Масса фотона в эпоху искусственного интеллекта

«Фотон обладает инертной массой, которую можно найти из соотношения E = mc2».
Кузнецов С. И. «Квантовая оптика. Атомная и ядерная физика. Физика элементарных частиц»
учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2007.
.

Продолжая сталкиваться с непониманием или как минимум путаницей в представлении, что такое фотон, хочу предложить свою версию с учётом того, что может произойти, если в будущем система искусственного интеллекта начнёт анализировать имеющиеся сейчас данные. Итак, мы с вами - новый высокопроизводительный суперкомпьютер, сделанный в лаборатории ИИ, осваивающий данные, накопленные за всю историю цивилизации. Предположим так же, что мы уже умеем делить на ноль и умножать на бесконечность, точнее моделировать ситуации с учётом возможности получения таких математических тупиков и строить выход из них (иначе мы бы подвисли в спонтанном поиске математических эвристических решений, требующих точного соответствия матмодели наблюдаемым опытным данным в эксперименте).
Проштудировав историю вопроса, мы с вами удивимся, почему в некоторых случаях мировое научное сообщество настолько долго делало очевидный логический шаг, не требующий наших особых мозговых усилий - проходило по пятьдесят (а то и сто лет), что составляет период смены двух поколений. Например, понятие «абсолютно чёрное тело» появилось в 1856 году. Густав Кирхгоф сформулировал закон и предложил математическую модель: «Отношение лучеиспускательной к поглощательной способности не зависит от природы тела, оно является для всех тел одной и той же (универсальной) функцией частоты и температуры». Австрийский физик И. Стефан в 1879 году, анализируя экспериментальные данные, пришёл к выводу, что энергетическая светимость любого тела пропорциональна температуре в четвёртой степени, позднее Л. Больцман, применив термодинамический метод к исследованию чёрного излучения, показал, что это справедливо только для абсолютно чёрного тела. Идём далее по тексту учебника:  «В 1893 году немецкий учёный Вильгельм Вин рассмотрел задачу об адиабатическом сжатии излучения в цилиндрическом сосуде с зеркальными стенками и подвижным зеркальным поршнем.


Эта формула даёт хорошее согласие с опытом в коротковолновой части спектра, но не годится для длинноволновой». На рисунке в эпиграфе хорошо видно, что эта простая математическая формула не отражает физической сути процесса, но позволяет в некотором диапазоне хорошо аппроксимировать математический расчёт к опытным результатам.
«Рэлей (Стретт) Джон Уильям заложил основы теории молекулярного рассеяния света, объяснил голубой цвет неба». Это и есть один из авторов формулы Рэлея–Джинса, графически отображённой на рисунке эпиграфа. Увы, нам не повезло войти в историю с объяснением причин, по которым восклицают «какое небо голубое!», но мы видим, что Tr,; монотонно возрастает с ростом ;2 в отличие от экспериментальной кривой, которая имеет максимум, что позволяет сделать собственные выводы, о которых ниже.
В 1905 году Джинс уточнил расчёты Рэлея и окончательно получил:


«Планк Макс (1858–1947) – немецкий физик-теоретик, основоположник квантовой теории». Свои идеи он базировал на модели электрических осцилляторов Рэлея, но связал энергию осцилляторов не с температурой, а с энтропией. «Термодинамическая вероятность ; – число возможных микроскопических комбинаций, совместимое с данным состоянием в целом. В данном случае это число возможных способов распределения энергии между осцилляторами. Однако, такой процесс подсчёта возможен, если энергия будет принимать не любые непрерывные значения, а лишь дискретные значения, кратные некоторой единичной энергии. Эта энергия колебательного движения должна быть пропорциональна частоте.


Теоретически вывод этой формулы М. Планк представил 14 декабря 1900 г. на заседании Немецкого физического общества. Этот день стал датой рождения квантовой физики». Преобразования этой формулы для высоких и низких частот в одном случае приводят к формуле Вина, в другом к Рэлея–Джинса.
Экспериментальная основа для выводов о наличии минимально возможной порции энергии появилась в том числе после опытов с фотоэффектом, обнаружении «красной границы». Интенсивность облучения поверхности не оказывала влияния, если частота была ниже пороговой – следствие квантовых свойств фотона.
Спустя несколько лет после осознания общественностью факта, что энергия излучается квантами Эйнштейн смог предположить, что и поглощается энергия так же квантами, за что и получил Нобелевскую. Сейчас это выглядит даже немного комично, но патентоведы, анализирующие суперкомпьютерные генерации аппроксимирующих реальное поведение частиц математических моделей, не сочли бы даже такую идею патентопригодной, уж слишком она примитивна и очевидна. Существуют приложения, позволяющие автоматически создать аппроксимирующую формулу по любому рисунку, а вот найти физическое объяснение причин, по которым в справочниках указано, что электрон – безмассовая частица в то самое время, как в других источниках можно рассчитать его массу - суперкомпьютерный ИИ ещё не умеет. Столкнувшись с таким «эррором» любой гигант искусственной мысли окажется в тупике худшем, чем при делении на ноль.
Выше мы привели аналогию в истории, позволяющую допустить мысль, что необходим всего лишь маленький логический шажок академии наук в вопросе понимания причин, как безмассовая частица оказывается подвержена действию гравитации, что логично при расчёте её инертной массы по формуле Эйнштейна, но нелогично по законам математики, если подставить нулевую массу из справочника. Очевидно дело не в бозоне Хиггса, «который придаёт массу» фотону, даже двоечники понимают, что «здесь что-то не так». Этот шаг сделать можно и без точного математического расчёта, переосмыслив некоторые фундаментальные постулаты, природу и причину гравитации, но в результате всё же нужно получить формулу, которая превращается в частные случаи, описывающую взаимоисключающее поведение. Мы должны напрячь свои электронные мозги и выдать результат без дополнительных экспериментов и дорогостоящих рискованных опытов, доказав тем самым превосходство над стадом слезших с деревьев обезьян, обычно не способных мысленно перемножать даже трёхзначные цифры.   

Продолжение следует…   

14 октября 2017 г.            Конструктор  Гаврук  В.  В.        г.  Осиповичи     МТС +375 29 8464082   ©