Гравитация и эфир

Почему, глядя в микроскоп, мы видим всегда чередующиеся светлые и тёмные полоски отражённого к нам света? Физики не смогут грамотно ответить на этот простой вопрос школьника. Мы же говорим о том, что свет, как мы выяснили, состоит из положительных и отрицательных квантов энергии – как положительных и отрицательных (как бы) «полуволн» некоего «синусоидального» (одной частоты) монохроматического света. Но поскольку «квант энергии» видимого диапазона (как результат переходного процесса атома-излучателя) имеет порядок частоты повторения –

Гц, а орбитальный электрон вращается в атоме с частотой примерно

Гц, то квант энергии (фотон видимого света) является по отношению к орбитальным электронам – медленным процессом. А следовательно, он отражается от атомной поверхности, например, металла – как от усреднённых чередующихся узлов электронных облаков. Отрицательная полуволна падающего света (отрицательный квант энергии) будет отражаться от поверхностных «пучностей» этих облаков. Положительный же квант энергии падающего света (как положительная его полуволна) будет на этих участках поверхности металла свободно проходить вглубь этих облаков, но зато будет отражаться от чередующихся промежутков между облаками, где находятся положительные узлы (ядра атомов) атомной решётки металла. Когда мы настраиваем объектив микроскопа в заданном неподвижном его положении, то на плоскость объектива падают только отражённые отрицательные кванты энергии, а положительных, отражённых от других, более глубоких слоёв атомной решётки, мы не видим. Эти фотоны просто не отражаются от тех отрицательных «пучностей» кванты энергии только которых мы сейчас видим. Но стоит только нам слегка, например, отодвинуть объектив от поверхности, как картинка чередующихся светлых и тёмных полос в микроскопе «поплывёт». И на тех местах круглого поля обзора в окуляре, где только что были светлые полосы, мы увидим тёмные, а там, где были тёмные, увидим светлые полосы дифракционной картинки. Это скажет нам о том, что сейчас мы стали видеть только положительные «фотоны» (кванты энергии), отражающиеся к нам от узлов решётки более глубокого слоя залегания, чем поверхность электронных облаков металла.

Таким образом, глядя в микроскоп, мы видим (и все физики тоже видели) действительный волновой процесс. Но он состоит, на удивление физикам, не из каких ни «синусоидальных» непрерывных волн, но только из прерывных потоков квантов эфира. Макс Планк в своей теории теплового излучения называл эти «прерывные потоки» (как мы их называем) по-своему – «порции энергии» или «элементы энергии». Ни Планку, ни физикам его времени, признавшим, тем не менее, его теорию, было абсолютно не понятно то, что атом излучает прерывные «порции энергии», но далее эти порции обязаны были распространяться в виде волны, иначе никак нельзя было объяснить никакие интерференционные и дифракционные эффекты, наблюдаемые физиками в многочисленных опытах. У нас эти порции квантов в виде «квантов энергии» распространяются от источника их излучения, далее – до поверхности падения луча и ещё далее (часть из них) – к нам в глаза, в качестве отразившихся «фотонов». Весь путь этих «фотонов» – только продолен – вдоль распространения луча света. То есть фотон – это продольный «сигнал», несмотря на то, что он же является волной.

Какой главный вывод можно сделать из проделанной нами здесь работы? Мы только что показали школьнику, что свет на самом деле состоит из корпускул вещества (эфира), движущихся в пространстве всегда только продольно, как думал об этом же ещё Ньютон. Но в то же время, как мы только что показали, этот поток квантов-частиц ведёт себя в пространстве (как макро-процесс) как волновой процесс, со всеми вытекающими из этого последствиями.

То есть, как видим, классическая квантовая физика «запросто» разрешает одну из самых загадочных проблем физики двух последних веков – «корпускулярно-волновой дуализм». На квантовом уровне продольный поток частиц ведёт себя как электромагнитная волна. При этом квантовая физика не отметает «поперечную волну Максвелла». Но просто она превращает такую волну в макро-процесс, запросто объясняемый на квантовом уровне: согласованными по фазе потоками многих и многих частиц материи, которые наши физики (скажем грубо) прошляпили, и которые у квантовой физики называются электромагнитными квантами – частицами эфира.

