3.10. Квантовые перебросы: скоррелированные перераспределения энергии.

Опыт Басова (3.3) с полной очевидностью показывает, что световая энергия может быть переброшена на расстояние, практически, мгновенно – по крайней мере, для расстояний в несколько метров. Этот результат убийственен не только для теории относительности, но и для традиционных представлений о свете как о порциях энергии, летящих в пространстве между атомами со скоростью c. Выше (3.4) мы излагали, что кванты световой энергии отнюдь не летят в пространстве между атомами. Ведь, по логике «цифрового» мира, обладателем физических энергий в любых её формах может быть только вещество (1.1). Значит, и световая энергия может быть локализована только на веществе – на атомах. Отсюда и следует, что световая энергия должна передаваться с атома на атом без прохождения по разделяющему эти атомы пространству.

Такую «над-пространственную» передачу световой энергии на расстояние, непосредственно с атома на атом, могут обеспечить, на наш взгляд, лишь соответствующие программные средства, управляющие «цифровым» миром. Выше мы уже говорили о Навигаторе (3.4), который сканирует пространство со скоростью c в поисках атома-адресата, которому может быть переброшен квант световой энергии с возбуждённого атома – и, после того как атом-адресат найден, производится почти-мгновенный переброс этого кванта. Но, когда мы говорили об этих квантовых перебросах энергии возбуждения с атома на атом, у читателя могло сложиться впечатление, что энергия возбуждения прибавляется к энергии атома – так, что приобретение энергии возбуждения атомом увеличивает его полную энергию, а избавление от энергии возбуждения, наоборот, полную энергию уменьшает. Такие представления, на наш взгляд, некорректны, поскольку у атома, отдающего квант энергии возбуждения, и у атома, приобретающего такой же квант, полные энергии остаются прежними.

В самом деле, хорошо известно, что для ионизации атома, находящегося в возбуждённом состоянии, требуется сообщить ему меньшее количество энергии, чем для его ионизации из основного состояния. Причём, сумма энергии возбуждения и энергии связи атомарного электрона является при этом постоянной величиной, равной энергии ионизации из основного состояния. Напрашивается вывод о том, что энергия возбуждения не передаётся атому откуда-то извне – она появляется за счёт такой же по величине убыли энергии связи. Более подробно мы будем говорить об этом в 4.4; сейчас же обратим внимание на то, что у атома энергия возбуждения и энергия связи образуют сопряжённую пару энергий: увеличение одной из них происходит за счёт уменьшения другой, и наоборот – а их сумма остаётся постоянной. Применительно к распространению света это означает, что, при так называемом поглощении кванта света, атом не приобретает энергию сверх той, которую он имел: здесь происходит всего лишь превращение части энергии связи в энергию возбуждения – а полная энергия атома остаётся прежней. Аналогично, при так называемом излучении кванта, происходит противоположное перераспределение энергий в атоме – опять же, с оставлением его полной энергии прежней. Мы приходим к парадоксальному выводу: при квантовом перебросе энергии возбуждения с атома на атом, соответствующая порция энергии никуда не перемещается – полная энергия атома-отдающего не уменьшается, а полная энергия атома-принимающего не увеличивается. Другими словами, квантовый переброс энергии возбуждения представляет собой всего лишь скоррелированные перераспределения энергий у пары атомов: соответствующая управляющая программа скачком опускает вниз «разделительную планочку» между энергией возбуждения и энергией связи у атома-отдающего, и на столько же поднимает вверх эту «планочку» у атома-принимающего. Эти-то скоррелированные перераспределения энергий у пары атомов и порождают иллюзию перемещения кванта световой энергии с одного атома на другой. Как ни дико это выглядит на первый взгляд, но при распространении света никакого потока энергии в пространстве нет, ибо каждый атом остаётся при своём! Заметим, что такой подход легко и непринуждённо объясняет, почему при распространении света не переносится импульс (3.2)!

Ох, как трудно ортодоксам принять вывод об отсутствии потока энергии при распространении света! Больно сильно этот вывод задевает иллюзии, которые уютно утряслись в их подсознании. «Вы утверждаете, что по лазерному лучу не передаётся энергия? – радуются они. – Но это же смешно, молодой человек! Лазерный луч поджигает дерево, плавит и испаряет металл! Ясно же, что температура мишени повышается оттого, что туда вкачивается энергия, которая приходит по лазерному лучу!» Минуточку, любезные. То, что температура мишени повышается – это, действительно, ясно. Но температура мишени повышается вовсе не из-за того, что в неё вкачивается энергия. Вы, любезные, сначала разберитесь, что такое «температура» - это вовсе не мера энергосодержания. По всем канонам термодинамики и статистической физики, температура характеризует не энергосодержание ансамбля частиц, а статистику распределения энергий в этом ансамбле – т.е. как раз соотношения между энергиями из сопряжённых пар (5.9), в частности, энергий возбуждения и энергий связи у атомарных электронов. Лазерный луч всего лишь деформирует эти соотношения: энергии возбуждения в атомах мишени растут, а энергии связей в них уменьшаются, но суммы тех и других остаются прежними. Температура мишени при этом повышается, а полная энергия мишени – нет. При лазерном испарении и лазерной ионизации вещества всё происходит совершенно аналогично – но здесь в игру с превращениями энергий вступают кинетические энергии частиц, которые, вместе с собственными энергиями частиц, также образуют сопряжённые пары (5.9). Всё происходит в согласии с принципом автономных превращений энергии (4.4): увеличение температуры вещества обусловлено лишь перераспределениями энергий его частиц, но полные их энергии при этом не изменяются.

Таким образом, впечатляющим спецэффектам при лазерном воздействии на вещество ничуть не противоречит вывод о том, что при распространении света происходят перебросы, с атома на атом, не энергии, а всего лишь её перераспределений.