( см. Фундаментальные законы и теории в интерпретации новой модели атома)

В настоящее время три фактора мешают более реально понять и оценить причинно-следственные связи в наблюдаемых и исследуемых процессах, как "старых" (фотоэффект и т.д.), так и "новых" (сверхтекучесть и т.п.):

• использование УСТАРЕВШЕЙ электронной ядерной МОДЕЛИ АТОМА;
• предположение о НЕИЗМЕННОСТИ СТРУКТУРЫ АТОМА, которое во многом следует из применяемой ядерной модели атома;
• ИГНОРИРОВАНИЕ (и даже отрицание существования) СРЕДЫ и ее влияния на физические процессы.

1. Никто не станет отрицать, что со временем научные теории и модели устаревают. Наступает момент, когда требуется их пересмотреть, так как заложенные в них гипотезы и предположения оказываются или ошибочными, или не отвечают более глубоким и более широким исследованиям. Так, ядерная модель атома уже не отвечает возросшим знаниям о физических явлениях, объяснения которых на базе этой модели слишком сложны и далеко не всегда соответствуют реально происходящим процессам.

Каждая теория или модель содержит "зерно", которое дает ей возможность существовать какое-то время в качестве "истинной" теории или модели. Как правило, это "зерно" базируется на опытных данных и подтверждается экспериментами. Повторим еще раз. Слабость любой теории (модели) - в заложенных в нее гипотезах и предположениях. Сила любой теории (модели) - в результатах опыта, на которые она опирается. Обратим внимание - в результатах опыта, а не в объяснениях причин появления этих результатов. Объяснения могут быть ложными.

В чем сила и слабость ядерной модели атома? Что именно в ядерной модели в какой-то степени соответствует опытным данным?

Соответствует опытным данным условное деление структуры атома на ядро и оболочку. Тем самым предполагается неравномерное распределение плотности в атоме, неравномерное распределение частиц, входящих в атом. Существование более плотного ЯДРА в атоме подтверждается опытными данными (опыты Резерфорда). Можно согласиться (разве что, кроме процентов), что "почти вся масса атома (не менее 99,95%) сосредоточена в ядре" [5,с.51].

В ядерной модели предполагается, что "атом состоит из положительно заряженного ядра", что "ядро состоит из "тяжелых" протонов и нейтронов" [5]. Предположение о СОСТАВЕ ЯДРА остается в силе, так как в настоящее время не имеется опытных данных, противоречащих этому или опровергающих это.

Предположение о СОСТАВЕ ОБОЛОЧКИ атома является одним из слабых мест в ядерной модели. В ней предполагается, что ядро атома окружено электронами, т.е. оболочка атома состоит только из электронов.

Между тем, химические реакции свидетельствуют о том, что оболочки атомов химических элементов содержат и водородные атомы (точнее, ядра атома водорода).

В химических реакциях изменения происходят в основном в оболочке атома.

Превращение одних элементов в другие в химических реакциях происходит за счет обмена протонами (а не электронами), которые находятся в оболочке. В процессе химических реакций водородные ядра, расположенные в оболочке, могут отделяться от атомов одних элементов и присоединяться к атомам других элементов. Вот почему в процессе химических реакций может, например, выделяться свободный водород, образовываться группа ОН, вещества NН₃, NH₄, углеводородные соединения С_nН_n и другие элементы. То есть, к оболочке атома кислорода, азота, углерода и т.д. могут присоединяться водородные атомы, образуя при этом новые вещества (элементы) с новыми свойствами.

Итак, в ядерной модели атома подтверждаются или не опровергаются опытами предположения:

• О неравномерном распределении частиц в атоме, следовательно, об условном делении структуры атома на ядро и оболочку;
• О составе ядра атома (протоны, нейтроны).

Предположение, что оболочка атома состоит только из электронов, противоречит явлениям, имеющим место в химических реакциях, в которых, как правило, ядро атома не затрагивается, а между тем происходит перемещение водородных атомов (а не электронов) из атомов одних химических элементов в атомы других элементов. Процессы, происходящие в химических реакциях, свидетельствуют о том, что оболочка атома химического элемента (как и его ядро) содержит водородные ядра (протоны, протий).

Структура атома в целом была принята по аналогии со структурой Солнечной системы: ядро - Солнце, оболочка - вращающиеся вокруг Солнца планеты. Такое предположение воспринималось в то время (первая четверть XX века [5]) как само собой разумеющееся, без проверки соответствия этой аналогии реальной структуре атома.

Это стало еще одним слабым местом в ядерной модели атома. Физики не пожелали отказаться от этой аналогии даже после того, как выяснилось, что построение и представление в соответствии с этой моделью атомов химических элементов (кроме водорода) сопряжено с огромными трудностями, которые в какой-то степени были решены только с появлением быстродействующих ЭВМ.

