Фролов Виталий Петрович
Московское общество испытателей природы.
Релятивистская квантовая теория как фундамент современной физики никуда не годится. П.Дирак
Аннотация: Причина неопределённостей квантовой механики – нестрогость
резонанса между электромагнитными волнами, генерируемыми элементарными зарядами, и их ор вращениями. Причина целостности фотона – резонанс между его соседними волнами. Саморезонансом волн фотона формируется модель элементарных частиц. Волна де Бройля – результат интерференции волн движущихся вихрей, изменённых эффектом Доплера. Атом водорода и нейтрон – варианты резонанса волн Максвелла с волнами де Бройля электрона орбитального и электрона «внутриядерного».
Ключевые слова: электрон, орбита, сила, модель, частица, резонанс, вихрь, атом, ядро, нейтрон, мини-водород.
Известно, что многие из известных физиков прошлого века были против возведения неопределённостей в решениях уравнений квантовой механики в ранг объективных законов природы [1]. Даже сам Шредингер в 1952 году написал: «…Поскольку промежуточные состояния для данной теории – тема запретная, то не остаётся ничего иного, как считать переход мгновенным; однако, с другой стороны, излучение когерентного цуга волн длиною в метр-полтора, который вполне наблюдаем при помощи обычного интерферометра, подразумевает, что на это понадобится соответствующий интервал времени, приходящийся как раз между двумя состояниями. ….» [2]. Это замечание отца квантовой механики позволяет продолжить и конкретизировать идею Бора о соблюдении законов классической физики электронами, «пребывающими» в промежуточных состояниях. В то же время само существование атомов и молекул как динамически устойчивых структур из элементарных частиц, этим законам противоречит.
В наиболее внятных решениях уравнений квантовой механики содержатся упоминания об ЭМ резонансе как причине этого противоречия. Физическая Энциклопедия определяет резонанс как частотно-избирательный отклик колебательной системы на периодическое воздействие, при котором происходит резкое возрастание амплитуды стационарных колебаний. Если система имеет несколько степеней свободы, то резонансные частоты это те, которые совпадают с частотами собственных колебаний системы. Наглядность резонансных явлений «разрешает» проводить детальные описания процессов, происходящих в мире атомов и молекул, оставаясь в рамках классической физики. Попробуем реализовать это «разрешение»: Например, очевидно, что начинаться излучение орбитального электрона должно в момент разрыва резонанса ЭМ волны (всегда одной), непрерывно генерируемой им по Максвеллу, с целым числом его же волн де Бройля, а заканчиваться – в момент возникновения резонанса волны Максвелла, с меньшим числом волн де Бройля. А, поскольку (в рамках классической физики) частота излучения электрона всегда совпадает с частотой его вращения по орбите, то излучение цуга волн, сгенерированного в процессе перехода, должно быть немонохроматичным – начинаться с меньшей частоты, а заканчиваться большей. При этом часть волны, уже «сорвавшаяся» с орбиты и удаляющаяся от неё со скоростью света, тянет за собой ту, которая ещё генерируется на орбите, силой резонанса с ней. Очевидно, что именно резонанс между соседними волнами фотонов и формирует их целостность и «игольчатость» (термин Эйнштейна).
Приведённое объяснение причины целостности фотонов подводит к мысли о возможности реализации идеи устройства элементарных частиц из волн (ЭМ) излучения, заложенной равенством
hυ = m0c2. (1)
Эта идея может быть реализована, если обеспечить контакты между началами и концами каждой отдельной волны фотона в надежде на появление силы резонансной связи между этими волнами. При этом каждая волна (длиной (λ)) окажется движущейся (со скоростью света!) по круговой траектории радиусом (r=λ/2π), на котором
«разрешающем» фотону массой «покоя» (m0=hυ/c2) удерживаться на круговой траектории в форме вихря, в котором его волны оказываются в «саморезонансе». Для реализации этого «разрешения» необходима сила, способная удерживать на такой (почти круговой) траектории волны фотона. Оценим величину этой силы с помощью школьной формулы (F=mv2/r), которую обобщим на все волны фотона «массой» (m0), движущегося только со скоростью света, – т.е. запишем эту силу как (F=mc2/r). Равенство (1) позволяет представить эту силу в виде (F=hυ/r), в котором (υ=с/λ) – «средняя эффективная» частота волн фотона. При этом выражение для требуемой силы превращается в (F=Ћc/r2), а константа Дирака – (α=e2/Ћc) позволяет заменить (Ћc) в нём на (e2/α). Получившееся выражение:
F = e2/αr2, (2) оказалось при подстановке в него радиуса протона, как раз численным значением сил, удерживающих вместе нуклоны атомных ядер. Т.е. сила, способная удерживать ЭМ излучение вокруг неподвижной точки, реально существует, и взаимодействие, называемое сильным, можно считать частным случаем (резонансом) ЭМ. Резонансная причина сильного взаимодействия снимает нужду в π-мезонах, подробности поведения которых в атомных ядрах скрыты неопределённостями квантовой механики.
