§ 9 -15 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВЕЩЕСТВА СО СВЕТОМ
П. 8-15-1. Ещё раз о квантовом атоме Бора. Несмотря на громадные трудности, физики и химики пришли к согласию и создали таблицу химических веществ по их химическим свойствам, полностью согласованную со строением энергетических электронных оболочек атомов. Создание квантовой теории этих оболочек дано выше в описаниях Линднера, с моими комментариями. Но всё не так просто, и я вынужден дополнительно показать ещё одно описание взаимодействия атома со светом данное Э.Н. Рамсденом в книге «Начала современной химии».
Рамсден пишет о том же, что написано выше Линднером, только подробнее: «Первая попытка построения неклассической теории атома была предпринята датским физиком Нильсом Бором в 1913 году. В основе лежала идея связать в единое целое эмпирические закономерности линейчатых спектров, ядерную модель Резерфорда и квантовый характер поглощения и излучения света, подтверждённый обширными экспериментами. Бор опирался на квантовую теорию, предложенную Планком в 1900 году, согласно которой энергия может поглощаться или излучаться только определёнными порциями – квантами».
«Бор предположил, что энергия электрона, «движущегося вокруг ядра» должна быть квантована, а также, что энергия электрона, движущегося по разным орбитам разная, чем больше орбита, тем больше должна быть энергия электрона». «Но самое главное – Бор предположил, что и радиусы орбит должны быть квантованы»!
«При движении по одной из таких орбит электрон не излучает энергию. Чтобы переместится на более удалённую от ядра орбиту, электрон должен поглотить энергию, которая компенсирует работу по преодолению электроном силы притяжения. Если атом поглотит квант энергии, то электрон сможет перейти с одной из внутренних орбит на внешнюю».
"Спектр испускания возникает, если электроны, которые ранее были возбуждены и находятся на более высокой орбите, «падают обратно», на орбиты с меньшей энергией. Электроны отдают энергию, испуская её с частотой, определяемой уравнением Планка. Бор приписал орбитам квантовые числа".
«В теории Бора не содержалось отказа от классической физики, но его постулаты дополнялись некоторыми ограничениями возможных состояний электронов в атоме.
Первый постулат – существуют стационарные состояния атома, находясь в которых он не излучает энергию.
Второй постулат Бора – «правило частот» устанавливает что: при переходе атома из одного состояния в другое испускается или поглощается один квант энергии».
§ 9-16. К проблеме поглощения и излучения
света атомом
Далее Рамсден пишет: "Бор предположил, что энергия электрона и орбита электрона должны быть квантованы. Энергия, необходимая электрону для движения по заданной орбите, зависит от радиуса этой орбиты. Для движения по орбите удаленной от ядра требуется больше энергии, чем для движения по орбите, близкой к ядру. При движении по одной из таких орбит электрон не излучает энергии".
"Спектр поглощения возникает, при поглощении атомом кванта световой энергии, тогда электрон может перейти с одной из внутренних орбит с энергией Е1 на внешнюю орбиту с энергией Е2. Для этого поглощаемый свет должен иметь частоту - ν, определяемую уравнением Планка: h·ν = E2 - E1".
"Спектр испускания возникает, если электроны, которые ранее были возбуждены, «падают обратно» на «орбиты с меньшей энергией». Электроны отдают свою энергию, испуская её в виде светового излучения с частотой определяемой уравнением Планка".
Такое интересное описание взаимодействия света и атомов, дано во всех книгах и учебниках по физике. Там чёрным по белому написано, что электрон, поглощая квант энергии, на самом деле поглощает свет определенной частоты, отдавая квант энергии, излучает свет определенной частоты.
Как квант энергии становится светом определенной частоты и наоборот, свет определённой частоты становится квантом энергии науке не известно. Проблема до сих пор не сдвинувшаяся с места, ещё и потому, что физики согласились определять свет, как частицу – «фотон». Естественно, что в работе Бора никаких «фотонов» в тексте не было, речь шла только о квантах энергии.
Фотоны стали вставлять во все тексты о квантах и свете, только со второй половины XX века, после исследовательских работ Комптона. В них электромагнитное излучение вело себя как частицы вещества. Гилберт Льюис в 1926 году назвал их фотонами. Всё ещё более запуталось с поглощением и излучением света электронами после того, как Фейнман определил, что видимый свет это все-таки электромагнитное излучение, а фотоны это только ультрафиолет, рентгеновское и альфа-излучение. Но оказывается не так всё просто, и не смотря на кажущуюся «завершенность» теоретических построений современной физики, никаких взаимодействий света с электроном в природе не существует.
