуальні фотони, хоча і не можуть випромінюватися, але їх можна спостерігати у вигляді вихрового електромагнітного поля, що оточує рухомий заряд. Парціальні фотони володіють енергією, але при рівномірному русі заряду вони, интерферируя в навколишньому просторі, повністю гасять один одного. Це по суті означає, що їх енергія в сумі дорівнює нулю, тобто в результаті суперпозиції хвиль енергія одних парціальних фотонів як би негативна по відношенню до енергії інших парціальних фотонів. Коли ж енергія парціальних фотонів у сумі стає не дорівнює нулю (хвилі не гасять один одного) - виникає випромінювання. З рухомим зарядом завжди рухається електромагнітне обурення, яке володіє електромагнітною енергією і своїм рухом збуджує парціальні (окремі, елементарні) електромагнітні хвилі (віртуальні фотони), які також володіють енергією, але при рівномірному русі їх енергія в сумі дорівнює нулю (хвилі в процесі випромінювання повністю гасять один одного).
При русі заряду в просторі змінюється електричне зміщення поля, що представляє струм зміщення у вигляді вихрового електричного і магнітного полів, тобто виникає змінне електромагнітне поле. Таким чином, рух зарядів супроводжується вихровими електричними і магнітними полями - електромагнітними збуреннями, але для нерелятивістських швидкостей енергія вихрового електричного поля мізерно мала в порівнянні з енергією магнітного поля, тому при розрахунку їй можна знехтувати. Якщо ж швидкість заряду наближається до швидкості світла, то енергія вихрового електричного поля наближається до енергії магнітного поля і при розрахунку електромагнітної енергії її необхідно враховувати: Wе / Wм = v2/c2, де Wе - енергія вихрового електричного поля, Wм - енергія вихрового магнітного поля , v - швидкість руху заряду, c - швидкість світла.
«Таким чином, вже розгляд електричного поля найпростішої системи - рівномірно рухомого заряду - показує, що іноді ГE не дорівнює нулю, тобто в природі існує поряд з потенційним якісно нове, вихровий електричне поле. "
Фундаментальний курс фізики. А. Д. Суханов. 1998. Т.2. С.273.
«Завдяки наявності магнітного поля енергія кулі збільшилася на величину Wм. Це збільшення можна трактувати як збільшення кінетичної енергії або як зростання маси кулі на величину електромагнітної маси. "
Загальний курс фізики. Електрика. Д. В. Сивухин. 1996. Т.3. Ч.2. С.60.
«Магнітне поле рухомого заряду змінно, так як навіть при v = const радіус-вектор r змінюється і по модулю і по напрямку."
Довідник з фізики. Б. М. Яворський, А. А. Детлаф. 1996. С.237.
Змінне магнітне поле є джерелом електромагнітних хвиль, але при рівномірному русі заряджених частинок всі виникаючі парціальні хвилі, интерферируя між собою, гасять один одного. Тобто рівномірно рухомі частинки супроводжуються приєднаними хвилями, які не можуть випромінюватися через інтерференції. Якщо ж змінюється швидкість руху, то парціальні хвилі стають некогерентними, тобто не можуть, интерферируя, погасити один одного - виникає випромінювання.
«При рівномірному русі частинки ці хвилі виявляються когерентними і тому інтерферують між собою."
Хвильові процеси. І. Є. Іродів. 1999. С.241.
«Для кожного значення l довжини хвилі випромінювання можна знайти таке значення l = lal, при якому D = l / 2, так що елементарні хвилі гасять один одного ...»
Довідник з фізики. Б. М. Яворський, А. А. Детлаф. 1996. С.400.
«За принципом Гюйгенса в результаті інтерференції парціальні хвилі гасять один одного всюди, за винятком їх загальної обвідної, якій відповідає хвильова поверхня світла, що поширюється в середовищі."
Фізична енциклопедія. Черенкова - ВАВІЛОВА ВИПРОМІНЮВАННЯ.