Между тем, законы природы просты и экономны. Все, что сложно, как правило, не соответствует реальности и свидетельствует об отсутствии необходимых знаний, об ошибочности принятых теорий и/или моделей и заложенных в них гипотез и предположений.

Модель атома, копирующая структуру Солнечной системы, статична. Она не предполагает изменения структуры атома при изменении внешних условий (давления, температуры и т.п.). Трудно представить, как изменяется эта структура атома, как она может измениться, например, при переходе металла из твердого состояния в жидкое, из жидкого - в газообразное. Ведь видимое изменение состояния металла с большой вероятностью связано со структурными изменениями его атомов. Изменениями весьма существенными и в количественном, и в качественном отношении. Принятая модель атома (ядро и вращающиеся вокруг него электроны) не отвечает на вопрос, как изменяется структура атома в момент изменения его агрегатного состояния. Не отвечает и на другие вопросы, связанные с изменением внешних условий.

2. Предположение о НЕИЗМЕНЯЕМОСТИ СТРУКТУРЫ АТОМА, на котором базировались объяснения (трактовки) результатов эксперимента до и после принятия ядерной модели атома, привело к тому, что в изучаемых физических явлениях не учитывались структурные изменения атома. Не рассматривалась даже возможность таких изменений в тех процессах, где эти изменения были существенными, и ими нельзя было пренебрегать, так как наблюдаемые эффекты определялись именно этими изменениями. Например, изменение агрегатного состояния веществ, сверхпроводимость, опыты Франка-Герца, расщепление спектральных линий и термов и т.д.

Естественно, что объяснения опытов, выводы из них были ошибочными в тех случаях, где требовалось учитывать структурные изменения атомов.

Например, считается, что в опытах Франка и Герца на кривой I=I(v) "максимумы и минимумы свидетельствуют о дискретном характере энергетических уровней атома" [5,с.82]. Между тем, опыты Франка и Герца не подтверждают ни наличие, ни дискретность энергетических уровней (хотя они и существуют). Они лишь фиксируют значения напряжений, при которых начинаются (от максимума) и заканчиваются (минимумы) структурные изменения в атомах паров ртути (объяснение опытов Франка и Герца см. Книга 2).

3. Все физические процессы происходят в какой-то среде. Среда существует всегда. Материальное тело в соответствии с величиной своего магнитного поля и величинами электрических потоков формирует около себя структуру окружающей среды. В Солнечной системе несколько материальных тел. Каждое из них формирует среду. Следовательно, в Солнечной системе имеется несколько сред. Так, магнитное поле Земли формирует структуру воздушной среды в околоземном пространстве, среды, состоящей из атомов азота, кислорода и других элементов. Все процессы (механические, физические, химические и т.п.) протекают в этой среде. Отрицать ее существование бессмысленно.

Земля является частью Солнечной системы. Магнитные поля Солнца и планет Солнечной системы также формируют структуру среды, которая в околоземном пространстве образует так называемый вакуум, тонкую среду. Искусственно вакуум получается на Земле путем откачивания из ограниченного объема атомов воздушной среды. Структура оставшейся среды формируется магнитным полем Солнца (в основном). Вакуум - это не "пустое пространство", как утверждается в [6,с.382]. Вакуум - это среда, состоящая из частиц. Ошибочна позиция: "Мы говорим о вакууме, демонстрируя тем самым отсутствие интереса к среде, в которой происходит распространение волн" [6].

Подчеркнем еще раз, что каждое понятие (слово) появляется как отражение реальности из того, с чем сталкиваются специалисты в экспериментах, в опытах.

Отказ от уже принятых (используемых) понятий не ведет к исчезновению тех реальностей, на базе которых возникли (появились) эти понятия. Так отказ от понятий "среда", "эфир" не ведет к исчезновению среды и ее влияния на земные (космические) процессы. Именно поэтому отказ от одних слов ("среда", "эфир") сопровождается появлением других слов и понятий, которые используются вместо старых. Так, вместо слов "среда", "эфир", вводится понятие "физический вакуум": "Вакууму присущи многие физические свойства, и он может находиться в различных состояниях. Поэтому он получил почетное название "физического вакуума"" [5,с.277]. В конце концов приходится возвращаться к привычному понятию "среда". Так в [5,с.98]: "Пространство, в котором распространяется волна де Бройля, условимся называть средой".

Почему произошел отказ от некоторых привычных понятий?

В XIX веке для физиков [6,с.382] "было естественным желание понять электромагнетизм в рамках механических моделей... Механическая теория эфира вызвала, однако, серьезные возражения принципиального характера... Сегодня механический эфир изгнан из физики"... Из другого источника [5,с.91]: "Классическая физика, созданная при изучении макроскопических явлений, столкнулась с принципиальными трудностями, когда ее стали применять к атомам, молекулам и вообще к явлениям микромира".

