ВВЕДЕНИЕ
Понятие «волна» считается настолько интуитивно ясным, что на этом вопросе не принято останавливаться детально даже при дискуссии на относительно простые темы. Однако выясняется, что и в этом вопросе полное согласие достигается редко.
В обсуждении одной из серьезнейших и актуальнейших тем теоретической физики – в теории полевого взаимодействия – значительные проблемы возникают именно из-за несогласованности в терминологии, прежде всего, в том, что понимается под «волной», «волновым излучением».
Принято считать в современной физике, что свет обладает «двойственной природой», а именно: волновой и корпускулярной. Этот вопрос нельзя считать решенным окончательно, поэтому дискуссии на эту тему чрезвычайно необходимы. Но не только плодотворного развития этого направления, но даже и понимания этого утверждения никогда не будет достигнуто, прежде чем не будет достигнуто единства в трактовке терминов «волна» и «поток частиц».
А ведь еще Декарт предупреждал, что любой научный диалог требует предварительного согласия в теме исследований и в терминологии.
Актуальность нового и корректного определения понятия «волна» следует хотя бы из того, что дискуссии о свете и о его природе в настоящее время не только не утихают, но возобновляются с новой силой; эти дискуссии никогда не приведут к истине, пока не будет достигнуто единства в терминологии.
КЛАССИФИКАЦИЯ: ВОЛНЫ И НЕ ВОЛНЫ
Обратимся к «Википедии» и увидим почти подходящее определение волны «Волна; – изменение состояния среды (возмущение), распространяющееся в этой среде и переносящее с собой энергию» [1]. Но зачастую используются и другие определения, либо неполные, либо ошибочные. В частности, есть и такое: «В физике волнами или волной называют всякое изменяющееся во времени пространственное чередование максимумов и минимумов любой физической величины, например плотности вещества, температуры, напряженности электрического поля» [2]. В этом втором утверждении нет важного свойства: переноса энергии. Хотя в дальнейшем в цитированной статье разъясняется, что перенос энергии все же происходит, но без переноса вещества. Это – правильно.
В той же «Википедии» справедливо отмечается, что некоторые явления, которые выглядят как волны, например, песчаные дюны, волнами не являются, а также справедливо разделяются понятия «рябь» и «волна» [1].
К сожалению, Майкельсон в одной из основополагающих статей, где рассматривал волновые явления в свете, не дал определения «волны» или «волновому процессу» [3]. Такое не достаточно тщательное отношение к исходным определениям, возможно, ранее как раз и породило необоснованные (как теперь уже доказано) прогнозы, которые драматически не подтвердились в его опытах и вынудили искать примирения практики с теорией на путях введения еще менее обоснованных гипотез.
Ошибочно утверждать, что волна не переносит энергии. Такое можно утверждать лишь в отношении математического понятия, мало связанного с реальными физическими процессами. С натяжкой можно это сказать и про стоячие волны, но, во-первых, это – особый вид колебаний, который можно описать суперпозицией нескольких (двух) колебаний, переносящих все же энергию, во-вторых, если стоячие волны не затухают, они все же черпают энергию из некоторого источника. Из этого следует, что волновые явления не только переносят энергию, но и где-то ее расходуют, о чем зачастую забывают.
При обсуждении этого понятия приводятся зачастую примеры принципиально разной природы, откуда и проистекают эти ошибки.
В школьных курсах с понятием волны знакомят на примере волн на поверхности воды. И это не вполне корректно. Поскольку далеко не всякое колебательное движение поверхности воды является волновым. Колебания в кювете с водой, распространяющиеся от погруженного в воду движущегося предмета волнами являются в полном смысле этого слова. Но не верно приводить в качестве примера волны рябь, возникающую на поверхности воды от ветра. Эта рябь имеет ту же природу, что и рябь на поверхности, допустим, пшеничного поля или песчаной пустыни. В этом случае не происходит явления зарождения и распространения волн по тем правилам, которые обычно применяют в теории к волновым процессам. В этих примерах нет места интерференции, дифракции, принципу Гюйгенса. Поэтому не целесообразно эти явления рассматривать в физике как пример волновых процессов. Эти явления «в чистом виде» столь же далеки от понятия «волны», как волнообразные отпечатки от следов гусеничной техники.