Щоб парціальні хвилі могли створити випромінювання, вони повинні бути або некогерентними, або мати загальну огибающую. Тобто, згідно з фізики хвильових процесів, якщо парціальні хвилі когерентні і не мають спільної обвідної, то випромінювання виникнути не може. Дане правило, представляючи по суті закон випромінювання, діє у всіх випадках незалежно від того, відбувається рух з прискоренням чи ні. Коли ж у навчальній літературі зустрічається твердження, що при русі заряджених частинок з прискоренням завжди виникає випромінювання, то це насправді не так, оскільки в деяких випадках при русі з прискоренням може зберігатися когерентність парціальних хвиль і випромінювання не виникає. З іншого боку, при русі без прискорення не завжди парціальні хвилі когерентні і може виникати випромінювання, наприклад, якщо середовище неоднорідна і в ній змінюється швидкість поширення хвиль. Таким чином, випромінювання виникає не від того, який рух - з прискоренням чи ні, а від того, порушується чи ні когерентність парціальних хвиль і чи є в них спільна обвідна. Хоча когерентні парціальні хвилі, що не мають загальної огинаючої, не можна спостерігати у вигляді випромінювання, але вони, як і будь-які когерентні хвилі, можуть утворювати інтерференційну картину, що можна спостерігати експериментально, наприклад, при проходженні парціального хвильового пакету через отвори.
«Якщо ж різниця фаз постійна в часі, то такі коливання (і хвилі) називають когерентними.»
Хвильові процеси. І. Є. Іродів. 1999. С.81.
«... когерентністю називають узгоджене перебіг коливних (хвильових) процесів. »
Хвильові процеси. І. Є. Іродів. 1999. С.85.
Будь-який рух електричних зарядів утворює електромагнітні хвилі, але через інтерференції вони не завжди можуть випромінюватися. Такі приєднані електромагнітні хвилі, представляючи приєднану електромагнітну енергію, можуть почати поширюватися самостійно (випромінюватися), наприклад, при гальмуванні заряджених частинок або коли частинки рухаються по орбітах, на яких не вкладається ціле число довжин хвиль, тобто коли рух хвиль несінфазное - ні когерентності.
«... стаціонарними є лише ті орбіти, на яких укладається ціле число хвиль ... »
Фізика. В. Ф. Дмитрієва. 2001. С.357.
Синфазні орбіти, на яких укладається ціле число хвиль, називаються Боровським. Швидкість руху по таких орбітах рівномірна і виникають вторинні хвилі виявляються когерентними, тобто кожна точка орбіти є джерелом парціальних хвиль, які когерентні. Згідно з принципом Гюйгенса, ці парціальні хвилі, не маючи загальної огинаючої, не можуть випромінюватися. При переході з орбіти на орбіту когерентність порушується - виникає випромінювання. Таким чином, згідно з принципом Гюйгенса, стаціонарними є лише ті орбіти, на яких укладається ціле число хвиль, так що виникають при цьому вторинні хвилі повністю гасять один одного, не випромінюючи. Такі орбіти з замкнутими хвилями називаються Боровським.
Властивості парціальних хвиль гасити один одного часто використовується на практиці, наприклад, спрямовані вібраторних антени. Електромагнітне обурення поширюється вздовж вібраторів і кожен вібратор є джерелом когерентних парціальних хвиль, які, гасячи один одного, майже не створюють випромінювання в бічному напрямку. Якщо вібратори розташувати по колу, так щоб вкладалося ціле число довжин хвиль, то в ідеалі випромінюватися електромагнітні хвилі не будуть, так як, интерферируя в навколишньому просторі, повністю погасять один одного. Тобто електромагнітні коливання навколо вібраторів представляють що рухається по колу (замкнуту) приєднану електромагнітну хвилю, яку можна спостерігати тільки в навколишньому просторі поблизу вібраторів. Приєднана електромагнітна хвиля складається з електричних і магнітних потоків індукції і, як всі хвилі, володіє енергією. Розподіл щільності електромагнітної енергії в просторі представляє інтерференційну картину, утворену парціальними хвилями і залежить від числа хвиль, що укладається на орбіті. Виникаюча інтерференційна картина ідентична розподілу електронної щільності навколо ядра атома.
