До сих пор человечество не выработало однозначного ответа на этот вопрос. Существующие модели света не лишены неясностей и противоречий.

В результате этого часто явления, описываемые на основании этих моделей, оказываются неверными.     

Основными моделями света являются:

1. волновая
2. корпускулярная
3. корпускулярно-волновая.

Третья модель появилась как компромисс между двумя первыми моделями. Опыт показал, что в некоторых случаях свет ведет себя, как волна, а в других случаях он ведет себя, как частица. Все согласны с тем, что свет это фотоны, а фотоны это электромагнитное излучение. Но  какую форму и устройство имеют фотоны, все представляют различно.       

Волновая модель представляется в основном примерно в таких видах.

Изображения взяты из сайта  “Картинки по запросу электромагнитные волны”.

На рисунке 1 изображен способ движения электромагнитной волны. Идея движения такова – электрическое поле индуцирует магнитное поле, которое индуцирует следующую волну электрического поля, электрическое поле снова индуцирует магнитное поле и т.д. Такая волна распространяется в вакууме со скоростью 300 000 км/сек. Такую трактовку движения электромагнитной волны предложил Максвелл. Но он ввел и еще одно важное понятие, которое почему-то не особо востребовано. Это понятие вихревого электрического поля. Тогда волны рисунка 1 следует заменить вихрями, изображенными на рисунке 2. (Не следует бояться этого, не строго очерченного физического объекта, он вносит в нашу жизнь вероятность и случай). 

По мнению создателей рисунка 3, волны, изображенные на рис. 1, распространяются примерно так, как изображено. Частично тут все верно, но есть не ясность и ошибка.

Стрелку уменьшение энергии фотона ставить бы не следовало. Она следует формуле E=hv, но, увы, не реальности. Микроволновое излучение элементарно зажарить курицу, а ультрафиолет, может быть, даст только легкий загарчик. А реликтовое излучение, которое еще более высокочастотное, нежели ультрафиолетовое излучение вообще заморозит курицу во много раз лучше, чем любой холодильник. Да и от радиоволнового излучения можно питать электроплитки и кипятить воду. Правда, это можно делать и от видимого спектра излучения, собрав свет через линзу.

Не совсем понятно со стрелкой увеличение длины волны. Ни чего не видно из этого рисунка и об амплитуде колебаний.

Рисунок 3 был бы ближе к истине, если бы вместо волновых стрелочек были бы нарисованы вихревые представления излучения, как на рисунке 2. За длину волны λ можно взять последовательность E и B. Но дальше встает вопрос – к чему привязать величины этих напряженностей. В том же радиоволновом диапазоне мы можем получать различные напряженности E и B при одной и той же частоте излучения, поэтому получится, что энергия фотона никак не зависит от частоты излучения. Чтобы разрешить эту проблему придется предположить, что радиоволновое излучение представляет параллельный поток фотонов. Чем мощнее излучение, тем больше фотонов в потоке. Такое положение наблюдается и в видимом спектре, да в других видах излучения.

На рисунке 3 изображен символический атом с тремя электронами, так что одновременно атом может излучить всего три фотона. Мы предположим, что излучается один фотон. Какие должны быть в этом случае E и B? Фотон излучается электроном при его ускорении, т.е. при воздействии на его силы. Как только сила устранилась, фотон излучился, электрон перешел на следующий уровень с увеличенной скоростью и перестал излучать.

Вот тут и начинаются трудности. Добрая половина мудрствующих, обычно, ничего не читающих, вообще не верит, что существуют какие-то фотоны и уж, тем более, что они чем-то излучаются. Для них все просто – свет берется из лампочки. Включил лампочку и вот тебе свет. Дальнейшей детализации для них просто не существует. Большая часть другой половины верит в существование фотонов, просто потому что привыкли. Они полагают, что они есть, а откуда и как они берутся, их не интересует. Знают,  что их излучает Солнце, свеча, лампочка и т.д. и этого достаточно.