Итак, классическая физика, использующая "механические" модели (теории) и применяемая к явлениям в макромире, не подходила для объяснения явлений, с которыми столкнулись физики при изучении микромира.

ЧТО НАДО БЫЛО ДЕЛАТЬ?

Необходимо было ПЕРЕСМОТРЕТЬ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ (гипотезы), при которых исследовались явления макромира и создавались "механические" теории, и оценить, насколько они (предположения) отвечают явлениям, происходящим в микромире. Вместо этого начался пересмотр используемых понятий, таких как "эфир", "сила", "энергия", "масса" и других. Пересмотр привел к отказу от использования одних понятий (например, "в квантовой механике понятие силы не используется" [5,с.144]) и к изменению смыслового значения других.

Где пролегает граница между макро- и микромиром?

"Классический предел" [6,с.230] наступает в тех случаях (в тех задачах) и/или в тот момент, когда в исследуемых физических процессах недопустимо пренебрегать изменением структуры атомов и частиц, воздействием окружающей среды и структурными изменениями в самой среде.

КАКИЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ, ПРИНЯТЫЕ В МАКРОМИРЕ, НЕ ВЫПОЛНЯЮТСЯ В МИКРОМИРЕ?

Далеко не все предположения (гипотезы, постулаты), которые закладывались в основу исследований макротел (макросистем), могли быть перенесены на исследования в микромире. В большинстве случаев предположения, которые выполняются при изучении макротел, не имеют места, не действуют в микромире. Следовательно, от них надо было отказываться.

Каковы основные предположения, на основе которых создавались "классические" теории?

• Во многих задачах рассматриваемая система предполагалась замкнутой, изолированной от внешних воздействий. То есть, пренебрегали обменом энергией с окружающей средой и исследовали физические процессы внутри системы.
     Это предположение не всегда выполняется даже для макросистем и никогда не выполняется в микромире.
• Как следствие из первого предположения считалось, что внутреннее состояние изучаемой макросистемы не зависит от внешних воздействий или изменениями ее внутреннего состояния от внешних воздействий можно пренебречь. То есть предполагалось, что внутреннее состояние подчиняется процессам, происходящим только внутри системы, и зависит только от них.
     Для микрочастиц это предположение чаще не выполняется, так как для микромира существенным является обмен энергией с окружающей средой и зависимость внутреннего состояния от изменения параметров внешней среды.
• Во всех задачах для макротел предполагалось, что структура атомов (молекул), из которых состоят макротела и среда, не изменяется. Т.е., в исследуемых процессах макромира никогда не предполагалось как изменение структуры атома в исследуемом объекте, так и изменение структуры среды, в которой объект существовал.
     В отличие от макромира микромир характеризуется большой изменчивостью своей структуры. Процессы превращения одних частиц в другие, сопровождающиеся изменением структуры и массы, происходят в микромире непрерывно. Они охватывают как объект исследования физиков - атомы, микрочастицы, - так и частицы, составляющие межатомную и внутриатомную среду. Все процессы в микромире протекают с изменением структуры и массы, вовлекаемых в данный процесс объектов исследования (частиц, атомов) и среды их обитания.
     ПРЕДПОЛОЖЕНИЕ О НЕИЗМЕННОСТИ СТРУКТУРЫ В МИКРОМИРЕ НЕПРИЕМЛЕМО, так как противоречит сущности происходящих в нем процессов.
• Должны отличаться принимаемые предположения и в случае изучения движения макротел и микрочастиц в среде.
     Макротело движется в воздушной среде и, следовательно, взаимодействует с ней, с макросредой.

В большинстве задач ПРИ ДВИЖЕНИИ МАКРОТЕЛ в среде:

• предполагается, что размеры макротела намного превышают размеры частиц среды;
• из-за отсутствия или незначительного обмена энергией (тепловыми частицами) с окружающей средой движение макротела в среде рассматривается как движение твердого тела, т.е. предполагается, что линейные размеры (объем) его не изменяются или их изменениями можно пренебречь;
• внутреннее состояние макротела зависит только от внутренних процессов и не меняется при внешнем воздействии, т.е. предполагается, что внутреннее состояние макротела защищено от внешних воздействий;
• макротело действует на среду "механически": давлением на среду за счет скорости (энергии, импульса), вызывая колебания в воздушной среде (макросреде) связанных между собой частиц среды, т.е. вызывая образование "механических" волн в макросреде;
• среда оказывает сопротивление движению макротела, так как движение его нарушает структуру среды, а магнитные поля материальных объектов, которые формируют эту среду, стремятся ее восстановить.

Все предположения макромира, за исключением последнего (среда оказывает сопротивление движению в ней), В МИКРОМИРЕ НЕ ВЫПОЛНЯЮТСЯ.