Рух електрона супроводжується електромагнітним обуренням, що створює приєднану електромагнітну хвилю, тобто польові потоки індукції, що оточують частку, при русі утворюють хвилю - хвильове електромагнітне поле (хвильовий пакет). Тому при проходженні електронів, наприклад, через отвори може спостерігатися інтерференція електромагнітних потоків, що індукційно відбивається на русі електронів (змінити напрямок руху частки може тільки польовий потік).
«Явище ж дифракції доводить, що в проходженні кожного електрона беруть участь обидва отвори - і перше і друге."
Курс фізики. І. В. Савельєв. 1989. Т.3. С.55.
Розглянемо хвильові процеси наочно, наприклад, проведемо експерименти у водяній ванні: рухом об'єкта створюється обурення на поверхні води - якщо об'єкт рухається швидше за швидкість поширення хвиль, то від нього розходяться хвилі (як від корабля), тобто виникає випромінювання (випромінювання Черенкова), так як у парціальних хвиль з'являється загальна обвідна. Коли ж об'єкт рухається рівномірно зі швидкістю, що не перевищує швидкості розповсюдження хвиль, то обурення у вигляді хвилі, супроводжуючи об'єкт, що рухається, не утворює розбіжних хвиль - парціальні хвилі гасять один одного, не випромінюючи. Тобто виникає інтерференція хвиль між собою і вони гасять один одного в навколишньому просторі, не випромінюючи, утворюючи приєднану хвилю, яка в залежності від інтерференційної картини може представляти як цуг хвиль, так і одиночне обурення. Щоб виникло випромінювання, рух має бути або швидше за швидкість поширення хвиль, або змінним. Довжина приєднаної хвилі залежить від швидкості руху об'єкта і приєднаної маси - чим вище швидкість, тим більше напруженість обурення середовища і тим швидше середу повертається в початковий стан, тобто довжина хвилі обернено пропорційна швидкості (імпульсу) об'єкта, а енергія зростає разом із частотою. Така залежність властива всім приєднаним хвилях. Рухомий об'єкт, крім основного центрального обурення, що складається з двох різнойменних областей, за рахунок інтерференції вторинних хвиль може утворювати сусідні обурення (цуг парціальних хвиль), амплітуда яких убуває зі збільшенням відстані від об'єкта. Тобто приєднана хвиля має певну довжину когерентності. Особливість приєднаної хвилі в тому, що вона при рівномірному русі не випромінюється, представляючи приєднану енергію. Приєднані хвилі, як і будь-які хвилі, можуть утворювати дифракцію і інтерференцію. Аналогічним чином в польовому просторі виникають приєднані хвилі де Бройля, які супроводжують будь-яку рухому мікрочастинок (згідно сучасним уявленням, частки - це порушені стану поля).
«У такому підході частки виступають як збуджені стани системи (поля).»
Фізична енциклопедія. Корпускулярно-ХВИЛЬОВИЙ Дуалізм.
«Хвилі де Бройля - хвилі, пов'язані з будь-якою рухається мікрочастинок, ...»
Фізична енциклопедія. Хвилі де Бройля.
Будь-яке рухоме обурення поля утворює парціальні хвилі. Оскільки частки - це порушені стану поля, то при їх русі завжди будуть виникати польові парціальні хвилі, які при рівномірному русі через інтерференції не випромінюються і рухаються з частками як єдине ціле у вигляді нераспливающіхся хвильових пакетів - приєднаних хвиль. Всі поля є квантовими, відповідно, і хвильовий пакет, маючи польову природу, також буде мати квантовими властивостями.
