Новая литература Кыргызстана

Кыргызстандын жаңы адабияты

Посвящается памяти Чынгыза Торекуловича Айтматова
Крупнейшая электронная библиотека произведений отечественных авторов
Представлены произведения, созданные за годы независимости

Главная / Научные публикации, Естествознание / Научные публикации, Другая физика
© Шляпников А.А., 1999. Все права защищены
Статья публикуется с разрешения автора
Не допускается тиражирование, воспроизведение текста или его фрагментов с целью коммерческого использования
Дата размещения на сайте: 8 февраля 2021 года

Александр Александрович ШЛЯПНИКОВ

Истинные возможности классической физики и ложные основы современной

Научная статья

 

Предисловие

Всё, что Вы читали и слышали о научной несостоятельности классической физики, о тупиках на ее пути, о ее неспособности работать в микромире, не соответствует фактам и не выдерживает проверки. Такая проверка Вам здесь и предлагается. Есть ряд простых и ясно видимых ошибок времен научной революции. Сама же проверка и избранная автором позиция вызваны следующими причинами.

Научная революция преградила путь техническим наукам в микромир, разорвав тесную ранее связь между передовой фундаментальной физикой и инженерной практикой. Основным и часто единственным инструментом множества инженерных профессий, фундаментальной научной базой просвещения, технологий, технических наук осталась классическая физика, давно «отброшенная» от фундаментальных исследований и отставшая на 80 лет.

ХIХ век и начало ХХ века – времена классической школы физики – называют веком великих научных открытий. Наше время так не называют. Научная революция положила конец и классической школе, и великим открытиям, разрушив источник тех великих открытий - прежнюю научную парадигму. С разрушением классической школы  начался вековой застой в фундаменте технических профессий, наук и технологий. Классическая физика, лишившись единой научной школы, распалась на множество технических наук, давших нам профессии (с позиции которых и выступает здесь автор), но оставшихся на фундаменте, построенном век назад.

Классическая школа несла новые знания всему обществу - человеческому большинству, массовым профессиям и технологиям, представляя знания в пригодной для того общепонятной форме. Современная академическая физика, напротив, заявляя, что мы - обычные люди - «не способны к пониманию глубинных свойств материи», что это доступно лишь узкому кругу особых людей, лишила человеческое большинство даже надежды на эти знания. «Отбросив» от микромира классические теории, ограничив область их применения рамками обыденного мира, она отбросила от микромира технические науки и профессии, на тех теориях основанные. Уже девятый десяток лет стоят они на пороге в микромир, не смея перечить академической физике, нарушить установленные ею границы и переступить этот порог, хотя давно и явно имеют для этого весьма эффективные собственные средства.

Как бы ни была хороша для кого-то современная теоретическая физика, но она - не для нас. Нам по-прежнему нужна научная школа классической физики, которая снова объединяла бы, возглавляла и вела вперед технические науки, пополняла бы знания инженера, вела его в микромир, не ломая его логику и прежние знания. Давно пора сделать к этому первый шаг и дать первый отпор ее разрушителям. С того и начнем, используя свои профессиональные знания и следующее обстоятельство.

Представители современной физики десятки лет говорят и пишут о научной несостоятельности классических теорий, об их непригодности для микромира, но вместо доказательств демонстрируют нам свои неудачные попытки применять эти теории для объяснения ряда явлений, имеющих место в микромире. Не справившись с задачами, они делают вывод, что задачи неразрешимы в принципе, что классические теории не годятся для решения этого круга задач и к микромиру не применимы. На самом-то деле те задачи легко решаются и могли быть решены почти век назад, а выводы о несостоятельности классических теорий были ложны изначально. Сегодня эти задачи - в компетенции наших профессий и технических наук, которые основаны на этих же классических теориях и знают их во всех подробностях и всех случаях применения. Мы решим здесь те же старые задачи средствами тех же старых теорий и проверим каждый критический аргумент современной физики.