Прежде всего, надо осознать, что в физике о волнах говорят преимущественно в связи со звуковыми и электромагнитными волнами, не зависимо от диапазона частот. Сюда входят и ультразвуковые, инфразвуковые колебания, и свет. Кроме того, принято считать, что гравитация распространяется также волновым полем.
Все перечисленные виды «излучения» переносят энергию от источника в окружающее пространство, равно как могут переносить и информацию.
Кстати, в информатике обоснованно утверждается, что перенос информации без передачи энергии невозможен, а в метрологии столь же обосновано утверждается, что не возможно измерение без изъятия хоть какой-то доли энергии из процесса.
Радиосвязь осуществляется, разумеется, с переносом энергии от излучателя к приемникам. Световое излучение также связано с переносом энергии. То же самое можно сказать и о звуковых волнах.
Предположение о том, что волны не переносят информации, возможно, связано с рассмотрением поля статического заряда. Можно сказать, что статический заряд в момент своего возникновения перераспределил напряженность электрического поля вблизи места своего расположения, то есть осуществил некоторую работу, но в этот момент он еще не был статическим. После того, как он возник и перестал меняться, то есть стал статическим зарядом в полном смысле этого слова, энергия более не передается в пространство, если не существует утечки заряда. Статический заряд не меняет энергию, не передает информацию, не испытывает «сопротивления среды» ни в какой форме. Можно ли рассматривать статический заряд как объект изучения волновых явлений – это вопрос особый. Так же особым вопросом является рассмотрение гравитации в волновой теории, поскольку статическое гравитационное поле, можно сказать, не теряет энергии, но если под действием гравитационного поля какой-то объект приобретает ускорение, то поле в этой точке уже далеко не статическое. Рассмотрение этих вопросов выходит за рамки настоящей заметки.
Надо отметить, что имеется давно сложившееся бытовое понятие «волна», что и осложняет формулирование физического понятия «волна», «волновые явления», «волновое излучение», «волновое взаимодействие» и т.д.
Эта проблема возникает зачастую, когда бытовое понятие становится основой научного термина.
С одной стороны, в школьных курсах зачастую вместо четкой формулировки понятия дается представление об этом понятии на примере. С другой стороны, понятие считается настолько интуитивно ясным, что на его определении долго не останавливаются. В последствии пробелы в ясности этого понятия дают о себе знать глубоким непониманием темы дискуссии.
Так, например, трудно ввести понятие «жидкость», избегая упоминания наиболее распространенного примера, то есть с воды. Определение же воды как жидкости целесообразно лишь в том случае, если жидкость определена без упоминания о воде. Скажем, если жидкость определить как «агрегатное состояние вещества, такое же, при котором находится вода при комнатной температуре», то определение «вода – это жидкость…» будет не понятным.
Соответственно, определяя волны как нечто, аналогичное движению на поверхности воды, мы гребем все под одну гребенку – и собственно волны, и далеко не волны.
Это понятие следует очистить от необоснованных аналогий и дать вполне четкое определение.
Не только в школьных курсах, но и в солидных научных трудах при разъяснении понятия «волна» апеллируют чаще всего к поверхностным волнам на поверхности воды. Этой же аналогией воспользовался Майкельсон при изложении материала о природе света.
На самом деле существует, как минимум, три принципиально различных вида физических явлений на поверхности воды, которые мы одинаково называем волнами.
Первый вид движений корректнее назвать «рябь», или «морщинистые явления под действием внешнего сжимающего воздействия», второй вид – «поверхностные волны», третий – «волны в толще жидкости».
1. И мелкая рябь на поверхности лужицы, и те даже самые «ужасные» волны, которые раскачивают и порой сокрушают корабли, включая известный по легендам и по картине Айвазовского «девятый вал» - все это надо отнести к одному классу, не зависимо от величины отдельных волн и характеру их распространения. Не важно как назвать этот вид волнообразных движений, например, «поверхностная рябь» вполне годится.
