Гравитация и эфир

В первом случае он ускоряется отрицательным квантом энергии, следующим из точки 9 в направление на электрон точки 1. Отрицательный квант энергии, достигнув электрона в точке 1, отталкивает электрон этим отрицательным квантом в сторону, противоположную той, откуда был испущен отрицательный квант, то есть в сторону (по касательной в точке 1) точки 10. Во втором случае электрон из точки 1 ускоряется положительным квантом энергии, следующим из точки 10 в точку 1, где он (положительный) притягивает электрон в ту точку, из которой был направлен, то есть притягивает из точки 1 (по касательной к этой точке) в сторону точки 10.

Но поскольку электрон из точки 1, с его мгновенной там скоростью

, движется в поле потенциальных сил протона, притягивающих его в сторону протона, то, возбудившись выше первой орбиты, он начинает закруглять свою трассу ниже касательной 1–10, переходя на начальную эллиптическую орбиту после такого возмущающего удара.

Поскольку в результате положительного ускорения электрон приобрёл дополнительную кинетическую энергию, то его начальная после этого скорость будет явно больше скорости его поступательного движения по орбите. Это значит, что вместо дуги 1–11 он пройдёт за то же «угловое» время явно больший путь какой-нибудь дуги 1–2, пересекая там уровень орбиты 2 и двигаясь далее ещё выше этой орбиты по пути 2–3, на котором радиальная составляющая его скорости будет уменьшаться под действием тормозящей силы притяжения к протону. В точке 3 он будет уже двигаться по касательной к радиус-вектору его движения в этой точке. И затем начнёт из точки 3 падать в поле протона, одновременно двигаясь поступательно по дуге 3–4. При этом падении в поле протона, его отрицательное отклонение 4–8 от орбиты 2 обязано быть меньше по амплитуде положительного отклонения 7–3 в точке апогея (максимального отклонения) эллипса от окружности 2 в точке 3. Затем, двигаясь из точки 4 по дуге 4–5 в точку 5, электрон (на первом витке эллипса) обязан пройти пока ещё выше точки 2 первого пересечения им орбиты 2 (мы имеем в виду, что переход электрона с орбиты 1 на орбиту 2 будет многовитковым – как путь постепенного уменьшения – успокоения колебательного движения возмущённого фотонным ударом электрона). Количество полных колебательных периодов будет зависеть от энергии возмущающего фотона. Если бы таковая энергия была бы значительно выше нескольких электрон-вольт (характерных для перехода с орбиты 1 на орбиту 2), то есть была бы, например, выше энергии ионизации из состояния орбиты 1, равной 13,6 эВ), то в масштабе приведённого рисунка наш электрон улетел бы из точки 1 вверх – почти по касательной 1–10 – куда-нибудь к самым верхним («тысячным») орбитам, достигнув которых, он оторвался бы от атома, продолжая и там (в масштабах рисунка) ещё пока двигаться почти по продолжению направления касательной 1–10.

Но в нашем случае «небольшого» возбуждения «небольшим» фотоном, он далее, двигаясь по дуге 4–5, пройдёт точку апогея эллипса 5 ещё ближе к орбите 2, чем на прежнем начальном витке с отклонением там 7–3. Затем, двигаясь по дуге 5–6, он достигнет точки перигея эллипса (точки 6) при отклонении от второй орбиты 6–8, меньшем, чем отклонение 5–7. И так далее – всё больше приближаясь с каждым новым витком к круговой орбите 2. Таким образом, мы рассмотрели кинематику многовиткового перехода возбуждённого электрона с первой орбиты на вторую.

Мы видим, что ни о каком «квантовом скачке» тут не может быть никакой речи. Но мы отлично помним, что эти «квантовые скачки» мгновенных переходов электрона с орбиты на орбиту приводили в глубокое отчаяние пионеров квантовой механики, таких, например, как Эрвин Шрёдингер. Но это отчаяние было тем наказанием, которое квантовомеханики получили за их отступление от классики в деле исследования ими атома. Перефразируя известную поговорку, можно сказать: «За что не боролись (за классическую механику), на то и напоролись (на неумение применить эту механику в деле исследования атома).