Такая проверка показывает, что современная школа физики, убеждая нас в научной несостоятельности школы классической и в нашей неспособности понимать глубинные свойства материи, вводит нас в заблуждение каждым своим аргументом. Мы докажем это, излагая ответы классической физики на следующий ряд вопросов:

 

  • Почему электроны, вращаясь в атоме вокруг ядра, не излучают электромагнитную энергию в пространство?
  • Как сохраняется энергия электромагнитных волновых полей в микромире?
  • Что такое «частица-волна»?
  • Чем и как связаны элементы микромира в атомы, молекулы и тела?
  • В чем причины квантовости?
  • Чем определяется структура электронных оболочек в атоме?
  • Почему и в каких смыслах постоянны и непостоянны размеры тел?
  • Из каких явлений, при каких условиях и как слагаются преобразования Лоренца и принцип относительности движений?

 

Ответы покажут, что возможности классической физики, наших профессий, наших логики и здравого смысла вовсе не ограничены рамками обыденного и профессионального мира. Этот безотказный инструмент прекрасно действует и в микромире, и при релятивистских скоростях, действует более успешно, чем теории современной физики, и на уровне более глубоком, чем ее фундаментальные постулаты.

Естественно, ни о каком согласии с современной академической физикой в излагаемом материале не может быть и речи. Классическая физика имеет собственную парадигму - свои критерии истинности и доказательности, свою логику, систему приоритетов и пр., и, действуя в пределах компетенции, в таком согласии не нуждается. Оценки и мнения известны заранее.

Автор надеется, что читатель имеет начальные знания об электромагнитных излучениях и колебаниях и, следуя за текстом, всё проверит сам, не доверяясь ни автору, ни авторитетам современной физики.

Займемся же проверкой.

 

Почему «электрон, вращаясь в атоме вокруг ядра, не излучает»?

В учебниках современной физики говорится, что, согласно классической электродинамике, электрон, вращаясь вокруг ядра в атоме (по модели Резерфорда), должен бы излучать энергию в виде электромагнитных волн и, потеряв энергию, упасть на ядро. Но этого не происходит. Почему? Пишут, что классическая физика принципиально не способна этого объяснить, что классическая модель атома несостоятельна, и делают вывод, что в микромире действуют особые законы природы.

На самом же деле такое объяснение не было проблемой никогда. Вопрос возник в 1911 году, когда Резерфорд открыл атомное ядро и впервые предложил свою модель атома, в которой электроны вращались вокруг ядра. Ответ уже был очевиден для специалистов того времени, нужные для этого задачи математической физики были решены в 1903 году. Сегодня этот вопрос можно предлагать студентам на зачетах по курсу технической электродинамики или теоретических основ электротехники. Ответ таков.

Согласно классической электродинамике, электрон, совершая периодические движения в атоме или вне атома, всегда излучает в пространство электромагнитное периодическое волновое поле, и иначе быть не может. Но атом в целом, т.е. электрон вместе с атомным ядром, не излучает. Следовательно, согласно той же теории, из атома (из ядра) излучается еще одно поле, такое, что вдали от атома эти два поля, накладываясь друг на друга и суммируясь, всюду обращаются в нуль. Для этого оба поля должны вдали от атома («в бесконечности») становиться точно равными друг другу и следовать там в противоположных фазах (т.е. следовать с разностью хода, равной полуволне излучения). Тогда векторы полей в каждой точке дальнего пространства равны и направлены встречно, сумма полей вдали от атома равна нулю, энергия из атома не уносится, и источники излучений не теряют своей энергии. Равенство полей вблизи и внутри атома не требуется, там они могут различаться, и тогда остается лишь поле вблизи атома, которое содержит энергию, но не уносит ее в пространство. Причину равенства полей рассмотрим позже.

Итак, согласно классической физике, ядро в атоме становится источником излучения, которое гасит излучение электронов и удерживает энергию в атоме. Таков единственно не противоречащий законам природы вывод и ответ классической физики на поставленный вопрос. К сожалению, авторы учебников дружно умалчивают о таком ответе, не обсуждают его, не критикуют. Если, по Вашему мнению, ядро не способно к такому излучению, то не классическая физика, а это Ваше мнение ведет к противоречию законам природы. Никакое мнение, даже всемирное и единодушное, не есть основание для ниспровержения законов природы.

