Читайте также: |
|
Естественно, что представление о траектории a -частиц и их взаимодействиях изменится, если исходить из того, что a -частицы пульсируют и движутся, причем каждая со своей частотой и скоростью в пространстве эфирных молекул по синусоидальной траектории, огибая их ядра-сгущения и попадая в более плотную среду молекул твердого вещества (например, золота), изменяют траекторию своего движения (рис. 59) иначе, чем это показано на рис. 58. На рис. 59 отображается траектория движения активных a -частиц в пределах молекулы допустим, золота (напомню еще раз, что движение элементарных частиц в любом пространстве, включая эфирное, вне молекул или атомов, невозможно).
Рис.59.
Прежде всего отмечу, что все молекулы золота, как и любого другого вещества имеют различные размеры и неодина-ковую плотность по всей той области, которую они образуют. Пульсация этих молекул от ядра, размеры и плотность тела ядра тоже различны и только плотность в пределах нейтральной зоны для всех молекул одного вещества примерно одинаковая. Именно эта плотность обусловливает, все свойства вещества.
Траектория a -частиц внутри молекулы определяется индивидуальными свойствами каждой частицы и той скоростью, которую обеспечивают в эфире ее энергетические возможности (самопульсация). Поэтому a-ч астицы проходят через область молекул на различном расстоянии от ядра, и, естественно, что при этом движении происходит постоянное количественное изменение свойств частицы, включая ее плотность. Вот эти взаимодействия (так же, как и в классической механике) определяют угол отклонения (рассеивание) их ядром от направления своего движения. Чем ближе подходит a- частица к ядру, тем сильнее отклонение ее траектории.
Угол отклонения (рассеивания) a -частиц в кулоновском поле ядра определяется по формуле Резерфорда:
b = kctgj/ 2, (5.4¢)
где k = ZeE/Mc2, Z – заряд ядра, е – заряд частицы, Е – напряженность кулоновского поля ядра, М – масса ядра, с – скорость света, j – угол отклонения частицы.
Формула (5.4') указывает только на то, что a-частицы, пролетая около ядра, отклоняются его кулоновским полем. Из нее не следует, что это откло нение является отталкиванием. Одинаково вероятны и отталкивание и притяжение. Но в природе реализуется только одно действие — либо отталкивание, либо притяжение. Резерфорд, ориентируясь на то, что заряды ядра и a -частицы положительны, выбрал отталкивание, отскок. И ошибся. Отклонение это не носит характера отскока, а является движением по гиперболической или параболической траектории как к ядру так и вокруг него. П римерно таким же, как и траектория комет «прорывающихся» к Солнцу из очень отдаленных глубин космоса.
На рис. 59 изображена граница атома эфира и молекула золота с ядром, траектория движения a -частиц в молекуле золота. Траектория движения частиц в молекуле и механизм их рассеивания отличаются от предполагаемых (рис.58), но наблюдаемые структуры рассеивания частиц вне молекул будут аналогичными. То есть на сегодня нет способов эмпирически отличить траектории друг от друга. Другое отличие заключается в том, что a - частицы, как и электроны, не несут никакого заряда и двигаются не по инерции, а за счет взаимодействия с электромагнитным (пульсирующим) полем сначала молекул эфира, а затем молекулярного пространства золота, которое деформирует каждую частицу в зависимости от количественной величины ее свойств. Именно расстояние от ядра и процесс деформации a-частицы на входе в молекулу и раздеформации на выходе обусловливают величину угла отклонения частицы от направления первоначального движения.
Таким образом физический процесс рассеивания a-частиц на атомах не является подобием процесса отскакивания снарядов от стенки, как это было интерпретировано Резерфордом, а есть следствие взаимодействия движущихся элементарных частиц с изменяемым пространством тех тел, в которых они двигаются. Эта как бы незначительная и естественная ошибка Резерфорда и послужила отправным пунктом последующего построения математического аппарата квантовой механики. Именно она оказалась прообразом рассуждении о падении электронов на ядро и мыслимых экспериментов с пулями-электронами, например, «пулемета» Фейнмана, уводивших физиков все дальше и дальше от понимания природы микромира. Надо отметить также, что дополнительную лепту в некорректное понимание процессов микромира внесло и постулирование постоянства скорости света, и «изгнание» эфира из физических представлений, и провозглашение неизменности массы и заряда электрона, и... некоторые другие факторы вошедшие в физику еще до начала разработки квантовой механики. О них будет сказано далее.