В отличие от макромира движение микрочастиц происходит в тонкой среде околоземного пространства, и они взаимодействуют с ней, а не с воздушной средой.

При движении в тонкой среде размеры микрочастицы могут быть больше, меньше и примерно одного порядка с частицами среды. Это означает, что микрочастица не всегда достаточно защищена от действия сил со стороны поля (среды), в котором происходит ее движение. Микрочастица может быть поглощена средой или подвергнуться распаду на другие частицы, т.е. ее траектория может оборваться, и сама она может "исчезнуть" в момент, когда ее скорость будет близка к нулю.

Движение микрочастицы в среде чаще всего нельзя рассматривать как движение твердого тела, так как размеры микрочастицы изменяются, пульсируют в процессе поглощения и излучения микрочастицей тепловых частиц из тонкой среды. И, как следствие из этого, внутреннее состояние (величины магнитного, электрического полей и т.п.) микрочастицы при движении в среде непрерывно меняется.

Взаимодействие микрочастицы со средой при движении двоякое. С одной стороны микрочастица оказывает "механическое" действие (давление) на тонкую среду за счет скорости (энергии, импульса). С другой она является фактором возмущения тонкой среды вследствие пульсации размеров самой частицы. Изменение размеров частицы генерирует в тонкой среде волны уплотнения и разрежения, приводящие к изменению в ней (в тонкой среде) давления, плотности и температуры.

Чем отличается распространение волн в макросреде и в тонкой среде?

В классической физике предполагается, что образование и распространение волн происходит без изменения структуры частиц среды, где волны образуются. "Механической" волне присуще наличие амплитуды, значительно превышающей размеры частиц среды. Волна объемная.

В тонкой среде, в космическом пространстве распространение волн происходит главным образом за счет структурных изменений частиц среды, за счет превращения их в более легкие или более тяжелые частицы и сопровождаются одновременно изменениями параметров тепловых потоков и давления в среде. Величина амплитуды волн уплотнения и разрежения в отличие от "механических" волн соизмерима с размерами частиц среды. Волна плоская.

"Механические" волны образуются и распространяются в околоземном пространстве в воздушной среде, формируемой магнитным полем Земли. Волны уплотнения и разрежения в околоземном пространстве распространяются в тонкой среде, создаваемой магнитным полем Солнца.

"Механические" волны распространяются в воздушной среде без изменения структур атомов воздушной среды. Волны уплотнения и разрежения образуются и распространяются в тонкой среде за счет структурных изменений частиц тонкой среды. А так как тонкая среда заполняет внутриатомное и межатомное пространство как в атмосфере Земли, так и в веществах, то, например, колебательные процессы в этой среде внутри какого-либо вещества могут беспрепятственно распространяться по этой среде в атмосфере Земли, выходя за пределы вещества. К примеру, именно так распространяются радиосигналы. При этом воздушная среда (макросреда) Земли может не воспринимать эти возмущения, т.е. колебательные процессы в тонкой среде не всегда вызывают колебания макросреды или этими колебаниями можно пренебречь.

Каковы выводы из выше сказанного?

Во-первых, предположение об изолированности от внешних воздействий изучаемых систем в тонких средах не выполняется.

Во-вторых (не по значимости, а по порядку), из сказанного следует, что при некоторых условиях физические процессы в разных средах (в средах, формируемых магнитными полями разных материальных объектов) могут протекать более или менее независимо друг от друга, следовательно, по количественным законам, характерным только для них (только для каждой среды). Это означает, что классические теории разработаны и действуют в основном для процессов, происходящих в воздушной среде (макросреде). Процессы в тонкой среде могут подчиняться и подчиняются другим количественным законам, и для них требуется создание (и они были отчасти созданы) новых (отличных от классических) теорий, например, КВАНТОВЫХ (оптики, физики, механики и т.п.).

Но для новых теорий нужна и новая модель атома (не электронная ядерная). Автор предлагает эту новую модель атома - "Модель атома ХХ1 века" (см. Книга 1).

Новая модель атома предполагает изменение структуры атома во всех химических, физических и других процессах (начиная с процесса растворения), допускает превращение одних атомов в другие, учитывает влияние среды и изменение структуры частиц среды в исследуемых явлениях.

Структуры всех атомов (от водорода до самых тяжелых), изменение структур в технологических, физических процессах, в химических и других реакциях в новой модели атома легко воспроизводятся. Структуры атомов можно увидеть (см. Книга 1).

Только при использовании новой модели атома возможно создание принципиально новых технологий в макро- и микромире с наименьшими энергетическими затратами.

6. Вихман Э. Квантовая физика/ Пер. с англ. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1974.416с., ил.

С. Гарина
06.11.2010