* * *

Теперь, в связи с конкретикой переходных атомных процессов, мы более подробно скажем о той теме, которую ранее лишь слегка упомянули. Трагедия исследователей атома состояла в том, что они подстроили свои расчётные формулы к какому-то единичному атому, думая о том, что этот атом излучает всю «длину волны» того света, который физики наблюдали в своих приборах – спектрографах. Но физики никогда не наблюдали в этих приборах характеристики отдельного единичного атома. Они наблюдали спектрограммы, даваемые обязательно только суммами большого количества атомов какого-то нагретого вещества, исследуемого ими. То есть они наблюдали лишь макро-физические атомные процессы. И поскольку статистика этих процессов сумм атомов была всегда весьма высока, то физики никак не могли предположить о том, что в этой высокой статистике они видят на самом деле сумму двух половинок – как двух полуволн процесса, излучаемого каждый раз двумя отдельными атомами. Один атом излучал положительную полуволну «кванта энергии» (фотона). Другой же атом в это же время излучал в том же направлении отрицательную полуволну своего «кванта энергии» (фотона). И только оба атома, излучающие в одном и том же направлении, давали, следовательно, полную длину волны того единичного фотона, который физики видели лишь как малую часть светлого участка линейки спектрограммы. Но каждая малая полоска спектрограммы, видимая в микроскоп, содержала тысячи и тысячи фотонов, каждый из которых состоял, следовательно, из двух половинок, излучаемых парой разных атомов.

Таким образом, энергия каждого фотона складывалась из суммы двух одинаковых энергий, принадлежащих двум разнополярным процессам двух разных атомов, светивших в каком-то том направлении, от которого физики принимали отражённый сигнал, либо прямой сигнал из фотонов, излучённых каким-то газом или парáми какого-то металла в пламени горелки. Следовательно, энергетика отдельного конкретного атома была всегда вдвое меньшей, не такой, какую физики рисовали в виде спектрограмм, скажем, атома водорода. То есть если мы посмотрим на любую стандартную картинку схемы уровней энергии, приводимую в любом учебнике физике, то можем смело сказать, что единичный атом никогда не даст энергию перехода между первым и вторым стационарными уровнями, равную 10,2 эВ (как на картинках в учебниках), но даст только половинку от этой энергии – 5,1 эВ. Причём в этом единичном атоме эта половинка, при сохранении общей энергетики возможных переходов, будет соответствовать только какому-то положительному кванту энергии, излучаемому возбуждённым атомом в данном фиксированном выделенном направлении. Однако в это же время этот же атом излучает в противоположном направлении фотон другой полярности.

Так, на рисунке 21.10 показаны процессы возбуждения двух атомов А и В – одинаковые по их энергетике, но разные по полярности квантов энергии, излучаемых в одном заданном направлении. Оба атома излучают в направлении оси 1–5. Атом А какого-то газа излучает в направление точки 5 только, допустим, положительные кванты энергии. Атом В излучает туда же только отрицательные кванты энергии. В какое-то другое время картина возбуждения этих атомов произвольно меняется. Естественно, излучения этих атомов никак не когерентны в любом отрезке времени.

Вывод философии здравого смысла о том, что отдельный атом излучает в однократном процессе его возбуждения квант энергии лишь одной полярности в заданном направлении, является фундаментальным для всей последующей квантовой физики, которая обязана стать только теорией классической физики. Полная же длина волны излучения данной частоты испускается: либо суммой атомов данного вещества в один и тот же короткий отрезок времени, либо одним и тем же атомом вещества за «длительный» промежуток времени.

Далее заметим о том, что у физиков в их расчётах вторая орбита удалена от первой на слишком большое расстояние:

Одинаковые по энергетике, но разные по полярности излучательные процессы двух разных атомов

Рис. 21.10

То есть у физиков вторая орбита удалена от ядра в 4 раза дальше, чем первая. На самом же деле, как мы утверждаем, радиус удаления второй орбиты составляет лишь величину:

то есть вторая орбита удалена от ядра атома всего лишь в

Поэтому, поскольку реальный переходный процесс между первой и второй орбитами в реальном атоме происходит в значительно бóльших напряжённостях поля ядра атома, чем те, о которых думают физики (кстати, ни о каких напряжённостях они вообще не думают), то этот реальный процесс происходит на самом деле значительно быстрее. Возбуждённый атом в сильном поле успокаивается от уровня второй до уровня первой орбиты значительно быстрее, чем он успокаивался бы при слишком сильном удалении электрона от ядра (на удалении в 4 раза более далёком, чем первая орбита).