Анализируя философию кинематики движения электрона по стационарным орбитам, мы можем сказать, что такое движение в стабильном состоянии стационарной орбиты может продолжаться в атоме, освобождённом от внешнего на него влияния внешних фотонов, хоть миллионы лет кряду. Потому что в этом состоянии атом никак не теряет и никак не приобретает своей энергии. Вся же его потенциальная энергия – как энергия притяжения электрона к протону и имеющая отрицательное значение по отношению к средней, полностью уравновешивается кинетической энергией, возвращающей полную энергию к её средней-орбитальной для данной орбиты. То есть если электрон стабильно кружит по стационарной орбите, то это говорит только о том, что система никак не тратит энергию, а вся энергия отклонения электрона «вниз» к протону полем протона целиком компенсируется энергией его отклонения «вверх» – кинетической (инерционной).

Итак, система «электрон-протон» не имеет электромагнитных затрат на поддержание её стационарного состояния. Почему? Во-первых, потому что здесь работает третье тело – внешний эфир, который в состоянии атомного резонанса системы производит непосредственную работу по повороту электрона на каждую новую хорду квантами эфира, собранными протоном в «кванты энергии» поля протона. Во-вторых, потому что кинетическая энергия движения любого тела – это «уже приобретённая» энергия. Это энергия движения тела по инерции. Но инерция не принадлежит электромагнетизму. А это именно то положение, которое не понимают буквально все современные физики и на котором все они сломались в 20-ом веке их развития.

Ещё и ещё раз. Инерция электромагнитного тела принадлежит преонному вакууму. Именно он толкает любое тело далее, если тело «уже движется». Почему электрон на орбите «уже движется»? Потому что он сюда попал откуда-то «из бесконечности» по отношению к атому. То есть по мере его падения на ядро откуда-то издалека, он приобретал (система приобретала) не только отрицательную потенциальную энергию (теряя положительную – как энергию «поднятия» тела под полем ядра), но одновременно с этим этот электрон приобретал кинетическую энергию ускоряемого тела

в ускоряющем для него поле положительного протона. Сила поля протона приобретала для системы кинетическую энергию электрона. Но далее, для «успокоенного на орбите» электрона, этой силе не надо больше тратиться на ещё и дальнейшее «опускание» электрона, увеличивающее и дальше его кинетическую энергию. Далее энергия поля протона тратится только на то, чтобы не допустить «улетания» электрона с приобретённой орбиты за счёт силы инерции, постоянно пытающейся вытолкнуть его с этой орбиты по касательной к ней, то есть «вверх», на более верхнюю орбиту. То есть сила поля протона тратится на борьбу с силой инерции. А эта последняя придаёт телу кинетическую энергию, как энергию его вечного движения по прямой, если только на него не действуют более никакие силы. Но на орбитальный электрон действует сила. И эта сила – сила притяжения его к протону, которая уравновешивает силу «выталкивания» тела, движущегося по окружности, – силу инерции.

Мы можем так, на зло физикам, и далее плести эти последние кружева объяснений, хоть до посинения. Пока физики не поймут суть инерции движения любого тела. Школьники-то тут могут быть, пожалуй, более согласны здравому смыслу, чем физики – квантовомеханики.

Если же за нулевой уровень энергии для каждой данной стационарной орбиты принимать тот уровень энергии системы, вокруг которого происходят колебания энергии системы, то ту часть потенциальной энергии, которая расходуется в системе на удержание электрона на стационарном уровне, можно будет считать «энергией связи» электрона к уровню данной орбиты. И тогда кинетическая энергия движения электрона по орбите (как её положительное отклонение от энергии нулевого уровня орбиты) и энергия связи к уровню орбиты (как её отрицательное отклонение от энергии нулевого уровня) будут являться теми дисперсиями, колеблющими энергию вокруг математического ожидания – как среднего уровня энергии орбиты – уровня, приравненного к нулевому (рис. 21.6).