2. «Поверхностными волнами» следует, видимо, назвать распространение колебательных возмущений от источника колебаний на периферию под действием динамического противоборства двух причин движений. С одной стороны, это возникшая «напряженность» вследствие локального «выталкивания» или «вытягивания» какого-то количества вещества из равновесного состояния, с другой стороны это - упругие силы, которые стремятся вернуть систему в исходное равновесное состояние. Слова «динамическое противоборство» указывают на наличие контура отрицательной обратной связи, где соотношение быстродействия перехода кинетической энергии в потенциальную и быстродействия обратного перехода таково, что возвращение в исходное равновесное состояние не заканчивается на одном цикле, а осуществляется по закону, близкому к затухающим квазигармоническим колебаниям.
3. Вне рассмотрения по этой классификации оказываются волны не поверхностные – в том случае, когда амплитуда колебаний вещества соизмерима с глубиной бассейна, поэтому рельеф дна оказывает влияние на характер распространения волн (в частности, при приближении волн к берегу их амплитуда резко возрастает). Эти явления не следует, видимо, называть «поверхностными волнами», более корректно называть их волнами вещества.
Главное, что «поверхностная рябь» не только не переносит вещества, но не переносит и энергии в направлении распространения. Собственно говоря, направление распространения поверхностной ряби не связано со скоростью движения этого вещества. Примером может служить рябь на поверхности пшеничного поля. Причина «волнообразного» движения в таких примерах кроется не в связях между элементами упругого вещества, а в привносимым извне движением. Природа возникновения «волн» на поверхности в этом случае связана с тем, что ветер не может полностью вырвать порции воды (этому препятствуют силы поверхностного натяжения). Поэтому ветер лишь возгоняет часть воды кверху до тех пор, пока на гребне не установится равновесие этих двух противоборствующих сил. Если бы сил поверхностного натяжения не было, не было бы и ряби, как нет ее в случае, когда ветер поднимает пыль, снег или пух. Природа ряби на песке в пустыне, видимо, другая. По аналогии можно представить себе, например, бревно на двух веревках, которое некая сила тянет по мягкому грунту вперед в направлении, перпендикулярном веревкам. Вначале перед бревном соберется складка грунта, но далее количество его станет таким большим, что бревно уже не будет его сгребать, а перевалится через эту складку. Далее ситуация повторится, появится новая складка, которую бревно опять сгребет, а потом перевалится через нее. Как видим, при определенных условиях некая внешняя сила может при взаимодействии с веществом образовать складчатую структуру вовсе не вследствие возникновения волн.
Пример с пшеничным полем наиболее наглядно показывает, что не происходит не только переноса вещества, но и переноса энергии.
Поскольку волнообразные движения поверхности рождаются извне, в этом случае не будут наблюдаться и явления интерференции, которые характерны для настоящих волн. Если среди пшеничного поля имеется камень или проплешина, позади этого дефекта мы не увидим таких характерных краевых эффектов, которые бы наблюдали в случае истинных волн. Например, если посреди озера стоит резервуар с низкими краями, заполненный водой, то поверхностная рябь воды будет и внутри резервуара и снаружи, хотя и разная, но вполне близкая по характеристикам. Если стенки резервуара поднять или резервуар накрыть крышкой, то внутри резервуара ряби уже не будет. Если какой-то достаточно большой участок поверхности воды накрыть крышей с некоторым зазором, но не отделять стенками, так, чтобы под этой крышей не было ветра, то в этом месте будут распространяться именно поверхностные волны, для которых рябь на границе их появления будет причиной их возникновения. Эти волны будут распространяться по всем правилам движения волны, и при желании можно будет наблюдать все волновые явления, включая интерференцию и дифракцию.
В условиях отсутствия ветра (или в случае, если ветер вносит пренебрежимо малый вклад в формирование волн) можно легко наблюдать поверхностные волны, но для них непременно нужен источник. Брошенный в воду камень является кратковременным источником волн. Волны распространяются кругами. Нелепо было бы утверждать относительно этих волн, что они не переносят энергию. До возникновения таких волн поверхность была спокойной. Всякие мелкие предметы на этой поверхности остаются неподвижными. Волна заставляет их колебаться. Движение не может возникнуть без потребления энергии от некоторого источника.