Обобщённый характер вывода выражения (2) из равенства (1), удовлетворяющего закону сохранения энергии, стимулирует попытку моделирования в виде вихрей ЭМ поля и электроны. С точки зрения применимости этого выражения к электронам их радиус должен быть на порядок больше размеров атомных ядер, из которых они вылетают при бета-распаде. Из-за этого радиус электронов (r=ћ/mc), экспериментально подтверждённый в 1920 году Комптоном по сечению их выбивания с орбит атомов бора и бериллия рентгеновским излучением [3], не признаётся реальным. Кроме того, применимость этого выражения к размерам и электрона подтверждается равенством полной энергии поля элементарного заряда интегралу по (r) именно от комптоновских радиусов (r) этих (элементарных!) частиц до бесконечности их энергиям-массам покоя (m0c2).
Сейчас основной причиной непризнания комптоновского размера электрона истинным считается его точечность, «регистрируемая» в экспериментах на ускорителях и при бета-распаде. Разберёмся с этими противоречиями в представлениях об электроне с точки зрения вихревой модели частиц [4], в которой правилам классической физики должна подчиняться каждая волна вихря. Очевидно, что при движении центра масс такого вихря со скоростью (v), эффект Доплера изменяет частоты его ЭМ волн в разных местах по-разному. – В тех местах, где направления вращений волн близки к направлению движения центра массы вихря, волны укорачиваются. А поскольку устойчивость вихревой модели электрона требует исполнения условия саморезонанса её волн (r=λ/2π) в каждой точке траектории их движения – в этих точках радиусы вращения волн уменьшаются, к этому месту смещается центр массы вихря, и от него с наибольшей густотой исходят силовые линии электрического поля. На противоположной стороне вихря всё наоборот – волны там удлиняются, увеличивая радиус своего вращения вокруг центра его массы. В результате вихревая модель движущегося электрона становится «похожей» на хвостатую комету, летящую боком. Очевидно, что все приборы реагируют на центр масс всех частиц и на область наибольшей плотности их электрического поля, т.е. на «головку кометы» как на точку, «размер» которой и принимается за размер частицы. Так что истинный размер «неподвижного» электрона всё же комптоновский.