Забегая вперёд, в область конкретных чисел, мы скажем, что физики видят короткую длину волны

нм, но думают, что она принадлежит большой «порции энергии» между первой и второй орбитами (10,2 эВ, которая указана во всех учебниках), а следовательно, принадлежит большой частоте

Но на самом деле эту же частоту (121,57 нм) даёт вдвое меньшая «порция энергии» (5,4 эВ), соответствующая не фантазийному переходу 2–1 физиков, но реальному в отдельном атоме. То есть реально вторая орбита находится не на большом энергетическом удалении (у физиков),

а на значительно более близком к первому уровню:

То есть электрон в реальном атоме при переходе 1–2 не подскакивает от уровня (-13,6 эВ) до уровня (-3,4 эВ) – у физиков, но подскакивает от уровня (-13,6 эВ) лишь до уровня (-8,2 эВ), на 5,4 эВ ближнего к уровню первой орбиты (-13,6 эВ). То есть реальный переходный процесс происходит в сильных «нижних» полях, приближённых к ядру. Поэтому он получается таким коротким (две полуволны умещаются в расстояние 121,57 нм, пробегаемое излучением в пространстве со скоростью света).

Итак, мы имеем два соотношения:

– не верно у физиков для отдельного атома;

– верно в реальном атоме и в квантовой физике.

Таким образом, в реальном атоме все реальные картинки уровней энергии атомов как бы «сплющиваются» для нижних атомных орбит (рис. 21.11).

Однако формулу Планка

никто не отменял. Эта формула для спектроскопии верна. Бору нужно было только грамотно применить её к внутриатомной механике переходов электрона по атомным орбитам. Но мы с помощью своей философии только сейчас, спустя 100 лет после теории Бора, начинаем замечать классической квантовой физикой то, что отдельный атом не может в одно и то же время испускать обе полуволны того излучения, о котором говорила теория Планка. Математическая же квантовая механика вообще не способна на такой фундаментальный вывод. Бор, вместе со всеми тогдашними физиками отказавшийся от теории эфира, естественным образом лишался способности делать подобные выводы. Поэтому в своей теории он таким же естественным образом сделал сразу две фундаментальные ошибки:

1) он ввёл квадратичную зависимость энергетических состояний атома от номера орбиты вместо действительной в атоме линейной зависимости;

2) для того чтобы в условиях этой искажённой зависимости хотя бы как-то подстроиться под опыт спектроскопистов, он исказил энергетическую шкалу, увеличив её энергетический шаг вдвое по отношению к реалиям атома и реалиям опыта.

Совершив эти две фундаментальные ошибки и всё же сумев подстроиться своей искажённой математикой под опыт (искажённой по отношению к энергиям реальных орбит в реальном атоме), ему и физикам уже низачем не надо было думать о каких-то полуволнах каких-то планковских «излучений». В течение следующих ста лет физики перестали об этом думать, продолжая первоначальный ошибочный путь теории квантовой механики, окончательно сдвинувшей физиков с классического пути исследования атома.

Как исправить ошибку Бора, не уходя от формулы Планка? Давайте думать. Правая часть формулы –

– обозначает в теории Планка «порцию энергии», излучаемую атомом и соответствующую частоте этого излучения –

. Частота

– это количество колебаний, излучаемых атомным осциллятором за одну секунду времени (она измеряется в герцах – Гц). То есть

– это порция энергии (которая впоследствии была названа «фотоном»), излучаемая атомом за одну секунду времени в каком-то часто-часто повторяющемся в атоме в эту секунду одном и том же переходном процессе, соответствующем данной конкретной частоте

тех фотонов, которые в этом процессе испускает атом и которые видят спектроскописты в своих приборах. В этой порции энергии

постоянную h лучше не трогать; пусть она в физике останется той постоянной величиной, тем «подстроечным коэффициентом», который грамотно связывает частоту (длину волны) видимых излучений (фотонов) с энергетическим состоянием невозбуждённого атома при «комнатной» температуре 20°С, которое (это состояние) физики (в лице Бора и Резерфорда) попытались было представить в виде стационарных атомных орбит планетарной модели атома и, в частности, в виде главной и основной орбиты (под номером «1»), на которую всегда возвращается электрон после любого акта возбуждения атома.