Такі явища, як приєднана маса і приєднана хвиля давно вже розглянуті у фізиці, тому приєднані хвилі де Бройля не є чимось незвичайним. Тобто з точки зору фізики - це звичайний хвильової процес як, наприклад, дифракція або інтерференція і для пояснення якого не потрібно придумувати будь-яких інтерпретацій. Хвилі де Бройля - це вторинні хвилі, які виникають при русі, але які через інтерференції не можуть випромінюватися і представляють приєднані хвилі, тобто переносяться з частками як єдине ціле. Хвилі де Бройля, представляючи хвильові поля, відображають польову структуру рухомих частинок.
«При рівномірному русі об'єкта в однорідному середовищі випромінювання можливо, тільки якщо він рухається зі швидкістю, що перевищує швидкість розповсюдження хвиль в цьому середовищі, тобто при "сверхволновом" - надзвуковому, "сверхсветовом" і т.д. русі. Обурення, створюване рухомим тілом, як би "здувається" середовищем. ... При русі в однорідному середовищі зі швидкістю V <vф ці обурення переносяться з тілом як єдине ціле. »
Фізична енциклопедія. ХВИЛІ.
Тобто ці обурення, представляючи хвильовий пакет парціальних хвиль, рухаються з тілом як єдине ціле, не випромінюючи, у вигляді приєднаної хвилі. Таким чином, з точки зору фізики хвильових процесів, хвиля де Бройля - це звичайний хвильовий пакет польового походження. Частка і приєднана хвиля де Бройля як єдине ціле представляють взаємозв'язок речовини і хвильового поля, тобто частинки можуть мати не лише потенційні, а й хвильові поля, які нерозривно пов'язані з ними при рівномірному русі.
«Корпускулярно-хвильовий дуалізм є прояв найбільш загальної взаємозв'язку двох основних форм матерії, досліджуваних фізикою, - речовини і поля."
Фізика. В. Ф. Дмитрієва. 2001. С.270.
«Хвилею називаються поширюються в просторі обурення стану речовини чи поля. Коливання речовини породжують пружну хвилю, а коливання електромагнітного поля - електромагнітну хвилю. »
Основи фізики. Б. М. Яворський, А. А. Пінський. 2000. Т.2. С.62.
«... електромагнітне поле може бути представлено як сукупність нескінченно великого числа гармонічних осциляторів. »
ЗТФ. Квантова механіка. І. В. Савельєв. 1996. Т.2. С.343.
Тобто електромагнітне поле можна представити у вигляді поля квантових гармонічних осциляторів, де стан поля з найменшою енергією називається фізичним вакуумом. Якщо середовище квантова, то обурення середовища та парціальні хвилі також мають квантовими властивостями.
Для будь-яких хвиль необхідна матеріальна середовище у вигляді речовини або поля, так як хвилі представляють обурення середовища. Існування матеріального фізичного вакууму підтверджено експериментально, наприклад, ефект Казимира, де спостерігаються нульові коливання електромагнітного поля. Ефект Казимира перевірений з точністю до 1% і є експериментальним доказом того, що навіть в основному вакуумному стані відбуваються нульові коливання (флуктуації) поля. Вакуум - це стан поля з найменшою енергією, частки - порушені стану поля, тому навіть у вакуумі рух частинок буде супроводжуватися збуреннями поля - приєднаними хвилями. Рухоме обурення середовища є джерелом хвиль, але при рівномірному русі, що не перевищує швидкість розповсюдження хвиль, випромінювання не виникає, тому що всі вторинні (парціальні) хвилі, утворюючи в навколишньому просторі інтерференцію, гасять один одного, представляючи рухомий хвильовий пакет. При цьому хвилі спостерігаються тільки поблизу рушійної обурення, там де парціальні хвилі ще не змогли погасити один одного. Якщо середовище ідеальна, наприклад, польова, такий рухомий хвильової пакет не втрачає енергію, тому що через інтерференції немає випромінювання. Це можна спостерігати експериментально: наприклад, електричний заряд при рівномірному русі в діелектрику (вакуумі) представляє рухоме електромагнітне обурення, але, якщо швидкість заряду не перевищує швидкості розповсюдження електромагнітних хвиль у даному середовищі, то немає випромінювання Черенкова, так як всі виникаючі парціальні хвилі, утворюючи в навколишньому просторі інтерференцію, гасять один одного.