То же объяснение попроще можно представить себе в первом приближении так. Электрон и ядро в атоме водорода, как пара зарядов, образуют диполь, который вращается и потому излучает. Если ядро в атоме действует как еще один электрический диполь, и атом поэтому содержит два вращающихся вместе диполя, дипольные моменты которых равны и противоположны, то и излучать эти диполи в дальнюю зону будут примерно равно и противоположно, а их общее излучение будет очень близко к нулю. Атом очень мал в сравнении с длиной излучаемых волн, поэтому вдали от него оба излучения движутся, можно считать, из одной точки, равны между собой и гасят друг друга почти целиком. Тот же результат получится, если представить ядро в виде источника вращающегося магнитного поля. Представляя же ядро в виде источника электрического и магнитного полей в их различных пропорциях, можно объяснить еще и какие-либо иные свойства атома. От пропорции этих полей зависят сила притяжения электрона к ядру и частота его вращения - электродинамика не дает полной картины атома и однозначного решения, оставляя нам этот выбор. А чтобы объяснить полное отсутствие излучений (хотя это, как выясним, вовсе не обязательно), нужно лишь построить полную и подробную картину электрического и магнитного полей ядра. Сама же картина в принципе очевидна, и в 1911 году тоже была очевидной.

Природа будто нарочно дала нам атом как прибор для изучения электродинамических характеристик ядра. Электрон, вращаясь в атоме, создает переменное электромагнитное поле, через которое воздействует на ядро, как на испытуемый объект, и посылает к нам в макромир сообщения о результатах воздействия в виде излучений из атома. Если излучение из атома оставалось бы равным излучению электрона, то значило бы, что ядро никак не реагирует на поле электрона и не является объектом классической электродинамики. Всё иное означает, что ядро таким объектом является. Излучение из атома есть сумма двух излучений - электрона и ядра. Одно из них известно, можно рассчитать второе. Оказалось, что атом в устойчивых состояниях не излучает вовсе, значит излучения ядра и электрона в этих случаях равны и противофазны.

Природа вложила в атом даже подсказку для недогадливых ученых: электростатическое поле электрона гасится вдали от атома электростатическим полем ядра. Посмотрите, мол, как я гашу одно поле другим таким же.

Этот «прибор» дает нам сведения лишь о внешних характеристиках ядра, но не о внутреннем его устройстве. Вы вправе полагать, что в глубинах атомных ядер и электронов действуют особые законы природы, и этим объяснять свойства атомного ядра как источника излучений. Но вне ядра и электронов, между ними внутри атома действуют те же самые законы природы, что и в макромире, ими всё объясняется, и не было оснований их оттуда «отбрасывать».

Нет и не было здесь перед классической физикой никогда не только тупиков, но даже малых затруднений. Видите сами: вопрос настолько прост, что решение  не требует ни вычислений, ни глубоких знаний, ни особой догадливости. И открывает техническим наукам путь к ядру. Но авторы учебников - ведущие физики мира - умалчивают о решении и уже 80 лет уверяют, что вопрос неразрешим. Но 80 лет назад у них не было и не могло быть для этого никаких аргументов, никто не мог сказать, что ядро не способно излучать. Не пишут этого и сегодня, излагая вопрос так, будто физики просто не задумывались о влиянии ядра на излучение из атома - в голову не приходило.

Однако здесь можно заметить и лукавство. Вопрос о том, почему не излучает атом, ученые всегда ставят в искаженной форме: «Почему электроны в атоме не излучают?», т.е. уже подменив факт: «атом не излучает» выдумкой: «электроны не излучают». Ведь прекрасно знают, что не излучает лишь атом в целом - электроны вместе с ядром, что без ядра они, двигаясь так же, всегда излучают, т.е. что причина - это ядро. Но излагают так, будто ядро заведомо не имеет значения.