5.3. «Квантовые истины»
Итак, эксперименты Резерфорда могут быть объяснены иначе, чем это объяснял сам Резерфорд. И кажется, что отличие в объяснениях незначительно. И в том и в другом случае имеет место рассеяние, и в том и в другом случае ядра двигаются в пространстве к ядру и отклоняются от траектории движения на один и тот же угол в полном соответствии с предсказаниями теории (формула Резерфорда). И все же появилось первое непонимание природы движения элементарных частиц в атоме, заключающееся в том, что a-частицы движущиеся в атомах эфира и молекулах тел не отскакивают от ядра, а огибают его по орбите (как и электроны) и вылетают наружу почти под тем же углом, под которым влетали в пространство атома. Исходя из ошибочного объяснения движения элементарных частиц в пространстве все больше и больше особенностей механики элементарных частиц понималось в противоречии с их физической сущностью. Немалую роль в этом процессе сыграло и постулирование отсутствия эфирного пространства, провозглашенного пустотой, и перенесение инерциального движения классической механики на движение элементарных частиц в микро- мире. Именно инерциальное движение электронов по орбите вокруг ядра без излучения энергии противоречило законам электродинамики. Именно оно «заставило» Бора, сохраняя планетарную модель Резерфорда, сделать второй ошибочный шаг и сформули-ровать знаменитые постулаты, которые повернули объясне- ние явлений микромира на путь вероятностного толкования, на путь, обусловивший в итоге резкое отличие формулируемых законов микромира от законов классической механики, что превратило микромир в хаос вероятностных взаимодействий. Так в науку начало входить множество необычных квантовых явлений, которые можно назвать «квантовыми истинами». Истины эти для современных ученых непоколебимы и потому — вечны. Попробую показать, что для объяснения этих явлений нет необходимости в применении «квантовых законов», все они, намного проще и нагляднее, описываются законами классической механики. Приведу постулаты, введенные Н. Бо-ром в 1913 году, которые запрещали электрону излучение при движении по определенным орбитам в планетарной модели атома. Эти постулаты, являясь второй ошибкой в объяснении природы микромира, и открывают счет квантовым истинам. Вот как обосновывал Н. Бop необходимость в данных постулатах [ 92 ]: «.... мы приходим к выводу, что эти конфигурации соответствуют состояниям системы, в которой нет излучения энергии, а потому они будут стационарными, пока система не будет возмущена извне».
Позже в работе «О квантовой теории излучения и структуре атома» Н. Бор так обобщил свои предположения [ 92 ]:
«А. Атомная система обладает состояниями, в которых не происходит излучения, связанного с потерями энергии, даже если частицы движутся относительно друг друга и, согласно обычной электродинамике, излучение должно иметь место. Такие состояния называются «стационарными» («разрешенными» — А.Ч.) состояниями рассматриваемой системы.
B. Любое испускание или поглощение энергии будет
C. соответствовать переходу между двумя стационарными состояниями. Излучение при таком переходе обладает определенной частотой, которая определяется соотношением
hv = A — A'
где h – постоянная Планка; А, А' – значение энергии системы в двух стационарных состояниях.
D. Динамическое равновесие систем в стационарном состоянии
E. определяется законами обычной механики, в то время как для перехода из одного состояния в другое эти законы не справедливы (позже было показано, что «справедливы» квантовые законы. – А. Ч.).
D. Различные возможные состояния системы состоящей из
E. электрона, движущегося вокруг положительно заряженного ядра, определяются соотношением:
Т= l/2nhw,
где Т – среднее значение кинетической энергии системы, w – частота обращения электрона, n – целое число».