Рис. 21.6

Отсюда мы можем прозрачно увидеть самую суть «теоремы вириала». Какой бы ни была кинетическая энергия колеблющегося тела (у нас – электрона), но для того чтобы обеспечить стабильную амплитуду колебаний тела (у нас – стабильную стационарную орбиту электрона), оно должно быть привязано к некоторому данному равновесному уровню точно такой же энергией связи, с какой кинетической энергией тело колеблется. И наоборот: если тело привязано к какому-то уровню средней энергии колебательной системы, то для получения стабильных стационарных колебаний его кинетическая энергия должна в точности равняться энергии его привязки к системе. В любом из этих двух случаев комментирования одного и того же явления, общая энергия колеблющейся системы будет, следовательно, складываться из двух равных по модулю половинок энергий.

Рассмотрим теперь случай перевода электрона со второй орбиты на первую действием на электрон замедляющих квантов энергии. Здесь квант, налетающий из точки 2 (рис. 21.7) должен быть тормозящим положительным; квант из точки 3 – замедляющим отрицательным, отталкивающим электрон в сторону – противоположную источнику этого отрицательного кванта.

Сразу после замедляющего удара скорость электрона становится меньше орбитальной

. При многовитковом переходном процессе скорость электрона в конце перехода должна быть равной его скорости на первой орбите:

В течение всего переходного процесса электрон будет «медленно» набирать линейную скорость и кинетическую энергию, опускаясь по многовитковой спирали на орбиту 1.

На самом же деле многовитковый путь перехода электрона на первую орбиту будет ещё более замысловатым, допускающим начальную эллиптическую орбиту. Но в любом случае окончательное «причаливание» электрона к первой орбите случится по «почти окружности», переходящей на последних витках приближения к окружности первой орбиты.

Здесь мы обратим особое внимание школьника на то, что такой переход (2–1) может случиться так называемым «без излучательным» (типа 2S1–1S1). Для того чтобы переход был «без излучательным», электрон орбиты 2 надо затормозить лишь «чуть-чуть», то есть тормозящий квант энергии должен быть очень малым, значительно меньшим величины одного электронвольта. То есть его энергии должно хватить лишь на то, чтобы выбить электрон с «орбитальной подставки», какая действует для каждой конкретной стационарной орбиты, причём для каждой – своя по величине. О механизме «подставки» мы где-то упоминали в одной из глав второго тома Философии.

Диаграмма перевода электрона замедляющим квантом энергии со 2-ой орбиты на первую

Рис. 21.7.1

Рис. 21.7.2

Выбивание из «подставки» – это выбивание электрона из режима резонанса со всеми квантами-частицами поля протона, которые, делая свой полный оборот на радиус-луче между первой и второй орбитами, «причаливают» к очередной орбите (ко второй, в данном случае) точно «кольцо к кольцу» по пространственной фазе с конструкцией электрона, смотрящего в этот момент плоскостью своего кольца точно по радиус-лучу на протон. Нормальная расфазировка плоскостей электромагнитных колец конструкций электрона и кванта-частицы поля протона, характерная для механизма резонансной «подставки», должна находиться в пределах «плюс-минус

». При большей расфазировке взаимодействующие кольца-орбиты частиц разворачиваются настолько, что при пролёте «кольцо сквозь кольцо» конструкции не успевают обменяться той «резонансной» порцией энергии, которая в этом их резонансе «заметно» повернула бы в пространстве конструкцию каждой из взаимодействующих частиц. То есть за пределами одного градуса по расфазировке частицы перестают «видеть» друг друга, взаимодействуя слишком слабо для того, чтобы повернуть конструкцию электрона на очередную хорду его прямолинейных отрезков движения «по окружности» орбиты.