Короче, частота

(длина волны излучения), видимая в опыте, естественна и первоначальна в этом опыте, а поэтому естественна и первоначальна «порция энергии»

Но поскольку, как теперь выясняется, отдельный атом в однократном переходе типа 1–2 излучает только половинку длины волны того полного излучения, которое видят физики (излучает положительную половинку или отрицательную), то мы этой половинке должны поставить в соответствие и половинку того значения полной энергии 10,2 эВ, которое (это конкретное значение 10,2 эВ) соответствует по математике длине волны 121,57 нм, видимой в опыте, то есть должны записать (для единичного процесса в отдельном атоме) соотношение Планка в виде:

То есть мы не изменяем фундаментальную порцию энергии 10,2 эВ, соответствующую измеренной длине волны 121,57 нм, но мы её, как целую, только относим к двум разным атомам, которые в одно и то же время излучают каждый: отрицательную порцию энергии

эВ (первый атом) и положительную порцию энергии

эВ (второй атом). Таким образом, отдельный атом имеет на самом деле переходный процесс типа 1–2, соответствующий энергии этого перехода 5,1 эВ, вдвое меньшей той энергии, о которой думали в этой связи физики во главе с Бором. То есть энергия перехода 1–2 в атоме на самом деле равна

эВ – это энергия не «синусоиды», но её половинки.

Мы видим, что додуматься до такого фундаментального вывода смогла только квантовая физика – как классическая физика, применённая к исследованию атомных процессов.

– Но как же вы, с вашей «квантовой физикой», сможете объяснить столетний опыт спектроскопии, досконально изучившей всевозможные переходы электрона в атоме водорода, с многочисленными сериями Лаймана, Бальмера, Пашена, Брекета, Пфунда, Хампфри, с длинами волн в этих сериях, совпадающими с теорией Бора с точностью до пяти значащих цифр? – спросит нас с улыбкой превосходства скептически настроенный физик-квантовомеханик.

Рис. 21.11

– Да, на первый взгляд, отступление от этих красивых вековых картинок-диаграмм, приведённых в каждом учебнике физики, может испугать кого угодно из физиков, но только не нас. Господа физики, нам сделать такую же подгонку под опыт, какую вынужден был совершить Ритц в 1908 году, ещё до работ Бора выдвинувший свой «комбинационный принцип», гораздо легче, чем Ритцу. Ведь у нас сетка уровней атомных орбит: сначала в несколько раз чаще, чем у Ритца и Бора (для первых орбит), потом – на порядок чаще (для орбит после 10-ой), а затем на 2 порядка чаще (для орбит с номерами сотен). Посмотрите на рисунок 21.11. Поэтому в такой частой сетке мы можем отыскать любую спектральную линию любой серии. Но в данной главе книги у нас на это нет никакого времени. С этой задачей, в рамках классической теории квантовой физики, может вполне успешно справиться любой продвинутый школьник (лучше даже – математического склада ума).

Мы же можем, для затравки, привести какой-нибудь простой пример, иллюстрирующий такую возможность. Для примера, выберем какую-нибудь «знаменитую» хорошо известную спектроскопистам линию из серии Бальмера – 656,285 нм (красный цвет). По диаграмме физиков она соответствует переходу 3–2, с энергией в переходе

что в джоулях составляет величину

Частота фотона, излучаемого атомом в этом переходе:

Длина волны фотона (проверяем):

Здесь значащие цифры с 4-ой по 6-ю (656,285 – на самом деле) «затерялись» из-за округлённых первоначальных уровней энергий (1,51 и 3,4) эВ.