В учебниках, популярных изданиях и лекциях они уверяют нас, что атом в его классическом представлении обязательно излучает, теряет энергию и разрушается. И дают тому подробные пояснения, расчеты и рисунки, где атомное ядро представлено просто заряженным шариком, не способным ни излучать, ни быть диполем, ни вообще как-либо реагировать на движущийся вокруг него электрон (например: В.Акоста, К.Кован, Б.Грэм, «Основы современной физики», М., «Просвещение», 1981 г., стр.131-134). Заряд, двигаясь вокруг шарика, не имеющего никаких свойств, конечно же, должен излучать, теряя энергию. Авторы учебников обманывают необученного читателя - подменяют сложнейший по свойствам и совсем еще не известный объект шариком с никакими свойствами.

Опираясь на представление, что ядро - просто шарик, ученые делают вывод, что электроны в атоме вообще не излучают, и утверждают это в качестве фундаментального постулата новой физики. Потом, утвердив постулат, о ядре говорят как о весьма сложном объекте, но фундамент от этого уже не меняется.

Значит, вопрос: «Не излучает ли ядро?» никогда в физике не ставился и не рассматривался, а эти авторитетные уверения не опирались и не опираются на знания о ядре или на какие-то иные знания. Скорее на пробел в знаниях. Однако, независимо от причин, мы видим факт: одна научная школа дает нам о другой ложные сведения, вводя нас в заблуждение по наиболее важному, ключевому вопросу физики прошлого.

Это первое заблуждение стало начальным звеном целой цепи заблуждений. Поскольку электроны в атоме излучают, то излучает и ядро, следовательно, микромир заполнен волновыми электромагнитными полями и источниками таких полей. Структуры микромира тогда можно изучать средствами классической физики как самоорганизующиеся электромеханические системы (которые и будут ниже описаны). Классическая физика открывает себе (и нам) доступ в микромир, электромагнитными волновыми полями и самоорганизацией объясняет в нем всё: квантовость, строение атома, связь атомов между собой, свойства размеров тел (их непостоянство), волновые свойства частиц и т.д., объясняет ясно, логично, общепонятно, без гипотез и постулатов, не опровергая законов природы и не придумывая новых полей. За классической физикой пришли бы в микромир наши профессии и промышленные технологии - уже много десятилетий тому назад.

Однако гении научной революции не нашли очевидного решения или игнорировали его, благодаря чему победили в революции и встали во главе физики. «Отбросив» законы природы, они почему-то решили, что электроны в атоме вообще не излучают. Тогда не излучает и ядро, а в устойчивом микромире полностью отсутствуют волновые электромагнитные поля, поскольку отсутствуют их источники. Классическая физика (и мы вместе с ней) лишается средства познания микромира и не может объяснять явлений, имеющих в нем место. Все явления в микромире становятся необъяснимыми, физика вынуждена признать их просто как факты и декларировать в качестве постулатов. Становятся загадкой поля и силы, удерживающие элементы микромира на своих местах и орбитах. Приходится придумывать гипотетические поля и объяснять волновые явления фантастическими волнами материи. На постулатах и гипотетических полях вырастает парадигма новой физики с ее новыми логикой и философией. Классическая школа общедоступной физики разрушается, наши «обычная» логика и здравый смысл изгоняются из микромира, утверждается монополия узкой группы людей на физику микромира, на понимание «глубинных свойств материи» и «высшую форму мышления».

Таким образом, ошибка стала причиной построения нового фундамента физики, его основанием и частью. Найдя «классическое» решение вопроса и исправив ошибку, мы возвращаем себе классическую физику, открываем обычным людям доступ к знаниям о микромире, но ставим под угрозу все эти революционные построения.

Поскольку вопрос так важен, рассмотрим его еще раз, но в более общем виде. Здесь и далее, говоря об излучениях и процессах, будем иметь в виду только периодические процессы и излучения.

Два источника излучения, согласно той же классической теории, могут гасить излучения друг друга в дальнюю зону пространства, тем более - когда находятся один внутри другого. Одно и то же излучение в дальней зоне может создаваться разными источниками излучений, и есть бесконечное множество их равно (тождественно) излучающих вариантов. Излучения двух равно излучающих источников, наложенные друг на друга в противофазе, в дальней зоне взаимно погашаются, т.к. векторы полей двух таких излучений там всюду равны и противоположно направлены. Остается лишь ближнее поле, не уносящее энергию в пространство, и содержащее лишь встречные потоки энергии от излучателя к излучателю.