Мнения физиков о взаимодействии квантов света с электронами весьма противоречивы, они пишут: «С квантовой точки зрения, рассеяние света, как и фотоэффект, являются результатом взаимодействия квантов света падающего на вещество с электронами этого вещества».
Это свойство электронов сообщёно нам физиками, несмотря на то, что далее они сообщают нам совершенно противоположное: «Для свободных электронов, при произвольных значениях – v, отличных от нуля и бесконечности эти два условия не могут выполняться одновременно, это противоречит законам сохранения энергии. Поэтому фотоэффект может происходить только на «связанных электронах, находящихся в атоме вещества».
Далее они говорят ещё более категорично: «Однако, не смотря на всю красоту обменной схемы взаимодействий, она вообще не имеет права на существование; так как элементарные процессы вида: а ←→ а + Х, запрещены законом сохранения энергии, и реально не протекают; например свободный электрон не может ни поглотить ни испустить квант энергии света».
Но тогда я вправе задать вопрос: имеют ли «связанные в атоме электроны, взаимодействующие с квантами света, другие свойства, отличные от свойств свободных электронов? Можно сказать и так: изменяет ли электрон свои свойства, если он находится в атоме вещества.
Ответ однозначный - «связанные в атоме электроны» имеют те же свойства, что и свободные электроны. Тогда, что же является причиной фотоэффекта атомов вещества? И, как на самом деле взаимодействует квант света с атомом вещества?
Проблемы фотоэффекта, и эффект Комптона были изучены и выполнены в период до 1924 года. Условно можно считать, что «полные знания», об атомах были получены к 1940 году.
Несмотря на завершение всех работ по атомным системам и изучения многих свойств атомов, эти работы не заставили физиков задуматься, и пересмотреть объяснение фотоэффекта и рассеяния "фотонов" на атомах вещества.
Эти объяснения и сегодня остаются прежними и соответствуют уровню начала XX века. Поэтому мне предстояло найти решение, как кванты света на самом деле взаимодействуют с атомами вещества?
§ 11-3. Материальность квантованных
электронных орбиталей атомов.
Взаимодействие квантов энергии света
с SP-оболочками ядер атомов
В 1916 году Зоммерфельд предположил, что квантовые числа определяют энергию круговых и эллиптических орбит, на которых вращаются электроны. В 1924 году де Бройль предположил, что электрон, при своём движении, обладает некоторыми волновыми свойствами. В следующем, 1925 году Шредингер создал фундаментальное волновое уравнение квантовой механики для любых элементарных частиц и их систем. Это уравнение, в том числе, определило квантовое (энергетическое) состояние атомных орбиталей, на которых могут находиться электроны атомов. У физиков естественно возник вопрос о материальности квантованных энергетических орбиталей.
С этого времени возникла проблема до сих пор не нашедшая своего решения, поскольку физики согласились с предложением Макса Борна считать квантованные орбитали Шредингера не материальной реальностью, а некоей ВИРТУАЛЬНОЙ абстракцией, описываемой математическими формулами. Это произошло потому, что именно в эти годы Эйнштейн определил возможность существования пространства как пустоты.
Однако в последующие годы XX века сообщество физиков, в значительной степени благодаря многочисленным публикациям М. Борна, не только приняло для себя это определение Эйнштейна, но и вообще определило пространство как абсолютную пустоту - абсолютный вакуум, в том числе пространство внутри атома.
Несмотря на это, Шредингер, Лауэ, сам Эйнштейн и многие другие выдающиеся физики никогда не соглашались с М. Борном считать квантовые орбитали Шредингера виртуальной абстракцией описываемой математикой и всегда считали атом, во всей его полноте включая орбитали материальным созданием природы.
В 1927 году на Пятом Сольвеевском конгрессе, пишет Гернек, Эйнштейн решительно выступил против «копенгагенской интерпретации» Макса Борна и Нильса Бора, трактующей математическую модель квантовой механики как существенно вероятностную. Эйнштейн заявил, что сторонники этой интерпретации «из нужды делают добродетель», а вероятностный характер свидетельствует лишь о том, что наше знание физической сущности микропроцессов неполно. Эйнштейн принимал «копенгагенскую интерпретацию» лишь как временный, незавершённый вариант, который по мере прогресса физики должен быть заменён полной теорией микромира».