Но ведь интересно было бы знать, откуда и как они появляются (излучаются). Наука утверждает, что энергия фотона зависит от его частоты. Следовательно, электрон, участвующий в рентгеновском излучении, должен каким-то образом, при воздействии на него ускоряющей силы, произвести какие-то действия, чтобы поля или вихри E и B, заколебались с частотой, соответствующей рентгеновскому спектру. Если такой же электрон будет участвовать в генерации радиоволнового спектра, то эти же поля должны колебаться с намного меньшей частотой. А что должно произойти с полями E и B? Они должны как-то изменяться по амплитуде, фазе или плотности?

Если допустить, что с частотой изменяется амплитуда излучения, то получится странная ситуация. Радиоволны в контуре детекторного приемника создают напряжение достаточное для механического колебания мембраны. Их частота, а, следовательно, энергия считаются малыми. Значить должны быть малыми и E и B, так как именно их произведение и определяет величину энергии. В этом случае для рентгеновского излучения поля E и B, должны быть во много крат больше, чего не наблюдается в природе. Придется признать, что при излучении электроном любого фотона амплитуда полей E и B или не изменяется, или эти изменения незначительны.

Если колебаний в фотоне много, то фазой вообще можно пренебречь. А изменение плотности вихря можно рассматривать как изменение амплитуды.

Казалось бы, волей - не волей, придется соглашаться, что энергия фотона зависит от его частоты. Но о частоте есть смысл говорить только в привязке к одному и тому же интервалу времени.

Фиксируем определенный период времени, например, одну секунду. За эту секунду при рентгеновском излучении электрон должен генерировать (условно) 100 вихрей, а в радиоволновом спектре 10 вихрей. Чтобы все это совместилось в одной секунде, радиоволновые вихри будут в 10 раз длиннее, чем рентгеновские вихри. Но амплитуды этих вихрей будут одинаковые. А раз амплитуды равны, то и количество субстрата в этих вихрях будет одно и то же количество. Говоря научными словами вектор Пойтинга (векторное произведение Eна H) будет одинаковым для обеих частот. Это значит, что энергию фотона нельзя связывать с частотой. А с чем же его связывать? Ответ простой – с количеством содержащихся в нем квантов.  Квант это самая, самая маленькая частица энергия в природе. Это не значит, что нет более мелкого объекта в природе, чем квант. Есть еще более мелкие объекты, из которых состоят электрические и магнитные поля. Но что это – мы не можем себе даже представить. А вот квант можно представить, хотя его параметры размеров, масс и другое лежат в пределах 10^-40. Малость кванта подразумевается в том смысле, что это устойчивое образование из вихрей электрического и магнитного полей, которое может само распространятся в пространстве, определенным образом излучаться (генерироваться) и поглощаться (конденсироваться). А это значит, что он может по определенным законам взаимодействовать с понятным нам веществом.

Два элемента B и E для излучения одиночного электрона – это и есть квант или по существу это известное нам нейтрино. Эти два вихря ускоряющая сила срывает с электрона за один его оборот, то есть спина. Спин электрона это постоянная величина,  поэтому все кванты получаются одинаковыми. В природе такой поток квантов, как изображен на рисунке 2, существовать не может. Там изображено три с половиной кванта, чего быть не может. Либо та, либо другая половинка кванта распадется на элементы поля, а два кванта могут существовать вечно и двигаться по вселенной пока не встретят резонансный элемент, который сможет его поглотить. 

Согласно вышесказанному мне кажется, квант лучше бы изобразить в виде, представленном на рисунке 4.

Такая модель о многом говорит. Конечно, следует помнить, что это чисто условное изображение. Оно просто показывает, что если квант движется, так что в начале его преобладает электрический отрицательный вихрь, то этот квант излучен обычным электроном с определенным спином. Вихрь в таком кванте будет двигаться, скажем, вращаться, как указано стрелочкой. Это одна поляризация света. Если бы квант был излучен электроном с противоположным спином, то его поляризация была бы противоположной. Все это мы наблюдаем.      

В кванте порядок движения вихрей может быть другим (Рис. 5).

Такой квант может быть излучен позитроном. Позитроны с противоположными спинами будут генерировать фотоны противоположной поляризации. 

Опыт показывает, что в кванте может быть порядок, когда ведущим вихрем является магнитный вихрь той или иной полярности. Такие кванты ученые генерируют в несметных количествах в виде торсионных полей.       