Вот известный пример неизлучающей пары источников излучений. Пусть какой-либо излучатель электромагнитных волн окружен сплошным замкнутым электромагнитным экраном. Излучение во внешнее пространство не уходит. Внутренняя поверхность экрана отражает и поглощает излучение, а на ней наводится система электрических токов, которая становится вторичным источником излучений, в том числе - излучений отраженных. Этим (токами) исчерпывается роль экрана. Поэтому, если экран удалить, но сохранить эту систему токов (такой теоретический прием используют в технической электродинамике), или организовать ее каким-либо способом без экрана, и оставить тот же излучатель, то излучение всюду останется прежним, и поле будет создаваться только внутри той же области, несмотря на то, что экрана больше нет, и он не мешает движению излучений. Эта система токов излучает во внешнее пространство поле, точно равное полю излучателя и противофазное к нему, в результате чего излучение во внешнем пространстве отсутствует. Излучатель и экранирующие его токи составляют источник излучения, в пространство не излучающий. Размеры, форму и свойства экрана, а потому и систему токов, можно варьировать бесконечно, получая множество различных, но равно излучающих «в бесконечность» систем токов.

Не излучающий в пространство источник излучения может быть произвольно поделен на два, излучающих в дальнее пространство равно и противофазно.

Будем в дальнейшем иметь в виду, что источником излучения (точнее: источником энергии излучения и его причиной) является не предмет - не излучатель и не экран, а электромагнитный процесс, текущий в этом предмете, и поле излучения определяется этим процессом. Каждый предмет может нести в себе некоторое множество различных электромагнитных процессов, излучающих электромагнитные волны по-разному, подобно тому, как стальной брусок может содержать в себе множество механических (звуковых) колебаний различных частот и форм и излучать энергию этих колебаний в виде различных по тону и направленности звуков.

Очевидно, атомное ядро и обегающий его электрон также составляют неизлучающую пару излучающих объектов. А в ядре действует один из тех электромагнитных процессов, что способны своим излучением гасить излучение электрона. Можно сказать и так: излучение из ядра таково, что движущийся электрон (или электроны) полностью экранирует его. Ведь среди всего разнообразия источников излучения найдутся и такие, экранировать которые можно даже одним бегущим вокруг них зарядом.

Возникает удивление: почему эта простейшая задача так долго не была решена? Ведь есть десятки тысяч профессионалов в области электродинамики. Их не спрашивали? Так спросите! Разве профессоры и академики, из года в год повторяя вопрос: «Почему электрон не излучает?» в своих лекциях и учебниках, не видят на него ответа? Получается, что вся современная мировая физика не способна в течение века решить простейшую задачу классической электродинамики. Это невероятно. Ведь физика - это интеллектуальная элита, владеющая «высшей формой мышления», которая всему человечеству, кроме себя, ставит диагноз: «не способны к пониманию». Но, если бы решение было найдено своевременно, то не было бы ни элиты, ни ее высшей формы мышления, - хватало бы мышления «обычного».

Современная школа вела борьбу против классической и, победив, подавила и уничтожила ее. Зачем? Подавление альтернатив - способ достижения власти, единомыслия, но не истины. Результатом победы стало отлучение человеческого большинства от прогрессирующих разделов физики, т.е. побежденным оказалось общество, его «сумма технологии». Способы достижения победы также вызывают сомнения: в основе победы лежат заблуждения, пробелы в знаниях. Есть множество других элементарных сведений, которые тоже свидетельствуют в пользу классической физики и против ее оппонентов, но все они удивительным образом тоже остаются неизвестными науке.

Однако продолжим наши изыскания. Итак, наш первый вывод вытекает только из факта, логичен, не противоречит законам природы, и можно сказать, что первую задачу мы решили, причем средствами, известными электродинамике с 1903 года. Правда, можно также сказать, что решение попросту отодвинуто из атома в ядро. Но и того достаточно: классическая физика отвечает на вопрос, а вовсе не становится в тупик, и расширяет область своей компетенции в глубину атома до границ ядра.