Плоская волна возникнет, если погрузить в воду длинный предмет и начать его колебать вертикально или горизонтально. Неверным было бы и утверждение, что при распространении волны вещество не движется. На примере воды мы видим, что вещество тоже совершает некоторые движения, но только это движение не является постоянным по направлению и строго поступательным в направлении распространения волны. В каждом участке воды волна совершает некоторые циклические движения. Чтобы образовать гребень в одном месте, вода из другого места перемещается в другое и обратно. В примере расходящихся концентрических кругов вода движется и радиально и вертикально, но движение в радиальном направлении происходит по колебательному закону и «в среднем» вещество не переносится. Порции воды расходятся и радиально (чтобы собраться в бугры) и возвращаются обратно (чтобы образовать впадины). Если рассматривать движения воды «детально», то перемещение вещества имеет место, если же охватить процесс «глобально», то вещество не переносится. Опыты с окрашенной, но не перемешанной водой, или с водой, помеченной пенопластовой крошкой, могут продемонстрировать, что волны распространяются без глобального переноса вещества.
Рассмотрение волн в толще воды (по третьему пункту классификации) выходит за рамки данной заметки.
Вне этой классификации можно продолжить рассмотрение различных явлений, волновых и не волновых.
В частности, в твердых телах можно выделить следующие виды волновых явлений:
4. Поперечные волны в твердом теле.
5. Продольные волны в твердом теле.
В шнуре можно выделить следующие виды волн:
6. Поперечные волны в гибком шнуре со свободным концом.
7. Поперечные волны в гибком шнуре с закрепленным концом (а также с подвижным закрепленным концом).
8. Суперпозиция таких волн (например, вращательное движение шнура).
Волны несколько иной природы могут возникать в газах. В частности, звуковые волны в газах распространяются почти так же, как в жидкостях, но совершенно не так, как в твердых телах.
Волны могут возникать и в цепных или шарнирных соединениях, и их математическое описание будет отличаться от всех указанных выше примеров. Можно сказать, что, видимо, сколько видов шарнирных соединений можно придумать, столько же видов волн для них существует (помноженное на число видов порождающих движений).
Электромагнитные волны не укладываются ни в одну из перечисленных классификаций, поскольку они больше напоминают волны в чрезвычайно специфических шарнирных соединениях. Об этом речь пойдет ниже.
ВОЛНА И ПЕРЕНОС ЭНЕРГИИ
Если мы не поймем важного факта, что волна переносит энергию от источника в окружающее пространство, значит, что мы вообще не поймем, что такое волна.
Только в стоячей волне, то есть в случае наложения волны и его отражения, понятие «направление от источника» частично утрачивает смысл, и то лишь потому, что в задачу вовлечены как бы два источника. Во всех остальных случаях это направление чрезвычайно важно. Стоячие волны – это ситуация установившегося динамического равновесия. В этом специфическом случае энергия от источника не расходуется и не передается на расстояние. Если на этих стоячих волнах «раскачивается» какой-то объект, то уже имеет место передача энергии от источника к приемнику.
В радиально расходящихся волнах или в плоских волнах энергия от источника направляется в окружающее пространство. Если в пространстве находится приемник, то, как правило, вследствие его взаимодействия со средой, этот приемник также является другим источником. Если объект получает ускорение, то он частично гасит напряженность поля, сосредоточенную в пространстве около него, то есть получает из поля энергию. Поэтому также имеет место обмен энергией. Если объект усиливает напряженность поля, то он также излучает энергию, если он ослабляет напряженность поля, то он потребляет энергию, если объект и не усиливает и не ослабляет напряженность поля, то он попросту не взаимодействует с этим полем, и не может считаться ни приемником, ни источником излучения.