Волны движущегося электрона-вихря, изменённые эффектом Доплера антисимметрично по отношению к направлению его движения, способны друг с другом взаимодействовать – интерферировать, создавая вокруг него пакет фазовых волн. Частоты волн в этом пакете равны полуразности частот «налагаемых» волн [5]. Очевидно, что наиболее заметной в этом пакете будет та, частота которой равна полуразности максимальной – (υ0/(1-v/c)) и минимальной – (υ0/((1+v/c)) из доплеровских частот – (υb.max=mvc/h). Длина этой волны
λ=с/υb.max = h/mv (3) Это выражение получено де Бройлем с привлечением – представлений о фазовых волнах, резонанс которых с волнами, генерируемыми на орбитах атомов по Максвеллу, и является причиной устойчивости электронных орбит в атомах. И очевидно, что равенство центробежной силы (mv2/R), действующей на массу движущегося электрона, силе кулоновской (e2/R2) непрерывно «поддерживается» силой ЭМ резонанса – (±Frеz), которая компенсирует отклонения от этого равенства, вызываемые случайными – фоновыми воздействиями. Этот резонанс способен играть роль скрытого параметра квантовой механики, «скрывающего» истинную причину существования стационарных орбит внутриатомных электронов. Такое (динамическое) равенство сил можно быть записать как
mv2/R=e2/R2 ± Frеz. (3) Резонансную силу представим здесь в виде (Frеz= ±Mv2/R), где (М=mv/с) – условная «масса покоя» волны де Бройля – также электромагнитная по своей природе, и потому удовлетворяющая выражению (1). Максимальная сила, стабилизирующая орбиты электрона, предстаёт здесь как (Frеz=±mv3/Rc). Подстановка в равенство (3) этого выражения для силы, а также радиусов электронных орбит, задаваемых формулой Бора-де Бройля (R=nЋ/mv); замена (е2) на (ɑħс) и деление обеих частей равенства на скорость света (с), его упрощает и приводит к приведённому квадратному уравнению:
v/с=ɑ/n ±v2/c2=0, (4) решения которого:
v/c=1/2±(1/4-αn)1/2 (5)
cо знаком минус перед корнем определяют скорости (v/c) электрона на всех (n) стационарных орбитах атома водорода. Частоты вращения электрона по этим орбитам, отличаются от расчётов по формуле Бора – (υ=me4/2πn3Ћ3) в четвёртом знаке, но лучше согласуются с табличными [6] значениями.
Неожиданным следствием из этого уравнения оказалась возможность существования физического смысла его решений и со знаком «плюс» перед корнем. Этим решениям соответствуют релятивистские скорости движения электрона вокруг протона по также стационарным «орбитам». Радиусы этих орбит вызывают представление о нейтроне как о мини-водороде. Реальность такого представления нейтрона подтверждается его поляризуемостью – присутствием положительного заряда в центре и отрицательного – вблизи «внешней» границы ([физическая энциклопедия]). При таком (мини-водородном) «устройстве» нейтронов внутриядерных, их электроны, скорее всего, обобществлены – движутся с субсветовыми скоростями по траекториям, огибающим несколько протонов. Получившейся протонно-электронной моделью атомных ядер, их бета-распад объясняется случайным нарушением согласованности движений там электронов, а не «работой» бозонов Хиггса, на «поиски» которых потрачено много времени и средств.
Релятивистские скорости электронов на орбитах мини-водорода (при малых (n)), увеличивают их массы примерно в восемь раз, тогда как реальный нейтрон «тяжелее» протона всего на (2,5me). Легко убедиться в том, что «избыточная» масса мини-водорода компенсируется учётом спин-спинового взаимодействия электрона и протона в нём. (Сравните энергию орто-пара перехода электрона на боровской орбите (R=5.3 10-9 см) атома водорода, равную энергии ЭМ волны длиной в 21 см (υ≈1,5109гц), с энергией аналогичного перехода на орбите мини-водорода (r≈10-13см)!). Подтверждением правильности мини-водородной модели нейтрона и «присутствия» электронов внутри атомных ядер может служить (кроме самого факта бета-распада), объяснение зависимости частоты прецессии ядер даже тяжёлых элементов во внешнем магнитном поле от валентного состояния элементов. Эта зависимость надёжно регистрируется приборами ядерного магнитного резонанса высокого разрешения, и уверенно объясняется только наличием у внутриядерных электронов разреженного «хвоста», который из ядер «высовывается» и взаимодействует с электронами орбитальными – даже валентными – самыми далёкими от атомного ядра [7].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Льоцци Марио, История физики, М. Мир, с. 398 – 420, (1970).
2. Шредингер Э. Избранные труды по квантовой механике, М., Наука, с. 264, (1976)
3. Льоцци Марио, История физики, М. Мир, с. 358, (1970).
4. Фролов В.П. Электромагнитный резонанс как причина устойчивости элементов вещества, ж. Физическая мысль России. №1, с.70 – 72. (2005)
5. Фролов В.П. Динамическая модель элементарного заряда и его поля, ж. Изобретательство, №9, с.27 – 31, (2009).
6. А.И. Зайдель, В.К. Прокофьев, С.М. Райский, «Таблица спектральных линий», изд. ФМ, литературы,1962 г.
7. Д. Бом «Причинность и случайность в современной физике с.120, М. Наука, 1959), и Физическая Энциклопедия (Ядерный магнитный резонанс)