Можно пояснить с достаточной полнотой, почему излучение из ядра именно таково, и как оно слагается. Для этого рассмотрим сначала вопрос о том, почему не излучается в пространство и не истощается энергия движений в более сложных системах микромира - в макроскопических телах, состоящих из множества атомов.

Макроскопическое тело, состоящее из множества атомов, есть сложнейшая колебательная система, которая содержит в себе множество элементов (электронов и атомных ядер), несущих заряды и диполи, способных вращаться, колебаться, прецессировать и резонировать различным образом, излучая при этом электромагнитные волны. Различные сочетания и варианты всех этих потенциально возможных в системе элементарных (локальных) колебаний составят гигантское разнообразие объемных излучающих колебательных процессов. Внутренних потерь энергии в системе нет.

Представьте себе колебательную систему бесконечной сложности, способную содержать в своем объеме бесконечное разнообразие электромагнитных колебательных процессов (систему с бесконечным разнообразием резонансов или бесконечным числом степеней свободы колебаний на каждой частоте), в которой возможен любой колебательный процесс, о каком бы мы ни заявили, создающий любое излучение. Имеется в виду, что эти процессы не уже идут в системе, а могут быть возбуждены в ней и могут продолжаться в виде свободных колебаний, пока не излучится их энергия. Из такой системы будут вообще невозможны длительные периодические излучения. И вот почему.

Если в бесконечно сложной колебательной системе без внутренних потерь энергии будет действовать какой-либо излучающий колебательный процесс, и энергия его излучений станет уходить в пространство, то в ней разовьется и другой процесс, отличный от первого, но излучающий равно с ним и в противоположной фазе, и будет гасить излучение первого. Этот второй процесс, едва зародившись и будучи как угодно малым, будет тоже излучать в пространство поле, подобное первому, но противофазное к нему, уже отчасти гася излучение первого и уменьшая мощность уходящего излучения. Уменьшение уходящей мощности говорит о том, что второй процесс поглощает энергию излучений первого. Как и все колебательные процессы, он накапливает эту энергию в себе и потому усиливается. При этом два процесса обмениваются энергией через свои излучения, причем второй, слабый процесс получает энергии больше, чем отдает, он развивается до тех пор, когда излучения двух процессов сравняются, а суммарное излучение их станет нулевым. Два процесса, излучая и принимая друг от друга энергию, составят один неизлучающий процесс. Когда внутренних потерь энергии нет, такие процессы могут длиться бесконечно. Так и объясняется с точки зрения классической физики сохранение энергии движений в системах микромира.

Любое электромагнитное излучение в пространство - это векторное поле, и мощность его может быть уменьшена путем наложения на него в пространстве другого поля - с противоположным направлением векторов (так и только так происходит отбор энергии из потока излучений, иначе нарушался бы закон сохранения энергии). Тогда поток его энергии будет отчасти повернут, направлен к источнику этого другого излучения, для которого станет источником энергии. Если второй источник излучения - процесс свободных колебаний, резонанс, то он, принимая энергию излучений, накапливает ее в себе в виде энергии этих же колебаний и усиливается, как бы пытаясь перехватить весь поток уходящей энергии. И это придает излучающим колебательным системам тенденцию к минимуму излучения. Если в системе окажется возможным еще один процесс, способный еще уменьшить излучение из нее, то и этот процесс будет развиваться за счет перехватываемой им из пространства энергии излучения. Так будет продолжаться или до полного погашения излучений, или до исчерпания возможностей системы (степеней свободы колебаний). Процессы складываются в один сложный процесс, не излучающий вовсе или излучающий в некотором смысле минимально.