Сама среда кроме специальных случаев ослабляет поле, поэтому она также частично является приемником излучения. Не важно, что это ослабление пренебрежимо мало. Важно, что если бы среда с излучением не взаимодействовала, то она не передавала бы его и дальше. Вода не могла бы передавать поверхностную волну, если бы не участвовала в этом движении. Но если она в этом движении участвует, следовательно, она получает энергию. Следовательно, часть энергии тратится на это движение. Среда не может быть ответственной за распространение волн и при этом не гасить эти волны хоть сколько-нибудь. Если среда передает волны абсолютно без рассеяния ее, следовательно, эта среда не имеет никакого отношения к распространению этих волн. Но никакие волны не могут распространяться без среды вовсе. Следовательно, если вакуумом названа среда, ответственная за распространение света, то эта среда просто обязана частично поглощать энергию света по мере его распространения.
Итак, среда поглощает энергию, за счет чего и происходит распространение волны. В математическом описании волны должен присутствовать этот факт, если он не присутствует, то математическое уравнение волны не адекватно реальному процессу.
Скорость распространения волны напрямую связана с долей поглощаемой энергии и с «упругостью» среды по отношению к этим колебаниям.
Затухание сферической волны должно быть отражено в модели волны не только вследствие рассеяния энергии в пространстве, но и вследствие утраты некоторой доли энергии на преодоление сопротивления среды, которая ответственна за перенос волны.
Наиболее ярко это видно на примере изолированной плоской волны (то есть только от одного источника и в отсутствие препятствий). При распространении плоской волны ее рассеяния в пространстве нет. Рассмотрим две точки пространства на пути распространения этой волны. В точке, которая ближе к источнику, фаза колебаний должна опережать фазу колебаний в других точках, а амплитуда колебаний, возникающих вследствие прихода волны, должна быть строго больше, чем в точке, более удаленной от источника (явления интерференции и дифракции не рассматриваются, поскольку другие источники и препятствия исключены по условию задачи). Даже в двух соседних точках, сколь угодно близких друг к другу, энергия колебаний должна быть строго больше в той точке, которая ближе к источнику. Это отображает причинно-следственную связь. Колебания в точке, более близкой к источнику, по отношению к точке более далекой являются причиной, а колебания в более далекой точке по отношению к более близкой являются следствием. Причина по отношению к следствию должна быть связана энергетической зависимостью. Для того, чтобы энергия «самопроизвольно» передавалась из точки «причины» в точку «следствия», она должна быть больше в точке «причины» и меньше в точке «следствия». Это принципиально. В противном случае не будет разности энергетических потенциалов, не будет тогда и причины перетекания энергии от источника на периферию, не будет тогда и факта распространения волны от источника. Тогда по характеру волны нельзя будет сказать, в каком направлении источник. Но это противоречит эксперименту. Отставание фазы по мере удаления от источника столь же необходимое свойство волны, как и снижение уровня энергии в том же телесном угле по отношению к источнику (а для случая плоской волны – снижение уровня энергии в аналогичном и равном элементе пространства).
Если мы на пути волны поставим препятствие, то со стороны источника волновое движение сохранится, а с обратной стороны препятствия этого движения уже не будет.
Можно привлечь аналогию в электрической цепи. Хотя принято считать, что сопротивление проводника практически равно нулю, и в электрических схемах точки, соединенные проводами, считаются точками равного потенциала, на самом деле любой проводник обладает каким-то сопротивлением, пусть и чрезвычайно малым, и в любом проводнике потенциал в нем тем выше, чем ближе данная точка к источнику. (Реактивные элементы и резонансные явления мы тут не обсуждаем).
Для того чтобы энергия перетекала, необходим градиент этой энергии. Если градиент существует, следовательно, часть энергии теряется. Другие варианты просто немыслимы. Исходя из этого, можно сказать, что волна может распространяться лишь в среде, причем, лишь в «упругой» среде. Эта среда «сопротивляется» возникновению возмущений и отнимает часть энергии, расходует ее в самой себе, поглощает «разогревом».