Мы утверждаем своей квантовой физикой о том, что на самом деле никаких «без излучательных» переходов в атоме не бывает. Даже в таком «плавном» переходе – с круговой орбиты 2S на круговую орбиту 1S (этот переход физики просто не видят), всё равно излучается соответствующий фотон. Но этот фотон наши физики не видят точно так же, как они же не видят мириады фотонов, излучаемых на самом деле каждым атомом даже в стационарном режиме его работы, с электроном стабильно вращающимся по любой стационарной орбите. Когда-нибудь физики научатся видеть такие фотоны. И начинать их видеть им легче всего будет сначала – именно с фотонов, излучаемых в «без излучательных» переходах.

В квантовой же механике физики называют «без излучательным» тот переход, когда атом сталкивается с другой частицей и теряет энергию на столкновение с ней или наоборот – приобретает энергию. В частности, к такого типа переходам они относят возбуждение атома электронным ударом. Правда, при этом физики умалчивают о том, почему в этих случаях переход получается без излучательным. Для них, если в результате перехода отсутствует фотон излучения, то значит переход – без излучательный. Но в любом таком случае орбитальный электрон всё равно переходит на другой уровень. И если он туда переходит, то фотон атомом обязан излучаться. Но физики просто не видят этот фотон. Более того, теория квантовой механики разрешает физикам не думать по поводу того, почему в этих случаях переход получается без излучательным.

Мы не будем и далее углубляться в физику «без излучательных» переходов. Школьник же, поняв истинную квантовую природу атома (классическую природу), сможет помочь профессионалам разобраться в гигантском разнообразии «без излучательных» переходов и в гигантском разнообразии тех фотонов, которые на самом деле излучаются атомом в этих переходах.

В атомной решётке какого-нибудь кристалла или металла «наблюдаются» многочисленные «незатухающие» эллиптические орбиты электронов многоэлектронных там атомов решётки. Но они не затухают лишь потому, что постоянно возбуждаются одними и теми же фотонами одних и тех же энергий, следующих для данной орбиты данного атома – с одних и тех же направлений от других (соседних и «далёких» атомов), возбуждаемых, в свою очередь, другими фотонами, излучёнными соседними или «далёкими» атомами. «Одни и те же фотоны» излучаются другими атомами и подлетают к данному с высокой степенью периодичности – лишь по причине жёсткой согласованности всех орбит всех атомов кристалла. Согласованность же приводит не только к высокой направленности излучаемых фотонов, но к высокой степени суммируемости этих фотонов, следующих в каком-то данном направлении сразу от суммы следующих друг за другом атомов решётки.

Разбираться в механике и энергетике всех этих согласованностей для каждого типа вещества – интереснейшая работа не столько для физиков и химиков, сколько для самих школьников, которые смогут запросто заменить профессионалов в этой «рутинной» для профессионалов работе. Надо только в школьных кабинетах развернуть соответствующий лабораторный стенд, оборудованный сравнительно недорогими приборами. В результате мы получим множество школьников, увлечённых физикой и химией ещё не выходя из школы. А некоторые из них будут влюблены в науку, даже самостоятельно программируя новые материалы, доселе невиданные человеком.

* * *

Теперь мы специально обратим внимание школьника на тот рубеж, на котором Нильс Бор отошёл от классического пути исследования атома в сторону чисто энергетического пути, где уже отсутствовали силы, орбиты и скорости электронов. Бор начинает свои выводы сначала с классики, а именно, – со сравнения сил, действующих на электрон на стационарной орбите. Он приравнивает центростремительную силу, действующую на орбитальный электрон (с точки зрения классической механики движения тела массой m по окружности), с силой Кулона, действующей на этот же электрон (с точки зрения электростатики):

Полной энергией электрона (E) на круговой орбите является сумма его кинетической и потенциальной энергии (для «единичного» заряда Z=1):

Но далее Бор уходит в своём выводе от кинетической энергии движения электрона, заменяя произведение содержащее кинетические параметры m и V (из первого выражения) на энергетические, то есть начинает работать только с энергиями:

И тогда

То есть полная энергия атомной системы у Бора оказывается равной половине отрицательного значения потенциальной энергии электрона (системы). Об этом же мы уже много говорили ранее, выше по тексту.

