Навигатор квантовых перебросов энергии.

Если квантовые перебросы энергии возбуждения с атома на атом осуществляются программными манипуляциями (4.5), то ясно, что атом не может «сбросить» энергию возбуждения безадресно, отправив её на произвол судьбы – в квантовом перебросе непременно задействованы два атома: «отдающий» и «принимающий». Квантовый переброс возможен только после того, как для атома, готового избавиться от энергии возбуждения, будет найден тот атом, на который эта энергия будет переброшена.

Поэтому, как только атом приобретает энергию возбуждения, немедленно начинается работа программы, которая производит поиск атома-адресата для переброса этой энергии. Фактически, эта программа «прокладывает путь» для кванта энергии возбуждения, поэтому мы называем эту программу Навигатором квантовых перебросов энергии (далее – Навигатором) [Г9]. В ходе работы отдельного канала Навигатора, выделенного для возбуждённого атома, вокруг него сканируется пространство: от него расходятся поисковые волны – со скоростью света в вакууме (как и при гравитационном сканировании (3.12)). Эти поисковые волны (далее мы будем называть их волнами Навигатора) не являются физической реальностью, они не переносят никакой физической энергии – они всего лишь считывают информацию о положениях и состояниях окружающих атомов. В качестве «принимающего» выбирается тот атом, для которого, на момент этого выбора, расчётная вероятность переброса окажется максимальной. При этом, расчётные вероятности переброса в ту или иную точку окружающего пространства динамически изменяются – в соответствии с профилем движущейся волны Навигатора. Этот профиль, в проекции на луч её распространения, представляет собой не синусоиду, а – в духе первооснов «цифрового» физического мира – последовательность узких пиков, разделённых промежутками, которые и проявляются как «длина волны». На любой из атомов, которые, на текущий момент, накрыли пики волны Навигатора, вероятность квантового переброса является ненулевой, а для атомов, оказавшихся в промежутках между этими пиками – эта вероятность нулевая. Поэтому, для каждого момента времени, квантовый переброс может быть произведён не на любое расстояние от возбуждённого атома, а только на те дискретные расстояния, на которые в данный момент приходятся пики волны Навигатора.

Первичная форма волны Навигатора является сферически-симметричной: её иллюстрацией может служить набор вложенных друг в друга расширяющихся мыльных пузырей, оболочки которых соответствуют пикам ненулевой вероятности квантового переброса. У первого же атома, накрываемого передним пиком волны Навигатора, появляется шанс стать адресатом квантового переброса. Если этот атом не выбирается в качестве адресата, и на него сразу же не производится квантовый переброс, то этот атом идентифицируется Навигатором как неоднородность, которая, по аналогии с принципом Гюйгенса-Френеля, становится «источником» вторичной сферической волны Навигатора. Эта вторичная волна имеет ту же длину волны, что и первичная волна, и синхронизирована с ней по фазе следующим образом: очередная сфера ненулевых вероятностей вторичной волны начинает своё расширение в момент прохождения очередной сферы ненулевых вероятностей первичной волны. Тогда, как можно видеть, эти сферы у вторичной и первичной волн расширяются, сохраняя касания друг друга в точках, которые движутся вдоль геометрического луча, проведённого от центра первичной волны через центр вторичной волны. При этом, расчётная вероятность переброса в точки, которые накрывают пики ненулевых вероятностей сразу двух волн – и первичной, и вторичной – существенно возрастает (в относительном исчислении; полная расчётная вероятность переброса для всей области, которую успел просканировать Навигатор, очевидно, всегда равна единице). Значит, существенно возрастает вероятность переброса в выделенном направлении – по тому самому геометрическому лучу.

