Годовое изменение параметров Земли 13 страница



В работе «О квантовой теории излучения и структуре атома» Н. Бор так обобщил свои предполо­жения [139]:

«А. Атомная система обладает состояниями, в ко­ торых 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 показано, что «справедливы» квантовые законы. – А. Ч.).

D. стоя­щей изРазличные возможные состояния системы со

E. электрона, движущегося вокруг положительно заряженного ядра, определяются соотношением:

Т= l /2 nh w ,

где Т – среднее значение кинетической энергии систе­мы, w – частота обращения электрона, n – целое чис­ло».

Вот та первоначальная система постулатов, кото­ рая 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. не­ возможно, всякое движение электрона, как и любой макро или микрочастицы, в вещественном простран­ стве 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 от­ сутствуют.

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, по­ скольку, 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, постоян­ но 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, двойствен­ ность, 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 [136]. И пришлось впоследствии тому же Де Бройлю почти оправдывать появление этого несуразного образования [140]:

«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 ,                                                               (6.5)

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 скоро­ стью, 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 [50], 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), раздеформируясь, «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» [135], другое название — «волны вероятности», а еще точнее «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 ,                                                        (6.6)

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 сопоста­ вить 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 постулировали 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 [30] величины постоянной Планка h , боровского радиуса аb, массы электрона те, его скоро­сти на боровской орбите vb и по формулам [141] рассчи­таем параметры ап для, например 10 орбит, а также длину волны l п для каждой орбиты:

ап = n2h2/mee2; vn = e2/nh,                            (6.7)

и занесем данные этого расчета в таблицу 22. Известно, что длина волны l п равна:

l п = 2 p ап.                                                        (6.8)

Зная радиус всех орбит, по (6.8) определим длину вол­ны электрона на этих орбитах и занесем в табл. 22 столбец 4. По скорости электрона v b на боровской ор­бите (6.6) 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 (6.6), 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 (6.6) и (6.8), определим, чему равна длина волны l ¢ и радиус а' каждой орбиты и заполним соответст­венно столбцы 5 и 6 таблицы. Естественно, что в формуле (6.6) остаются два неизменных члена: посто­янная Планка h и масса электрона те.

Таблица 22

  а 10-8 v  108 l 10-8 l' 10-8 а' 10-8 m 10-27
1 2 3 4 5 6 7
1 0,529 2,188 3,324 3,326 0,529 9,110
2 2,117 1,094 13,30 6,658 1,060 4,555
3 4,763 0,7293 29,93 9,979 1,602 3,037
4 8,462 0,5470 53,17 13,30 2,117 2,279
5 13,29 0,4376 83,50 16,63 2.647 1,814
6 19,05 0,3647 119,7 19,95 3,176 1,518
7 25,93 0,3126 162,9 23,29 3,705 1,301
8 33,87 0,2735 212,8 26,61 4,235 1,139
9 42,87 0,2431 269,4 29,94 4,765 1,125
10 52,92 0,2188 332,5 33,26 5,294 0,911

Что же мы получили? Действительно, вычисленные по формуле Де Бройля (6.6) и (6.8) длины волн электро­на l n (столбец 5) и радиус его расчетных орбит аn' (столбец 6) не совпадают с аналогичными параметрами, получаемыми из (6.7), но не вероятностным образом. Длина радиусов орбит ап (столбец 2) и волны l п (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 (6.6) либо за постоянной Планка, либо за массой электрона.

Если не учитывать регулярность повторения длин волн и радиусов в столбцах 5-6, то табл. 22 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 l n в 5 и 6-м столбцах свиде­тельствует о том, что в формуле (6.6), 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 = a b mebvb ,                                                      (6.9)

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 вквантовой 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 (6.6), 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.


Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 39; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