И далее Бор уже не говорит больше ни о каких «кинетических энергиях», а орбиты превращаются у него просто в «уровни энергии», то есть в «энергетические полочки», по которым электрон не движется – в соответствии с реальными в атоме законами механики и электродинамики, но скачет с орбиты на орбиту по новеньким законам только что родившейся механики – как чисто математически-энергетической теории, получившей название «квантовой механики».

Эта новая механика согласуется с опытом спектроскопических исследований физиков – «в первом приближении» (как мы выражаемся), хотя на первый взгляд это «приближение» выглядело тогда, в первой четверти 20-го века, довольно впечатляющим. Но только классика, которой мы здесь пытаемся заниматься, способна исследовать атом не «в первом приближении», но досконально точно, с точностями цифр, теряющимися во многих знаках после запятой.

Итак, классическая сфера поля положительного заряда в атоме на самом деле «стягивается» в тонкую окружность атомной орбиты. А это значит, что поле заряда (Е) распределяется теперь на любом радиусе удаления от заряда не по площади

, но по дуге-линии-орбите

. Поэтому формула для кулоновской силы должна бы в атоме трансформироваться, в соответствии с действительной физикой процесса, из её вида

в вид

где напряжённость поля, действующего на заряд

(электрон) представляется в виде:

Но на самом деле, если мы возьмём пробный заряд

(электрон), поместим его на окружность орбиты, принадлежащую сфере, и измерим силу, с которой заряд притягивается к источнику поля

, то эта сила для данного атома будет какой-то конкретной (независимо от разных формул, пытающихся её интерпретировать по-своему). То есть левые части разных формул (с символом в них Е) безусловно совпадают по своему единственному (опытному) значению. Но вот с правыми частями формул предположения у нас с физиками – разные.

Ещё раз о напряжённости поля. Если в поле заряда

(протона) поместить заряд

(электрон), то напряжённость поля в точке заряда

определяется силой F, действующей на этот заряд

(на электрон). Эта напряжённость равна отношению силы к этому заряду

:

Далее, поскольку мы будем переходить к вычислениям, то, говоря о поле Е, будем иметь в виду единичный заряд протона и поэтому будем опускать значёк-наименование заряда (

) и использовать его обобщённое обозначение – е.

Итак, физики говорят, что закон изменения напряжённости при удалении от заряда-источника поля должен быть обратно пропорционален квадрату удалённости от заряда-источника:

Но мы утверждаем, что закон изменения напряжённости обязан быть обратно пропорционален первой степени удалённости от заряда:

(поле заряда растекается по тонкой окружности орбиты).

Как примирить обе эти формулы при том, что они обязаны давать одинаковый результат в базовой «точке» – на окружности первой боровской орбиты? Ведь для этого базового режима работы атома разными физиками определены физические постоянные, подтверждённые опытом спектроскопистов.

Кроме того, если у физиков формула для Е даёт классическую размерность напряжённости – В/м, то в нашей желаемой формуле размерность явно искажена. Поэтому, для того чтобы всё же отстоять верный закон изменения напряжённости, соответствующий природе атомного резонанса, нам ничего не остаётся, как по форме оставить нашу формулу верного закона, но ввести в неё корректирующий коэффициент, уравнивающий эту формулу с формулой физиков:

Здесь теперь соблюдена и размерность Е, и её величина. Однако мы не имеем права оставлять далее в формуле коэффициент

, но должны его: с одной стороны – учесть, с другой – убрать с глаз долой. И поэтому нам не остаётся ничего другого, как ввести в физику новую постоянную, которая будет называться не

– «электрическая постоянная»,

но

– «электрическая атомная постоянная».

И тогда формула для закона напряжённости внутриатомного поля будет следующей:

Проверим размерность напряжённости Е:

Здесь использовано фундаментальное определение потенциала

:

потенциал

Вычислим теперь значение новой «атомной электрической постоянной» для фундаментальной «точки» поля – как для значения поля на уровне первой боровской орбиты:

«Фарад» – это единица электрической ёмкости. Получается, что напряжённость поля Е, создаваемая зарядом

(протоном – ядром атома):