Вот та первоначальная система постулатов, которая полностью противоречила классической механике, диалектике и даже логике взаимодействий, но оказалась приемлемой для научной общественности. Она была заложена в основание новой науки — квантовой механики и, в общем, сохранила свое значение до настоящего времени. В дальнейшем я постараюсь показать, что эти постулаты некорректны и не имеют отношения к описанию движения элементарных частиц в атоме. Здесь же отмечу что:
A. Стационарное состояние электрона в атоме
B. невозможно, всякое движение электрона, как и любой макро или микрочастицы, в вещественном пространстве есть движение с испусканием и поглощением энергии.
B. Испускание энергии при движении электрона происходит постоянно, но только отделение части электрона (излучение фотона), изменяющее его массу и заряд, влечет изменение частоты электрона и обусловливает переход его на другую орбиту.
С. Все динамические состояния системы атомов и электронов определяются законами классической механики. Специальные, квантовые законы в природе отсутствуют.
D. Электрон может находиться в атоме на орбите, определяемой его энергетическими возможностями. Движется он по классической траектории и квантовое число п, как и другие предполагаемые квантовые номера, не определяют его орбиты и другие параметры, поскольку, как и в планетарной системе, орбиты не нумеруются.
К тому же, как выяснилось впоследствии, целочисленность квантовых номеров оказалась недостаточной для описания состояния электрона в атомах и пришлось вводить новое квантовое число l, определяющее «сплющенность» орбиты, «придающее» n -му номеру соответствующие дополнительные эллиптические орбиты. Похоже на то, что квантовое число l как раз и затеняет существование промежуточных (расположенных между целыми п) орбит.
Предположение о волновой природе электронов, высказанное в 1924 году в гипотезе Де Бройля как предположение о том, что электроны наряду с корпускулярными обладают и волновыми свойствами, соответствовало природе всех тел. Из него следовал вывод о том, что электроны, как и все тела в природе, постоянно пульсируют. Но такой вывод был слишком революционен и в то время сделан быть не мог, не хватало эмпирического материала. В результате пришли к соломоновому решению — постулировать электронам, как и всем остальным элементарным частицам, двойственность, обоснованную впоследствии теоретически принципом дополнительности: с одной стороны, они являются частицами не зависящими от волн, а с другой, волнами, не зависящими от частиц. Так в квантовую механику вошел кентавр, отсутствующий в природе — дуализм волна-частица, волница по Р. Фейнману [ 74]. И пришлось впоследствии тому же Де Бройлю почти оправдывать появление этого несуразного образования [ 94]:
«Хочешь не хочешь, — пишет он, — а для полного описания свойств излучения нужно было применять поочередно картину то волн, то частиц. С другой стороны, соотношение Эйнштейна между частотой и энергией, введенное им на основе его теории фотонов, ясно показывало, что этот дуализм излучения неразрывно связан с самим существованием квантов. Тогда возникает вопрос: не связан ли этот странный дуализм волн и частиц, примером которого так замечательно и несомненно явился свет, с глубокой и скрытой природой кванта действия? Не следует ли ожидать, что двойственность такого типа обнаруживается везде, где только появляется постоянная Планка? Но тогда почти сам собой возникает вопрос: поскольку свойства электрона в стационарном состоянии атома описываются с помощью кванта действия, не можем ли мы предположить, что и электрон так же двойствен, как свет?»
Напомню, что предположение о волновой природе света было выдвинуто еще Гюйгенсом и считалось доказанным со времен Томаса Юнга и Огюста Френеля, но открытие Генрихом Герцем явления фотоэффекта, при котором кинетическая энергия, вырываемых светом из поверхности катодов электронов, не зависела от интенсивности падающего света, а только от его частоты, и доказательство А. Эйнштейном прерывистой структуры света, поглощаемого отдельными порциями-квантами М. Планка, как бы свидетельствовали об одновременном наличии у фотонов света волновых и корпускулярных свойств, т.е. о дуализме свойств фотонов света. Постулирование дуализма свойств фотонов, а следом и электронов и остальных элементарных частиц, было положено в основу нарождающегося метода описания природных явлений на микроуровне. И если в классической механике возможность исчезновения или возникновения «независимых» от тел свойств имела как бы случайный характер, то в квантовой механике эта случайность превращалась в закономерность, по которой частица мыслилась и «выступала» в одних взаимодействиях как частица, а в других как волна, и эти корпускулярно-волновые свойства оказывались независимыми и от частицы и от пространства, в котором она двигалась. И даже описание движения элементарных частиц тоже как бы распалось на формализации корпускулярных и волновых уравнений квантовой механики, основой которых становилась постоянная Планка, и энергия Е излучалась телами не непрерывно, а строго определенными порциями:
Е = hv, (5.5)
где v - частота электромагнитного излучения.