Сложность реальных макроскопических тел как колебательных систем не бесконечна, в них возможен не любой процесс, поэтому в них действуют, не затухая, лишь те процессы, которым там нашлись «антиподы» - равно и противофазно излучающие процессы. Прочие же процессы излучают свою энергию и затухают. Естественно, в системах конечной сложности спектр оставшихся процессов «дырявый» - дискретный, и чем проще система, тем меньше в ней число неизлучающих процессов, а дискретность более заметна. Однако, даже атом водорода, судя по его стабильным состояниям, способен содержать целый ряд различных неизлучающих процессов, т.е. представляет собой колебательную систему достаточной для этого сложности. И мы не имеем оснований делать об атоме или о его ядре противоположные заявления.

Сложная неизлучающая колебательная система остается способной к приему энергии внешних излучений, которые возбуждают в ней новые процессы, и тоже, если излучения длительны, происходит развитие процессов, получающих энергию извне, - система как бы настраивается на прием внешней энергии. Когда внешние излучения прекратятся, новый процесс, захвативший энергию, может быть, не сможет ее излучить, если найдется ему «антипод». По этой причине (и другим) концентрация энергии в телах оказывается несравнимо большей, чем в окружающем их пустом пространстве.

Вернемся к атому.

Чтобы излучать и гасить излучение электрона, ядро должно нести в себе источник излучения - какой-то электромагнитный периодический процесс. Электроны в атоме движутся по различным орбитам с разными частотами, потому ядро должно действовать так, как действует сложная колебательная система, способная содержать в себе достаточное разнообразие колебаний, как система со множеством резонансов, например, как объемный резонатор, причем как резонатор относительно низких для его размеров частот (т.к. длины волн, излучаемых ядром, должны быть много больше размеров ядра).

В макромире (в технике) объемными резонаторами такого рода могут служить куски и капли диэлектриков и ферромагнетиков - объемные предметы любой формы из неэлектропроводного материала, электромагнитные свойства которого существенно отличаются от свойств вакуума (ферриты, пластики), или резонаторы электромеханические. Кто плохо знаком с электромагнитными резонаторами, может понимать их как подобия звуковых резонаторов. Таких, как колокол, камертон или кусок рельса. Те и другие способны нести в себе большое разнообразие колебаний, излучать энергию колебаний в окружающую среду в виде волн и принимать энергию волн из среды, накапливая ее в себе в виде энергии колебаний. Здесь важно, чтобы сам резонатор не создавал больших внутренних потерь энергии и не излучал ее уж слишком быстро, чтобы удерживал в себе или вокруг себя некоторый ее запас.

Электромеханические резонаторы отличаются материалом, в котором электромагнитные поля вызывают упругие деформации, а деформации - вновь поля, и электромагнитные процессы в нем сливаются воедино с механическими. Таков, например, кварц. Такой резонатор способен содержать в себе колебания очень низких частот и чрезвычайно медленные электромеханические волны, которые циркулируют в нем, почти полностью отражаясь от границ материала вовнутрь и частично излучаясь наружу в виде электромагнитных волн. В таком материале и вокруг него в пространстве электромагнитные волны могут двигаться на много порядков медленнее, чем в пустоте. При этом размеры резонатора ничтожно малы в сравнении с длинами волн, излучаемых им в дальнее пространство. Будем считать такой резонатор нашим лучшим приближением к ядру в его внешнем электромагнитном проявлении. А круговые волны с поляризацией материала - лучшим приближением к процессу у поверхности ядра.

Электрон, вращаясь в атоме вокруг ядра, излучает в дальнее пространство электромагнитные волны. Если в ядре может существовать колебательный процесс, который создает вдали от атома точно такое же излучение, то он, едва зародившись и будучи как угодно малым, станет излучать в пространство и отчасти гасить излучение электрона, отбирая энергию излучения в себя (а не куда-то еще) и потому усиливаясь до наступления равновесия между притоком и оттоком мощности, то есть до нуля излучения из атома. Процесс можно понимать как состоящий из множества более простых колебаний, и тогда каждая его составляющая, способная отобрать часть мощности излучения и уменьшить ее, будет развиваться за счет этой энергии до тех пор, пока не сложится процесс, который создает излучение, тождественное и противофазное излучению электрона, и потому отбирающее всю мощность его излучения. Электрон же тогда, по причине тождественности излучений, улавливает всю мощность излучения из ядра. Движущийся электрон и этот процесс обмениваются энергией излучения, не отдавая ее в пространство и составляя энергетически устойчивую систему.