Но квантовая физика говорит о том, что теория квантовой механики «думает», что энергия перехода 1,89 эВ принадлежит полной длине волны 656 нм, тогда как мы утверждаем, что энергия 1,89 эВ принадлежит только полуволне (положительной или отрицательной) полной длины волны 656 нм. Это значит, что фотону полной длины волны 656 нм соответствует энергия двух «порций энергии» по 1,89 эВ каждая, то есть энергия 3,78 эВ. И поэтому сейчас среди нашего «частокола» уровней атомных «полочек» (как сказал бы Нильс Бор) мы поищем ту «полочку», которая давала бы такой дискрет энергии по отношению к уровню нашей «полочки» второго атомного уровня «–8,2 эВ»:

Глядя на рисунок 21.11, мы находим четвёртую орбиту с уровнем

С некоторыми нюансами отличий мы здесь не будем конкретно разбираться. Но утверждаем только то, что в реальном атоме спектральная линия 656 нм излучаемого им фотона не может соответствовать переходу физиков 3–2, но зато соответствует переходу 4–2 – как переходу электрона с уровня четвёртой орбиты на уровень второй орбиты.

Подобными «упражнениями» мы можем заниматься хоть до посинения. Но точно знаем при этом, что всегда отыщем любую линию, интересующую любого физика. Более того, мы уверены ещё и в том, что классическая квантовая физика, при тщательном «подборе» её будущих спектральных формул (школьники – вперёд!) может оценивать эти линии не по 6-ти значащим цифрам, как у физиков, но по 8-ми–10-ти.

* * *

Теперь, используя выводы проделанной работы, мы можем уточнить многие положения физиков в разных разделах их многочисленных исследований.

Так, например, в радиоастрономии учёные с успехом используют так называемые «рекомбинационные радиолинии» (РРЛ) в исследовании дальних внутригалактических объектов типа туманностей – областей ионизованного газа с массами, равными сотням масс Солнца и удалёнными от нас на тысячи световых лет. Рекомбинационные радиолинии образуются при переходах между высоковозбуждёнными состояниями атомов. Такие излучения атомов относятся к широкому диапазону радиоволн от миллиметровых до декаметровых.

Первые РРЛ были обнаружены в 1964 году сразу двумя группами российских учёных: Физического института имени П. Н. Лебедева, на 22-метровом радиотелескопе в Пущино (Сороченко и Бородзич); а также группой Пулковской обсерватории (Дравских и др., на 32-метровом радиотелескопе). Было обнаружено, что в разрежённой межзвёздной среде устойчиво существуют атомы с уровнями возбуждения до n = 1000 и размерами вплоть до 0,1 миллиметра (хотя об этих размерах мы сейчас поговорим более подробно). Подобные атомы-гиганты могут существовать только благодаря чрезвычайной разрежённости атомов газа в космосе.

В нашей полемике с учёными мы используем отличную книгу «Рекомбинационные радиолинии. Физика и астрономия». – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003, двоих исследователей: Р. Л. Сороченко из Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (физик), и М. А. Гордона – из Национальной радиоастрономической обсерватории, Тусан, Аризона, США (астроном).

«Высоковозбуждённые атомы образуются в космическом пространстве в результате рекомбинации ионов и электронов». То есть внешний свободный электрон захватывается полем «открытого» атома (иона), того, у которого отсутствует один из электронов. В результате атом «рекомбинирует», то есть восстанавливается в своём нейтральном виде. «В них при последующих каскадных переходах, когда захваченный электрон как по ступенькам перепрыгивает вниз, происходит испускание квантов в радиодиапазоне. Поскольку уровни с высокими n заселяются в основном при рекомбинации, а излучаемые при переходах спектральные линии приходятся на радиодиапазон, то они получили название рекомбинационные радиолинии».

Итак, 27 апреля 1964 г. Сороченко и Бородзич в спектре туманности Омега обнаружили радиолинию водорода

(H90a) на частоте 8872,5 МГц. По классической формуле электродинамики (по которой, видимо, физиками рассчитывались энергии) мы найдём энергии атомных систем в состояниях 91 и 90, для значений радиусов орбит (по теории Бора):

Аналогично вычислим