Рассмотрим еще один наглядный пример: равноплечий архимедов рычаг, или попросту «качели», стержень, закрепленный шарниром посредине. Для простоты не будем принимать в расчет силу тяжести (проведем мысленный эксперимент в невесомости). Пусть на одном конце такого рычага некто прикладывает усилие по гармоническому закону с амплитудой 1м, а с другой стороны непременно присутствует «нагрузка» - хотя бы инерционность собственной части этого рычага. Из опыта и из теории мы знаем, что второй конец рычага будет совершать противофазные колебания с такой же амплитудой, т.е. тоже 1м. Но истина состоит в том, что лишь один конец связан с причиной колебаний, а другой колеблется как следствие. Жесткость стержня достигается силами упругости, а эти силы возникают лишь при деформации. Следовательно, когда ведомый конец движется вверх, он делает это под действием соответствующей силы, хотя бы преодолевающей инерционность самого стержня. Эта сила возникает лишь при деформации стержня вниз. То есть стержень слегка изгибается, как бы «не соглашаясь» двигаться в навязанном направлении, и чем более жесткий стержень, тем меньше эта деформация, но принципиально она присутствует всегда. Аналогично при движении ведомого конца вниз, он также будет отставать, «не соглашаясь» с навязанным движением вследствие инерционности. Следовательно, амплитуда колебаний второго конца стержня будет уже не строго равной 1м, а станет несколько меньшей. При наличии силы тяжести просто добавится изгиб качелей вниз для возникновения сил упругости, преодолевающих силы тяжести.
Итак, вроде бы, в жесткой системе равноплечего архимедова рычага амплитуда колебаний передается без изменений, но строго теоретически эта амплитуда на некоторую (пусть крайне малую величину) все же меньше. И это уменьшение связано с сопротивлением среды – в данном случае с инерционностью стержня.
Вода – достаточно подвижная среда. Возмущениям она «сопротивляется» слабо, но в связи с присутствием сил поверхностного напряжения она «стремится заштопать дыры» достаточно сильно. Поэтому амплитуды колебаний достаточно заметны, и поэтому поверхностные волны легко наблюдать визуально. Если бы возвратные силы были слабы, то от возмущения оставались бы только кратеры, как в пыли на поверхности Луны. Если бы сопротивление было значительным, то волны были бы чрезвычайно мелкими, как звуковые волны в жестких телах. На практике мы всегда наблюдаем достаточно заметное затухание волн на поверхности воды. Это лишний раз экспериментально подтверждает, что всякие волны так или иначе затухают. Если бы мы сравнивали амплитуду двух соседних волн, мы, вероятно, не обнаружили бы разницы амплитуд. Это отнюдь не доказывает того, что волны не затухают – это лишь демонстрирует относительно слабое затухание волн на таком кратком отрезке.
Аналогично никакие эксперименты со светом вблизи поверхности Земли не демонстрируют на практике изменения частоты излучения света. И это отнюдь не опровергает экспериментально того теоретического положения, что свет при распространении в вакууме теряет энергию. Это лишь указывает, что на таких малых расстояниях, если потери и имеют место, то они незначительны, то есть наша измерительная аппаратура не достаточно чувствительна для обнаружения их. Однако, изучение спектра излучения отдельных атомов в составе излучения от космических объектов показывает, что спектры имеют характерный сдвиг в красную область. И этот сдвиг тем больше, чем дальше от нас объекты. То есть затухание частоты света тем больше, чем дольше свет распространялся в космическом пространстве. Этот факт является ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ДОКАЗАТЕЛЬСТВОМ того теоретического положения, что СВЕТ, распространяясь В КОСМИЧЕСКОМ ВАКУУМЕ, ТЕРЯЕТ СВОЮ ЭНЕРГИЮ на преодоление сопротивления этой среды.
Воздух – еще более подвижная среда, чем вода. Относительно медленные перемещения предметов в воздухе волн не порождают. Быстрые перемещения предметов в воздухе порождают звуковые волны, потому что к быстрым перемещениям вещества воздух более консервативен, по отношению к большим скоростям колебаний воздух проявляет себя как упругая среда.
Аналогично вакуум проявляет упругие свойства по отношению к электромагнитным колебаниям.