«... заряджена частинка, рівномірно рухається в середовищі, випромінює, якщо її швидкість більше фазової швидкості світла в цьому середовищі. "
Хвильові процеси. І. Є. Іродів. 1999. С.242.
Якщо рухається електричний або магнітний диполь, то він також представляє рухоме електромагнітне обурення і також супроводжується приєднаної електромагнітної хвилею. Таким чином, якщо польова структура частки є дипольної, то вона також супроводжується хвилею де Бройля, навіть якщо частка в цілому нейтральна. Не тільки зовнішні електричні і магнітні поля, а й внутрішня польова структура часток бере участь в утворенні хвиль де Бройля.
«... нуклони мають складної внутрішньої структурою, тобто всередині них існують електричні струми, ... Електромагнітні властивості нейтрона визначаються наявністю у нього магнітного моменту, а також існуючим всередині нейтрона розподілом позитивних і негативних зарядів і струмів. ... Внутрішня електромагнітна структура нейтрона проявляється при розсіянні електронів високої енергії на нейтрони ... »
Фізичний енциклопедичний словник. Нейтрон.
«Дослідження розсіяння електронів і гамма-квантів на протоні дозволили знайти просторовий розподіл електричного заряду й магнітного моменту протона - його формфактор, а також виявити електричну та магнітну поляризуемости протона, тобто отримати експериментальне доказ існування внутрішньої структури протона. »
Фізична енциклопедія. ПРОТОН.
«... елементарні частинки матерії за своєю природою є не що інше, як згущення електромагнітного поля, ... »
А. Ейнштейн. Збори наукових праць. М.: Наука. 1965. Т.1. С.689.
Частка (збуджений стан поля) і приєднана хвиля де Бройля рухаються як єдине ціле. Хвиля де Бройля представляє електромагнітний хвильової пакет квантового електромагнітного поля, де електричні і магнітні потоки мають квантовими властивостями. Довжина приєднаної хвилі де Бройля залежить від швидкості і маси (імпульсу) частки l = 2eФ0 / p, де e - квант електричного потоку (заряду) 1.602 · 10-19 Кл, Ф0 - квант магнітного потоку 2.068 · 10-15 Вб, p - імпульс. Чисто для спрощення формули можна використовувати коефіцієнт пропорційності h = 2eФ0 = 6.626 · 10-34 Кл · Вб, що представляє квант електромагнітного потоку. Постійна Планка - це твір електромагнітних постійних h = 2eФ0 і має фізичну розмірність Кл · Вб.
«Електромагнітні постійні. Елементарний заряд e ... Квант магнітного потоку Ф0 ... »
Фізичні величини (довідник). 1991. С.1234.
«Власне кажучи, постійної Планка називається коефіцієнт пропорційності ...»
Квантова фізика. І. Є. Іродів. 2001. С.11.
Електромагнітна хвиля де Бройля, як і фотон, представляє електромагнітний квант, що складається з кванта електричного потоку (заряду) і кванта магнітного потоку. Довжина хвилі де Бройля і енергія розраховуються так само, як у всіх електромагнітних квантів - через електромагнітні постійні.
«Хвилі - зміни стану середовища (збурення), що поширюються в цьому середовищі і несуть із собою енергію."
Фізичний енциклопедичний словник. ХВИЛІ.