Таких выделенных направлений максимально вероятного квантового переброса может оказаться несколько – по числу атомов из ближайшего окружения возбуждённого атома. Это сразу объясняет, почему упорядоченные атомные структуры – например, монокристаллы – рассеивают попадающий в них свет не изотропно, а, преимущественно, в выделенных направлениях: вдоль лучей, на которые «нанизаны» их атомы. В неупорядоченных же средах, обычно остаётся одно выделенное направление максимально вероятного переброса. Действительно, пусть, для одного из направлений, Навигатор делает выбор атома-получателя, и производится квантовый переброс энергии возбуждения на него. На этом, вообще говоря, не завершается работа канала Навигатора, прокладывающего путь этой порции энергии возбуждения. Работа завершится тогда, когда эта порция энергии уже не сможет быть передана дальше – например, после превращения её в иную форму энергии. А до тех пор, новый возбуждённый атом сразу же становится «источником» новой волны Навигатора, которая «генерируется» по описанному выше алгоритму вторичной волны. Отсюда сразу же следует естественное объяснение феномена прямолинейного распространения света. Интересно, что, в режиме прямолинейного движения кванта света, с каждым атомом, которого «накрыл» соответствующий «поисковый луч», на некоторое время остаётся ассоциирована информация об этом событии. А, поскольку канал Навигатора для каждого кванта индивидуален и имеет уникальный идентификатор, то, зная, что два атома – вот этот и вон тот – «накрыл» один и тот же «поисковый луч», можно построить прямую, по которой двигался соответствующий квант света. Такие построения, согласно модели [Г13], играют ключевую роль в работе зрительного аппарата человека.

На основе того, что мы уже успели сказать о работе Навигатора, мы можем объяснить, почему движение световой энергии, которое мы представляем как последовательность «практически мгновенных» квантовых перебросов, происходит всё-таки с конечной скоростью. Действительно, путь световой энергии прокладывает Навигатор, поэтому она никак не может обогнать переднего фронта волны Навигатора. Причём, до тех пор, пока Навигатор не выберет атома-получателя, энергия возбуждения находится на атоме-отправителе. Впрочем, возможны и такие ситуации: Навигатор начинает поиск, но не успевает его завершить из-за какого-либо события с атомом-отправителем, например, из-за потери им энергии возбуждения в результате столкновения с другим атомом. Тогда поиск прерывается – без каких-либо последствий для физического мира.

Объясняется и ещё одно известное свойство света: пересекающиеся пучки света не мешают друг другу (в линейном режиме). Мы до сих пор обсуждали отдельно взятый квантовый переброс, но физический мир бурлит ими, и для каждого возбуждённого атома работает свой канал Навигатора. Соответствующие различные волны Навигатора совместно сканируют одни и те же области пространства. Но разве могут эти волны мешать друг другу? Они являются чисто программной реальностью – по сути дела, параллельно проводимыми расчётами – и, конечно же, мешать друг другу не должны.

Кроме того, предлагаемая модель позволяет легко объяснить [Г9] – по крайней мере, качественно – такие явления при распространении света, как дифракционную расходимость, рефракцию, преломление на границе различных оптических сред, нормальную дисперсию, а также позволяет построить оптику движущихся сред: на его основе получается выражение для фазовой скорости света в движущейся среде, которое в нерелятивистском приближении даёт знаменитый френелевский «коэффициент увлечения» света движущимся веществом [Г9]. Что касается феномена поляризации света, то этот вопрос мы рассмотрим в (7.6).

Скажем ещё о феномене продольных мод в резонаторах оптических квантовых генераторов. Для двухзеркального резонатора Фабри-Перо, условие резонанса таково: на длине резонатора должно укладываться целое число полуволн. Согласно традиционному подходу, это следует вот откуда: синусоидальная волна попадает в резонанс, если, сделав один проход резонатора «туда-сюда», она попадает «в фазу» сама с собой. Две бегущие навстречу друг другу резонансные волны (с одной длиной волны) дают, при своём сложении, стоячую волну – с максимальными амплитудами колебаний в пучностях, отстоящих друг от друга на половину длины волны. Но волны Навигатора не являются синусоидальными, и, двигаясь друг навстречу другу, они не дают стоячую волну. Тем не менее, они периодически совмещают свои пики расчётных вероятностей – в сечениях, отстоящих друг от друга как раз на половину длины волны – где происходит наиболее интенсивное «взаимодействие света с веществом», порождающее иллюзию пучностей.

Наконец, поясним причину «запредельных» опережений у Басова и его последователей (4.4). Навигатор прокладывает путь квантам энергии возбуждения особенно эффективно, когда длина волны попадает на спектральную линию в веществе. А, в рассматриваемом случае, у генератора и нелинейной ячейки спектральная линия одна и та же. Лазерный импульс генерируется не мгновенно – и, когда он сгенерирован, готовый путь ему уже проложен до выходного торца нелинейной ячейки. Почти мгновенный переброс квантов энергии возбуждения из генератора в нелинейную ячейку происходит точно так же, как их почти мгновенные перебросы с атома на атом в генераторе.

Что касается объяснения волновых свойств света, то этот вопрос мы рассмотрим в отдельном параграфе (4.8).