Следует отметить, что порции электромагнитного излучения с энергией hv называют обычно квантами или фотонами, не имеющими массы покоя m = 0 (?? - А.Ч.), и главное свойство, которое им приписывается, есть свойство двигаться в пространстве, при отсутствии внешних сил, прямолинейно и равномерно с абсолютной скоростью, равной скорости света. То есть по закону инерции. А потому, например, отражение фотонов от зеркала с углом падения, равным углу отражения, происходит в квантовой механике чисто механическим образом, так же как и резинового мячика от ровной поверхности.
Если квант действительно отражается от зеркала как мяч от стенки, то, как отмечается М. Канаревым в [ 33 ], должна существовать фаза перехода от абсолютной скорости до нулевой (в которой фотон находиться не может по определению) и возвращение от нуля к абсолютной, и этот отскок, связанный с гигантским возрастанием массы движения, не должна выдерживать ни одна «неделимая» частица. Однако согласно квантовой механике в этот момент масса фотона наоборот должна оказаться равной нулю, и он обязан исчезнуть. Но он не исчезает. Почему? И каков механизм данного перехода? Да и может ли фотон, пронизывающий молекулы веществ, отскакивать от неровной поверхности тел?
Ответа на такие простые вопросы ни в рамках квантовой механики, ни в рамках релятивистской не находится. Эти вопросы обходятся молчанием. Но молчание в данном случае не признак ясности, а признание непонимания сути явления. И это непонимание — следствие принятия инерционной формы движения фотонов.
Если же фотоны, как и все частицы, двигаются не по инерции, а посредством взаимодействия с окружающим атомно-молекулярным пространством, то, влетая из молекул менее плотного пространства в молекулы более плотного, фотоны деформируются полем этих молекул, «прижимаются» к их ядрам, имеющим пятимерную плотность, и, облетев их (на манер наших комет с бесконечным эксцентриситетом орбиты), раздеформиру-ясь, «выталкиваются» обратно в менее плотное пространство почти под тем же углом, под которым влетели в молекулу. То есть момент «отскока» фотона от стенки отсутствует, и ему нет нужды останавливаться. Вот почему чем более гладкую поверхность (зеркальное полирование) и большую плотность имеет отражающее тело, тем качественнее отражение света и меньше рассеивание.
Далее буду останавливаться только на «квантовых истинах», извлекая их из различных источников и показывать, какие ошибки привели именно к квантовому объяснению данных явлений и как они могут быть объяснены с позиций русской механики. Естественно, что все «истины» в данной работе охватить невозможно, поэтому будет проводиться в основном качественный анализ некоторых из них с точностью до трех значащих цифр и при возможности с указанием тех экспериментов, которые могут подтвердить данное описание.
Начнем с волн Де Бройля? С волн, «связанных с любой микрочастицей, отражающих природу микрочастиц» [ 88 ], другое название — «волны вероятности», а еще точнее [a1] «волны амплитуды вероятности» (??). О волнах Де Бройля и его уравнении пишут с восхищением, очень много и очень туманно, хотя тумана вроде бы быть не должно. Да и восхищаться есть чем. В математической формулировке это одно из наиболее простых и изящных уравнений квантовой механики:
Rn = h/mevn, (5.6)
где Rn - длина волны Де Бройля, h - постоянная Планка, vn - скорость электронов, те - масса электрона.
А вот физическое представление о «волне вероятности» ясностью до сих пор не отличается. Сам Де Бройль предположил, что движущейся с определенной энергией и импульсом элементарной частице можно сопоставить некоторую плоскую монохроматическую волну. (Уже в этом предположении совершенно неясно, почему сопоставить и волну чего? Воды? Воздуха? Эфира?) Современное трактование тоже не отличается четкостью. Постулируется, что волна Де Бройля является «волной вероятности» (опять же — вероятности чего?) и уточняется для ясности — «волной амплитуды вероятности».