Ошибкой Майкельсона, которую не обнаружили последующие теоретики, было утверждение, что поляризованные волны могут распространяться лишь в упругой среде, и, следовательно, вакуум можно рассматривать как жесткую среду по отношению к электромагнитным колебаниям (в том числе к свету). Действительно, в жестком теле могут распространяться поперечные волны, и, действительно, поперечные волны могут быть поляризованные. Но не верно, что лишь в жестком теле существуют поляризованные волны. Волны как свободные колебания могут сохранять свою поляризацию не только в случае их распространения в жестком теле. Особенностью электромагнитных волн является то, что электрические поля, изменяясь в одной плоскости, порождают изменяющиеся магнитные поля в ортогональной плоскости, а изменяющиеся магнитные поля опять-таки порождают изменяющиеся электрические поля опять же в плоскости ортогональной по отношению к этой новой исходной плоскости. Итак, колебания электрические сохраняют плоскость своих колебаний, а колебания магнитные – также сохраняют плоскость своих колебаний. Колебания просто не могут изменить своей ориентации в силу самой природы их распространения. Искусственной гипотезы о жестких свойствах вакуума не требуется для формирования теории, поскольку уже известные свойства этого процесса вполне объясняют известное свойство электромагнитных волн, состоящее в их поляризованности.
СЛЕДСТВИЯ ЗАТУХАНИЯ СВЕТОВЫХ ВОЛН
Красное смещение (эффект Хаббла) является естественным следствием затухания энергии во всех видах волн.
Волны просто не могли бы распространяться в заданном направлении, если бы не было затухание «энергетического потенциала». В этом случае не было бы признака «направления» от «источника» к периферии.
Затухание дает естественное следствие: увеличение длины волны, или снижение частоты колебаний, поскольку частота колебаний связана с энергией.
Свет во вселенной потому смещается в красную область, что он теряет энергию в ходе своего распространения. А теряет он энергию потому, что распространятся в среде от источника. Иначе просто и быть не могло бы.
Таким образом, стоит нам только вдуматься в смысл некоторых понятий, и «таинственная загадка» перестает быть загадкой, а становится совершенно естественным следствием, теоретически предсказуемым.
Ранее я детально разобрал вопрос, почему в опыте Майкельсона не было выявлено перемещения интерференционной картины. Причина состоит в том, что такого перемещения и не должно было бы возникнуть на практике, поскольку оно и теоретически не должно возникать. Прогноз о том, что «эфирный ветер» так себя проявит, был сделан ошибочно, поскольку рассмотрение процессов было осуществлено не корректно. Если же эти процессы рассмотреть более корректно, то получается теоретически именно тот самый прогноз, который и получился на практике, то есть «эфирный ветер» в таком эксперименте и не должен себя проявлять, но это отнюдь не опровергает наличия среды, ответственной за распространение света. Эта среда не только имеется, но и рассеивает в себе часть энергии света, и именно поэтому наблюдается эффект Хаббла, который как раз в этом и состоит.
Никакого «расширения вселенной» нет, гипотеза о таком расширении абсолютно необоснованна.
Как, например, удлинение тени вечером и утром совершенно не связано с каким-либо изменением роста людей, а причина совсем в другом, так же и тут. Хотя, конечно, если бы рост людей увеличивался по утрам и по вечерам, то тень тоже удлинялась бы. Но дело-то в том, что нам при изучении научных явлений нужны не «правдоподобные» объяснения, а ИСТИННЫЕ. Истинное объяснение увеличения теней состоит в том, что предметы освещаются под иным углом.
Точно так же ИСТИННОЕ объяснение уменьшение частоты колебаний (или увеличение длины волны) света, который прошел гигантские расстояния в космосе состоит не в том, что размеры в космосе постоянно увеличиваются, а в том, что свет постоянно теряет какую-то маленькую долю своей энергии на преодоление расстояния, то есть на распространение световой волны в пространстве. Хотя, конечно, если бы рост вселенная расширялась, то и свет получал бы приращения длины волны в красную область. Но дело-то в том, истинное объяснение увеличения длины волны света состоит в том, что теряется энергия.
ЦИТИРУЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ
[1] Википедия. Статья «Волна». http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D0%B0
[2] OPTALAB. Теория интерференции света. Часть 1.
[3] А.А. Майкельсон. Исследования по оптике. М.-Л. Гос.Издат. (вып. 1956 г. или ранее). Пер. с англ. A.A. Michelson. Studies in optics.