Так як хвилі - це обурення (напруженість), хвиля де Бройля представляє приєднану енергію. Електромагнітна енергія хвилі де Бройля для нерелятивістських частинок W = eФ0v = eФ0v / l = mv2 / 2, де v - частота v = v / l, l - довжина хвилі l = 2eФ0/mv, m - маса частинки, v - швидкість. При наближенні до швидкості світла енергія хвиль де Бройля наближається до енергії фотонів W = 2eФ0v = mv2, оскільки стає істотною енергія вихрових електричних полів. Таким чином, електромагнітна енергія хвилі де Бройля - це кінетична енергія рухається частинки, тобто кінетична енергія частинки розподілена в просторі у вигляді хвилі де Бройля. Наприклад, електромагнітний квант - фотон являє кінетичну енергію в чистому вигляді.
«Повна енергія світла - це чисто кінетична енергія, ...»
Фундаментальний курс фізики. А. Д. Суханов. 1996. Т.1. С.121.
Тобто в електромагнітній хвилі щільність кінетичної енергії можна розрахувати як щільність електромагнітної енергії. Таким чином, не тільки потенційна, а й кінетична енергія має польову природу. Кінетична енергія, на відміну від потенційної, представляє хвилю - коливання поля. Наприклад, коли потенційна енергія поля перетворюється в кінетичну енергію руху частки, то виникають коливання поля, які мають приєднану хвилю, яка рухається з часткою як єдине ціле.
«Зокрема, електричне поле, що створюється системою нерухомих зарядів, є чисто потенційним. Електричне поле випромінювання, у тому числі полі поперечних електромагнітних хвилях, є чисто вихровим. »
Фізична енциклопедія. НАПРУЖЕНІСТЬ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ.
Польові потоки напруженості нерухомих зарядів представляють потенційну енергію. Коли ж заряди рухаються, то виникають вихрові поля (потоки), що представляють кінетичну енергію. Наприклад, коли електричні заряди під дією потенційного електричного поля починають рухатися, то енергія потенційного поля перетворюється на вихрові поля (хвильові поля), що виникають навколо рухомих зарядів, які представляють кінетичну енергію рухомих зарядів.
Хвилі де Бройля є матеріальною сутністю кінетичної енергії часток. Фотони (електромагнітні кванти) представляють хвилю де Бройля в чистому вигляді.
«Приєднана маса - фізична маса (або момент інерції), яка приєднується до маси (або моменту інерції) рухається в рідині тіла для кількісної характеристики інерції навколишнього його рідкого середовища. ... Фізичний сенс приєднаної маси полягає в тому, що якщо приєднати до тіла, що рухається в рідині, додаткову масу, рівну масі рідини, що захоплює тілом, то закон його руху в рідині буде таким же, як в порожнечі. ... Для кругового циліндра приєднана маса дорівнює масі рідини в обсязі циліндра. ... Для кулі приєднана маса дорівнює половині маси рідини в обсязі кулі ... »
Фізична енциклопедія. Приєднаної маси.