Естественно, что высказанное предположение по волне Де Бройля необходимо было подтвердить физически (экспериментами), математическими доказательствами и понятийным аппаратом. За эмпирикой дело не стало, и буквально через тройку лет К. Девисон и Л. Джеммер подтвердили гипотезу Де Бройля, а далее подтверждения посыпались как из ведра и не оставили никаких сомнений в том, что электрон имеет волновые свойства. Математики тоже не отставали, а вот с понятийным оформлением дело обстояло несколько хуже. Убедительных доказательств вероятности волн Де Бройля мною не обнаружено. Более того, возможно, такие доказательства вообще отсутствуют, поскольку их посту пировали ошибочно, пропустив при математическом анализе модели атома каузальность волн Де Бройля. Попробую показать простыми расчетами на примере движения электрона по орбитам атома водорода, что свойством вероятности волны Де Бройля не обладают. Что волна Де Бройля есть траектория одного витка электрона вокруг атома. Именно траектория, а не орбиталь, и именно электрона-частицы, а не электронного «облака в штанах».
Выпишем из [ 22 ] величины постоянной Планка h, боровского радиуса аb, массы электрона те, его скорости на боровсой орбите vb и по формулам [95] рассчитаем параметры ап для, например 10 орбит, а также длину волны lп для каждой орбиты:
ап = n2h2/mee2; vn = e2/nh, (5.7)
и занесем данные этого расчета в таблицу 10. Известно, что длина волны lп равна:
lп = 2pап. (5.8)
Зная радиус всех орбит, по (5.8) определим длину волны электрона на этих орбитах и занесем в табл. 10 столбец 4. По скорости электрона vb на боровской орбите (5.6) определяем, чему равняется длина волны l' Де Бройля у этой орбиты:
l' = h/mevb = 3,326·10-8 см.
Таким образом длина волны Де Бройля на боровской орбите совпадает с длиной самой орбиты в полном соответствии с формулой (5.6), и, следовательно, радиус движения электрона равен боровскому радиусу (столбец 5).
Имея эту информацию и полагая, что на всех орбитах атома электроны движутся по одним и тем же законам, по (5.6) и (5.8), определим, чему равна длина волны l¢ и радиус а' каждой орбиты и заполним соответственно столбцы 5 и 6 таблицы. Естественно, что в формуле (5.6) остаются два неизменных члена: постоянная Планка h и масса электрона те.
Таблица 10
а 10-8 | v 108 | l 10-8 | l ' 10-8 | а' 10-8 | m 10-27 | |
0,529 | 2,188 | 3,324 | 3,326 | 0,529 | 9,110 | |
2,117 | 1,094 | 13,30 | 6,658 | 1,060 | 4,555 | |
4,763 | 0,7293 | 29,93 | 9,979 | 1,602 | 3,037 | |
8,462 | 0,5470 | 53,17 | 13,30 | 2,117 | 2,279 | |
13,29 | 0,4376 | 83,50 | 16,63 | 2.647 | 1,814 | |
19,05 | 0,3647 | 119,7 | 19,95 | 3,176 | 1,518 | |
25,93 | 0,3126 | 162,9 | 23,29 | 3,705 | 1,301 | |
33,87 | 0,2735 | 212,8 | 26,61 | 4,235 | 1,139 | |
42,87 | 0,2431 | 269,4 | 29,94 | 4,765 | 1,125 | |
52,92 | 0,2188 | 332,5 | 33,26 | 5,294 | 0,911 |
Что же мы получили? Действительно, вычисленные по формуле Де Бройля (5.6) и (5.8) длины волн электрона ln (столбец 5) и радиус его расчетных орбит аn' (столбец 6) не совпадают с аналогичными параметрами, получаемыми из (5.7), но не вероятностным образом. Длина радиусов орбит ап (столбец 2) и волны lп (столбец 4 ) повторяется в столбцах 5 и 6 под номерами, являющимися квадратной степенью номеров столбца 2, и никаких исключений из данного правила не прослеживается. А это однозначно свидетельствует о том, что данные числа отображают некоторую пропущенную ранее закономерность. И эта закономерность скрывается в уравнении (5.6) либо за постоянной Планка, либо за массой электрона.
