Баллистическая теория Ритца и картина мироздания

Как известно, история фотонов, — квантов света, началась с открытия Максом Планком квантов излучения. Впервые он заговорил о квантах, столкнувшись с проблемой излучения абсолютно чёрного тела. Проблема состояла в том, что классическая теория неверно описывала спектр излучения нагретых тел, скажем, раскалённой нити в лампе. Макс Планк решил эту проблему, предположив, что энергия Eосциллятора, — колеблющегося электрона в атоме, — не произвольна, а жёстко связана с частотой f

его колебаний, по формуле E=hf, где h

— это постоянная Планка. Но идею Планка истолковали превратно, посчитав, зачем-то, что квантование связано с самим светом, а не с излучающими его атомами, внутри которых колеблются электроны. Хотя уже тот факт, что квантовые свойства света проявляются лишь при его взаимодействии с веществом, говорил, что всё дело — в атомном механизме, а не в свете. И, вместо того, чтоб искать, по идее Планка, дискретность в недрах атома, учёные, начиная всё с того же Эйнштейна, стали саму энергию делить на части: кванты, фотоны, — частицы, в виде которых, якобы, излучался свет. А, между тем, связь энергии и частоты колебаний электрона в атоме, а, значит, и спектральный закон Планка, — прямо следует из магнитной модели атома Ритца (§ 4.1).

Интересно, что сам Планк, введя представление о квантах, опирался на взгляды Больцмана, который, по мере защиты кинетической теории газов и атомистической концепции, подобно Ритцу, осознал ошибочность теории Максвелла, оперирующей с непрерывными величинами. Больцман указал, что в уравнения Максвелла надо внести элемент прерывистости, учитывающий дискретность во взаимодействии поля с веществом и обусловленный, по мысли этого физика-атомиста, дискретностью не энергии, а материи, состоящей из стандартных атомов и других частиц. По сути, Больцман предсказал реоны Ритца, отметив, что электромагнитное воздействие должно квантоваться. И это были именно кванты электрического воздействия (реоны), а не кванты света, энергии (фотоны). Смысл термина "квант" исходно был ближе к понятию "атом", поэтому Больцман, Томсон, Планк, Штарк и другие говорили о квантах материи (атомах), квантах электричества (электронах), то есть, — о реальных частицах. И лишь по вине Эйнштейна, Бора и, отчасти, самого Планка понятие кванта стали трактовать с позиций энергетизма (§ 5.14), в форме дискретных порций энергии, а не материи или электровоздействия.

Впрочем, и сам Планк отнюдь не считал, что в процессе излучения и поглощения атомами квантов энергии возникают и исчезают какие-то частицы-сгустки света, фотоны. Он лишь говорил, что атомы хранят и выдают электромагнитную энергию дозировано, стандартными порциями. А, конкретнее, он утверждал, что энергия E

электрона в атоме — пропорциональна частоте его колебаний fс коэффициентом пропорциональности h

, — постоянной Планка: E=hf. Но было бы глупо считать, что и распространяется свет, будучи собран в эти порции. Это всё равно, как думать, что, при излучении одинаковыми радиопередатчиками стандартных по энергии импульсов "точек" и "тире", эти импульсы распространяются в виде частиц, в виде отдельных "тире" и "точек", собранных каждая в своей точке пространства. Ясно, что импульс радиоизлучения расходится сразу во всех направлениях — в виде широкой сферической волны.

Выводя свой закон излучения, Планк отнюдь не считал свет состоящим из квантов, фотонов, но допускал, что атомы отдают энергию порциями, и каждая порция равномерно рассеивается по всем направлениям. Планк считал, что свет — это волна, а дискретность возникает лишь при испускании и поглощении света [73, 83]. То есть, планковский закон излучения вызван не зернистой структурой света, а дискретностью вещества и процесса излучения, которое есть совокупность элементарных актов, связанных с изменением состояний электронов в отдельных атомах. Это отличие планковских квантов и фотонной гипотезы Эйнштейна было проиллюстрировано последним в форме пивной аналогии (см. эпиграф к § 4.2). И, действительно, дозированный характер излучения света и открытая Планком связь частоты колебаний электрона с энергией этих колебаний, ни в коей мере не означают, что свет распространяется и существует в виде этих порций, — абстрактных фотонов, предложенных Эйнштейном.