Тобто рух тіла в ідеальній середовищі таке ж, як у вакуумі. Сила діє тільки при прискоренні, а при рівномірному русі гальмування відсутня. Для прикладу розглянемо рух безмассового тіла, що має форму кулі, в ідеальній газовому середовищі. При такому русі за рахунок приєднаної маси тіло має імпульсом (кількістю руху). Кінетична енергія тіла, що рухається зі швидкістю значно меншій швидкості розповсюдження хвиль в даному середовищі, дорівнює W = mv2 / 2, де m - приєднана маса, v - швидкість руху тіла. При поступальному русі на тіло діє сила F = am, де a - прискорення. Рухоме тіло створює обурення середовища, тобто виникають парціальні хвилі, які при рівномірному русі через інтерференції не випромінюються, а рухаються з тілом у вигляді приєднаної хвилі як єдине ціле. Самі ж частинки середовища, що представляють приєднану масу, не рухаються разом із тілом, вони тільки, зміщуючись, роблять коливання, утворюючи хвилю. Енергія коливань середовища (енергія приєднаної хвилі) - це кінетична енергія рухається приєднаної маси. Таким чином, з тілом рухається хвильове обурення середовища, характеристики якого залежать від величини приєднаної маси, швидкості руху і властивостей середовища. Наприклад, довжина приєднаної хвилі l = k / mv, де k - коефіцієнт пропорційності, який залежить від властивостей середовища. Приєднана маса рухається з тілом у вигляді хвилі, тому приєднана хвиля є одним з ознак приєднаної маси, що може спостерігатися у вигляді дифракції або інтерференції при проходженні тіла близько перешкод. Наприклад, якщо на шляху руху тіла знаходиться перешкода з отвором, розмір якого набагато менше довжини хвилі приєднаної, то незалежно від розмірів тіла воно не зможе пройти через отвір, так як не пройде його приєднана хвиля - без кінетичної енергії тіло не зможе рухатися. По тому, як тіло проходить через отвори різного діаметру, можна судити про довжині хвилі, яку має приєднана маса. При русі тіла зі швидкістю, що перевищує швидкість розповсюдження хвиль в даному середовищі, у парціальних хвиль з'являється загальна обвідна, тобто виникає випромінювання хвиль, представляючи втрату кінетичної енергії. Кінетична енергія, яка представляє хвильове обурення середовища, як би "здувається" середовищем у вигляді випромінювання хвиль.
«Прийнято вважати, що маса елементарної частинки визначається полями, які з нею пов'язані."
Фізичний енциклопедичний словник. МАСА.
Якщо маса елементарної частинки визначається полями, які з нею пов'язані, то така маса є приєднаної. Наприклад, рух заряду аналогічно руху безмассового тіла в середовищі, так як сам заряд не має маси - вся його маса (енергія) польова і знаходиться в навколишньому просторі, тобто представляє приєднану польову масу і рух супроводжується приєднаної польовий хвилею. Таким чином, маса потенційного електричного поля - це приєднана маса заряду. При русі заряду виникають вихрові електричні і магнітні поля, які мають хвильовий електромагнітне поле - приєднану електромагнітну хвилю. Так само, як кругові струми зміщення навколо рухомого заряду, при русі тіла в середовищі виникають кругові потоки середовища та робота сил при русі в них пробного тіла по замкнутій лінії може бути відмінна від нуля.
«Робота сил вихрового електричного поля при русі електричного заряду по замкнутій лінії може бути відмінна від нуля.»
Фізика. О. Ф. Кабардин. 1991. С.189.
Вихрові поля - це змінні поля, а робота сил таких полів при русі по замкнутій лінії може бути відмінна від нуля. Аналогія між рухом тіла і заряду дає можливість наочно уявити, як течуть струми зміщення навколо заряду і виникають вихрові поля. Наприклад, кінетична енергія рухомого безмассового тіла - це енергія поточних потоків зміщення середовища навколо тіла, а кінетична енергія рухомого заряду - це енергія поточних струмів зміщення поля навколо заряду. Струм електричного зміщення поля навколо рухомого заряду утворює вихрові поля - електричне і магнітне. Не тільки рухомий електричний заряд, але і диполь утворює в просторі струм зміщення. Тому, не тільки зовнішні поля, а й внутрішня польова структура рухомих частинок утворює струми зміщення, навіть якщо частка в цілому нейтральна.
Хоча фізичні властивості польовий та речовинної середовища відрізняються, все одно, незалежно від того, яке середовище - газова чи польова, в будь-якому випадку рухається обурення супроводжується приєднаної хвилею, так як в будь-якому випадку утворюються парціальні хвилі. Тобто при рівномірному русі, що не перевищує швидкість розповсюдження хвиль, парціальні хвилі представляють приєднану хвилю, а при прискореному русі через порушення когерентності парціальні хвилі утворюють випромінювання.