Такие одиночные кванты в наше время обычно генерируются редко в экстремальных случаях, что видно по спектру излучения абсолютно черного тела. В основном они генерируются партиями в виде фотонов. Пока на электрон воздействует ускоряющая сила, он теряет и теряет порции энергии, и мы получаем цепочку квантов – фотон (Рис. 6).

Данный фотон содержит 5 квантов, то есть 5 минимальных порций энергии. Если бы на электрон воздействовала большая сила, то он излучил бы фотон большей мощности, то есть большее количество квантов. Такой фотон можно назвать элементарным фотоном.      

Если бы данная сила ускоряла не один электрон, а, например, два, то излучилось бы два фотона. Причем в зависимости от начальной скорости электронов в атоме, т.е. в зависимости от их нахождения на соответствующих начальных уровнях, фотоны могут излучиться с различной энергией и, если это электроны с различным спином, то эти фотоны будут еще и разной поляризации. Получим поток из двух фотонов (Рис.7).

Мы получили из двух элементарных фотонов образование, которое и будем называть фотоном. Элементарные фотоны могут располагаться один относительно другого как угодно только со сдвигом на целый квант. Это обеспечивается тем, что элементарные фотоны излучаются под воздействием других фотонов и стабильностью спина, а это та же стоячая волна. Пока в этом плане ничего не обнаружиться экспериментального, придется в это только верить.   

Когда электронов в генерации элементарных фотонов участвует много, то этот пакет набора элементарных фотонов получается толстым. Электрические и магнитные составляющие элементарных фотонов создают общие напряженности E и B. Чем толще и длиннее этот пакет, тем больше он несет в себе энергии, т.е. в нем больше минимальных порций энергии – квантов. 

Если мы посмотрим на колебательный контур радиоволнового передатчика, то увидим, что напряжение на контуре гонит электроны сразу в одном направлении, а потом в обратном направлении. В одном из этих направлений электроны ускоряются и излучают свои фотоны, разгружаясь от энергии, а в обратном направлении электроны тормозятся и поглощают фотоны, которыми их снабжает напряжение на контуре. Происходит загрузка энергии в электроны. Затем снова электроны начинают ускоряться и разгружаться от энергии. Получается, что в каждом цикле колебания при одном направлении тока в контуре в антенну из контура выбрасываются

пакеты, или скажем солитоны, энергии, а при обратном токе электронов из антенны ничего не излучается, хотя некоторые полагают, что в это время выбрасывается какая-то отрицательная энергия.     

Если эти солитоны или пакеты назвать радиоволновыми фотонами, то это будет не грешно, но связывать энергию этих фотонов с частотой, не следует. При одних и тех же L и C контура, но при разных напряжениях на контуре мы получим солитоны различной мощности, т.е. разные E и B. Потоки энергии будут различными. Это присуще всем видам излучения, в том числе и оптическому спектру. По этой причине рисунок 3 желательно представить в таком виде (Рис. 8).

Здесь расшифрована только одна стрелочка рисунка 3. Остальные будут примерно такими же, но с различными мощностями фотонов. Но λ естественно будет для каждого вида излучения своя. Вот эту λ мы и наблюдаем в каждом излучении. С ней работал Макс Планк, в результате чего появилась, вводящая нас в заблуждение, формула E=hv. 

Как видим, свет имеет действительно корпускулярно-волновую структуру. Энергия в виде электромагнитных волн, или точнее вихрей, образует свою мельчайшую структуру в виде кванта. Группа квантов образует элементарный фотон, который генерируется (излучается) одним электроном. Множество элементарных фотонов группируется (они просто движутся рядом) в пакет, который можно назвать фотоном. Он также представляет собой частицу, как частичка вещества, состоящая из большого количества непрерывно движущихся атомов.  Фотоны (пакеты) излучаются с определенной частотой, которую мы называем частотой электромагнитного излучения.

Данная модель кванта и фотона (света) позволяет не противоречиво объяснить многие явления, вплоть до живой материи.

Во второй части этой статьи мы рассмотрим еще одну модель света и поговорим о ее пользе или вреде.