Если не учитывать регулярность повторения длин волн и радиусов в столбцах 5-6, то табл. 10 как бы свидетельствует о том, что траектория электрона не зависит от его скорости, длина волны оказывается различной при одной и той же скорости, сам электрон «может находиться с разной вероятностью на любом расстоянии от ядра», в большинство орбит ни одна волна не укладывается целое число раз, да и координаты электрона оказываются неопределенными. То есть налицо все факторы, свидетельствующие о вероятностном характере волнового свойства электрона, весьма напоминающем волну вероятности. Повторю еще раз, вероятность проявляется в единственном случае:если не заметить (или игнорировать) регулярное повторение в 5 - 6 -м столбцах радиусов орбит и длин волн из 2 -го и 4 -го столбцов. Но что будет, если это повторение принять во внимание?
Наличие повторения аn и ln в 5 и 6 -м столбцах свидетельствует о том, что в формуле (5.6), описывающей движение электрона, один из параметров h или те на каждой орбите меняет свою численную величину по законам квантования. Возникает вопрос: Какой же из этих параметров квантуется? Для ответа на этот вопрос надо выяснить, а нельзя ли образовать постоянную Планка изпараметров боровской орбиты?
ħ = abmebvb, (5.9)
Получилось! Количественные величины параметров аb, теb, vb боровской орбиты находятся в такой пропорции, что их произведение равно постоянной Планка ħ, и, следовательно, это произведение есть инвариант (что ранее уже было показано по КФР). А это означает, что данные параметры, включая массу электрона, являются переменными величинами и изменение любого из них сопровождается пропорциональным изменением остальных таким образом, чтобы их произведение оставалось неизменным, то есть оставалось постоянной Планка.
Однако в квантовой механике величина массы электрона постулируется неизменной, и потому постоянную Планка можно образовать только количественными величинами параметров боровской орбиты. Это равнозначно доказательству того, что электрон на боровской орбите движется по одним законам, а на прочих орбитах по другим. Чтобы вероятностные факторы исчезли из описания волны Де Бройля, было необходимо снять постулирование неизменности массы электрона и его заряда на разных орбитах атомов.
Вот она — причина, которая привела физиков двадцатых годов к признанию вероятностного характера движения волн Де Бройля. К тому времени уже 20 лет как все физики знали, как знают и сегодня, что масса электрона и его заряд неизменны всегда. То, что эта неизменность постулируется, вероятно, забылось или не было принято во внимание. И потому обойти запрет ирассчитать массу электрона для всех орбит по той же формуле (5.6), похоже, не осмелился ни один физик. Так волна Де Бройля получила статус «волны вероятности». И было нарушено правило формирования параметров орбит по единому закону (отмечу еще раз, что постоянная Планка получается в структуре атома только по параметрам боровской орбиты). Аза всякое нарушение законов природы надо платить. Чем и как, выяснится далее.
Попробуем, не реагируя на постулат постоянства массы электрона, рассчитать ее для каждой из 10 орбит, преобразовав формулу (5.6) в вид:
теп = ħ/lnvn.
Результаты расчета занесем полужирным курсивом в столбец 7 табл. 10 и проанализируем, что же получилось.
Во-первых; структуру атомов и молекул образуют как электроны с целочисленными орбитами, так и электроны с промежуточными орбитами.
Во-вторых; параметр теп, а вместе с ним и еn, оказался величиной переменной.
В-третьих; полностью исчезла какая бы то ни было вероятность в движении электрона. Длина волныlп, радиус (координата) ап, скорость vn и масса тп стали строго определенными для каждого электрона, а величины параметров а' и l' оказались невостребоваными.
В-четвертых; электроны на всех орбитах движутся по траекториям и по одним законам.
В-пятых; появилась всеобщая инвариантная взаимосвязь параметров:
vn/mn = const, mn2an = const1, anvn2 = en2/mn = const2, mnvnan= en2/vn = const3,..., ит.д.
В-шестых; постоянная h становится простым инвариантом квантовой механики.
В-седьмых; боровская орбита приобрела статус рядовой (безномерной) орбиты.
Дата добавления: 2015-07-11; просмотров: 61 | Нарушение авторских прав