Треба зауважити, що в систему одиниць як одна з основних величин входить маса, але з масою є деякі проблеми, наприклад, одні частинки мають масу спокою, інші ні. Якщо ж замінити масу на енергію, то таких проблем не виникає. Для енергії, як і для маси, діє закон збереження. Наприклад, у елементарних частинок маса вимірюється енергією. Також, якщо виходити з того, що маса частинок є приєднаної, то виходить, що маса пов'язана з тягло в обурення обсягом польовий середовища і її розмірність L3. Якщо в системі одиниць СГС в розмірностях замінити масу на обсяг, тобто M на L3, то зникають квадратні корені в розмірностях електромагнітних величин і розмірність приймає більш природний вигляд. Наприклад, розмірність електричного і магнітного потоків - це обсяг, поділений на час L3 / T. Таким чином, теоретично в розмірностях як основні величини можна залишити тільки довжину і час.
«Існування інтерференційної картини є прямим наслідком принципу суперпозиції ...»
Фізична енциклопедія. Когерентності.
Так як для хвиль діє принцип суперпозиції, то, розглядаючи випромінювання електромагнітних хвиль, що виникає при русі заряджених частинок, треба завжди враховувати інтерференцію хвиль, через яку парціальні електромагнітні хвилі можуть повністю погасити один одного. Тобто, коли згідно з законами електродинаміки повинні виникати електромагнітні хвилі, це ще не означає, що повинно виникнути і випромінювання, так як хвилі, интерферируя, можуть погасити один одного. Одним з таких прикладів є Борівський орбіти. Також струм в надпровідному кільці, де рухаються по колу електрони утворюють електромагнітні хвилі, але через інтерференції випромінювання не виникає. При низькій температурі в надпровідниках не руйнуються синфазні ланцюжки з когерентних електронів (електрони перебувають у когерентном стані). Тобто електрони не випромінюють з тих же причин, що й на атомних орбітах - випромінювання неможливо, так як всі парціальні хвилі когерентні і у них немає спільної обвідної, в іншому випадку це б суперечило законам фізики хвильових процесів.
«Когерентність стану бозе-конденсату куперовских пар ...»
Фізична енциклопедія. Надпровідність.
«Властивості надтекучості і надпровідності також можуть бути пояснені тим, що відповідно надтекуча компонента в рідкому гелії і куперовских пари в свехпроводніках знаходяться в когерентному стані."
Фізична енциклопедія. Когерентних станів.
Таким чином, круговий рух заряджених частинок не завжди створює випромінювання. Процес виникнення і випромінювання електромагнітних хвиль завжди приблизно однаковий - змінюється електричне зміщення поля, виникає електричний струм зміщення, що представляє вихровий електричне поле і вихровий магнітне поле, які випромінюються у вигляді електромагнітних хвиль, якщо, звичайно, з-за інтерференції хвилі самі себе не погасять. Тобто хвилі поширюються (рухаються) в тому напрямку, в якому вони самі себе не гасять, при цьому рух хвиль може бути як прямолінійним, так і круговим - по синфазним орбітах. Без подання інтерференційної-хвильової картини неможливо пояснити деякі хвильові процеси. Наприклад, розглядаючи електронні оболонки атомів, треба враховувати не тільки те, що хвилі не гасять себе при синфазном русі по борівських орбітах, але також і виникає в навколишньому просторі інтерференційну картину коливань поля у вигляді розподілу електронної щільності. Тобто маса електрона, представляючи приєднану польову масу, розподілена навколо ядра атома у вигляді електронної щільності.
«При цьому електрони як би розмазані у просторі і утворюють електронне хмара, ... Для s-станів (l = 0) хвильова функція і розподіл електронної щільності мають сферичної симетрією ... »
Фізична енциклопедія. АТОМ.
Якщо круговий рух електрона відбувається по орбіті, значно перевищує його довжину хвилі, тобто рух не синфазное, то завжди буде виникати випромінювання, що спостерігається експериментально на прискорювачах частинок.