Так излучение электронов, направленное, казалось бы, из атома в пространство, возбуждает, питает энергией и формирует в ядре процесс, удерживающий энергию в атоме. Процесс, естественно, волновой и круговой, причем волны вокруг ядра чрезвычайно медленные, а ядро (как и все объемные резонаторы в технике) имеет дискретное множество резонансов и потому поддерживает дискретный ряд электронных орбит. Полное отсутствие излучений из атома не обязательно. Достаточно энергетического равновесия с окружающей средой (об этом ниже).

Все это происходит в полном согласии с классической электродинамикой, а вовсе не вопреки ей. Нет и не было здесь перед классической физикой никогда ни тупиков, ни трудностей, ни нужды в постулатах. Она просто, ясно и логично объясняет явления, якобы необъяснимые в принципе. И могла объяснять это изначально. Сама же современная школа физики на ею же поставленный вопрос не отвечает и не ответит никогда, т.к. приняла факт энергетической устойчивости структур микромира в качестве одного из своих постулатов, как в принципе не имеющий объяснения. И этот шаг слабости и отчаяния лег в основу современной физики. А теоретики, не умевшие решать несложные задачи электродинамики и первыми сделавшие этот шаг, стали ее отцами и первыми гениями, победителями классической электродинамики.

Мы сделали здесь вывод о том, что атомное ядро (да и все иные объекты микромира) имеет способность быть сложной колебательной системой, неким подобием резонатора, т.е. нести в себе во множестве колебательные процессы, способные излучать и принимать энергию в виде электромагнитных волн. К этому есть следующие основания.

Во-первых, способность атомного ядра к резонансам известна. Нет сомнений и в том, что изучено еще не все разнообразие колебательных свойств ядра.

Во-вторых, способность быть резонатором, т.е. содержать в себе какие-либо электромагнитные колебания, имеют в макромире все предметы, отличные от окружающей среды по электромагнитным свойствам, когда в них достаточно малы потери энергии. Классическая физика не делает принципиальных различий между микромиром и макромиром, от единства законов природы в них она не отрекалась и не выделяет элементы микромира из общего ряда предметов.

В-третьих, механизм сохранения энергии движений в микромире предположительно един - как для тел, так и для отдельных атомов.

И, наконец, в-четвертых: лишь этими свойствами ядра удается объяснить, почему же атом не излучает, впервые не противореча при этом ни законам природы, ни логике, ни фактам.

Этот же вывод подтверждается всем множеством экспериментов, в которых элементы микромира проявляют волновые свойства. Микроскопическая колебательная система, содержащая электромагнитные колебания и излучающая волновое поле, естественно, проявится в экспериментах как «частица-волна». И вряд ли возможно построить в рамках логики и здравого смысла какое-то иное ее образное представление.

Мы не знаем, что такое атомное ядро и что у него внутри. Но вполне можем согласиться с представлением о ядре как капле жидкости - жидкости поляризованной, находящейся в полях, стянутой воедино какими-то силами и потому способной к электромеханическим колебаниям. И ничто не мешает нам теперь рассматривать ядро и прочие объекты микромира в их внешних проявлениях (только во внешних проявлениях) как электромагнитные колебательные системы, как резонаторы, аналогичные резонаторам из мира техники, но без потерь энергии и, может быть, более сложные. Со всеми вытекающими отсюда следствиями. И мы, обычные люди, «не способные к пониманию глубинных свойств материи», можем понимать своим обыкновенным умом, что «частица-волна» современной физики - это какая-то колебательная система, своеобразный резонатор, способный нести (и не нести) колебания и волны. Этого достаточно для понимания с позиций классической физики всех проявлений частицами микромира волновых свойств.

Современная физика принимает волновые свойства материи как факт, объяснить их не способна, но обвиняет в такой неспособности классическую…

 

(ВНИМАНИЕ! Выше приведено начало работы)

Скачать полный текст в формате PDF

 

© Шляпников А.А., 1999

 


Количество просмотров: 99