Игорь Мисюченко:
Стало быть, "фотон" можно в механических задачах полагать чем-то вроде механической "корпускулы", летящей со скоростью света и обладающей некоторой, хотя и малой массой.
Можно, пока Виктор думает, вставить свое "имхо"?
Чисто формально обычно так и поступают, представляя фотон как "массивную корпускулу", летящую со скоростью света. Как бы ее масса покоя равна нулю - но вследствие световой скорости масса движения оказывается ненулевой. Определить ее по существующему формализму можно, уравняв энергии фотона как волны и как корпускулы:
h"ню"=mC
2, откуда m=h"ню"/С
2 Мне удалось, я считаю, вдохнуть физический смысл в эти выражения на базе волновой теории.
Волны в
линейной среде безоговорочно следуют общеизвестному принципу Гюйгенса - точечные колебания среды распространяются концентрическими фронтами во все стороны. Каким образом возможно "скучковать" волновую энергию, чтобы она летела как копускула миллионы лет без расходимости?
Наглядно это можно представить в двумерном представлении. Волну в среде можно представить как динамическое чередование (положительная и отрицательная полуволны) областей измененных параметров этой среды. При этом колебанию подвержены все параметры одновременно - и в том числе основной параметр "модуль скорости волновых процессов С". То есть получается, что положительные полуволны (повышенной плотности) движутся неколько быстрее отрицательных. При очень больших амплитудах волн области отрицательных полуволн могут сильно отставать от положительных. Это явление известно в теории нелинейных колебаний и носит название "опрокидывание волны".
В свободном пространстве это явление приводит к возможности "загибания" траектории волны по замкнутому кругу. То есть в двумерном представлении волновой поток в нелинейной среде (а свойство пропорциональности параметра С плотности среды делает ее нелинейной) при очень больших амплитудах может бежать не радиально от центра, а замкнуться в волновой вихрь. Судя по всему, при максимально возможной амплитуде (когда амплитудное значение колебания параметра "С" в минусовую сторону доводит плотность "нижней точки" до нулевого мгновенного значения и соответственно ее скорость до нуля) такой вихрь становится
устойчивым. Заключенная в таком замкнутом кольце волновая энергия как бы "останавливается" для внешнего наблюдателя, циркулируя вокруг центра с "нулевой плотностью" и нулевой скоростью. Величина этой энергии определяет инерционность вихря. При этом энергия волны пропорциональна квадрату амплитуды, а амплитуда, как я сказал, равна плотности среды "С". То есть энергия вихря
Е=mC
2, где m - некий коэффициент пропорциональности, получивший название "масса".
Такая остановка волны в виде двумерного вихря обладает свойствами линейной
стоячей волны, где волновая энергия циркулирует "туда-сюда" между узлами по линейной траектории. Только в вихре циркуляция идет по кругу.
В третьем измерении такой устойчивый вихрь - СВ, может оставаться бегущей волной - и лететь со скоростью С в одном направлении, совпадающем с направлением оси вращения энергии в вихре, не рассеивая свою энергию в стороны, а неся ее компактно.
Это и есть фотон. С означенной точки зрения можно сказать, что фотон имеет массу покоя в двух измерениях, ортогональных его скорости (и соответственно не имеет скорости "С" волнового потока в этих направлениях), и не имеет массы в измерении, совпадающем с его скоростью.