В 1927 году, Гейзенберг, объясняя картину интерференции электронов, предположил, что невозможно определить одновременно скорость движения электрона и его место на круговой или эллиптической орбите. Эта теория Гейзенберга получила название – принципа неопределённости. В связи с этим модель атома Бора – Зоммерфельда перестала удовлетворять исследователей, и они приняли для себя Волновую теорию Шредингера, упроченную работами Гейзенберга и Дирака.
Несмотря на это, в настоящее время уже в XXI веке, большинство физиков, не представляя себе всей сложности волновой теории Шредингера, Гейзенберга и Дирака, в своих учебниках и работах описывает состояние электронов в атомах, как вращение на круговых и эллиптических орбитах.
В моей теории сверхплотного материального пространства, квантованные энергетические орбитали Шредингера это в реальности КВАНТОВАННЫЕ SP-оболочки СВЕРХПЛОТНОГО ПРОСТРАНСТВА атомного ядра.
Электроны атомов не имеют энергии для вращения. Из теории SP-оболочек следует, что электроны не вращаются вокруг атомного ядра по каким-либо орбитам, а пульсируют по поверхностям квантованных SP-оболочек атомных ядер, в полном соответствии с волновой теорией Шредингера.
Из предыдущего параграфа следует, что материальной основой электронных орбиталей атомов являются SP-оболочки сверхплотного пространства. Именно в SP-оболочках происходит процесс излучения и поглощения квантов энергии света. Теория сверхплотного пространства объясняет это, как ПРОЦЕСС изменения энергии в материальных - квантованных орбиталях SP-пространства атома. В этом процессе происходит изменение объёма и плотности SP-пространства и, соответственно, изменение энергии (и массы) атомов вещества.
Теория SP-оболочек объясняет, что причиной излучения и поглощения энергии при химических реакциях (экзотермические, эндотермические) является изменение величины SP-оболочек атомов, и соответственное изменение энергии и массы атомов. В результате выяснилась несостоятельность закона Лавуазье-Ломоносова о постоянстве масс до и после химической реакции.
Идея квантованных орбиталей SP-оболочек полностью решает проблему взаимодействия вещества со световым излучением. Впервые проблемой излучения и поглощения света атомом занимался Нильс Бор в 1913 году. В его теории электроны получив или излучив квант энергии, переходят с одной орбиты на другую с большей или меньшей энергией. Эта идея Бора о взаимодействии электронов атомов со светом существует до сих пор, несмотря на то, что всем известно - СВОБОДНЫЙ электрон не может ни излучить, ни поглотить квант энергии.
Но главное заключается в том, что уже с 1925 года существует волновая энергетическая теория электронных орбиталей Шредингера.
Однако, не смотря на теорию Шредингера, физики, с упрямством, достойным лучшего применения, утверждают, что в этом процессе участвует электрон, связанный в атоме, я же задаю вопрос: - значит, электрон в атоме меняет свои свойства, да или нет? Если нет, то что, на самом деле, является причиной такого поведения электрона?
Эта неувязка существует в современной физике только потому, что электрон это хотя бы нечто материальное, а электронные орбитали в современной физике, по предложению Макса Борна, до сих пор рассматриваются как виртуальные абстракции, рассчитанные по математическим уравнениям Шредингера. Однако если принять, что орбитали Шредингера, существуют в среде сверхплотного материального пространства - SP-пространства, которое меняет свою энергию под действием излучения квантов энергии света, то проблема находит своё простое решение. Тогда электроны могут переходить из одной орбитали на другую, если материальные орбитали SP-пространства меняют своё энергетическое состояние в соответствии, с расчётами Бора и Шредингера.
П. 11-3-1. Элементарные частицы вещества и так называемая элементарная "частица - фотон". Элементарные частицы вещества представляют собой место – объём, в котором есть энергия вещества, но нет пространства. Вытесненное из объёма частицы пространство образует вокруг неё оболочку сверхплотного пространства. Границей, отделяющей пространство от места, где нет пространства, является поверхность элементарной частицы вещества. Мы не знаем, как устроена эта поверхность, но очевидно, что она одновременно является внутренней поверхностью SP-оболочки, элементарной частицы. Таким образом, единственным местом в природе, где нет среды пространства, является объём элементарной частицы вещества. Пуанкаре в своей работе определял электроны как «дырки в эфире», то есть место, куда направлены силы.
В моей Теории, ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЧАСТИЦА ВЕЩЕСТВА это как бы пузырёк энергии, равной - Е = М·с2 в среде пространства. Она существует потому что окружена оболочкой сверхплотного пространства, сжимающей её с равной энергией – Е = Мс2.
Масса элементарной частицы вещества может быть определена только из соотношения энергии к скорости света – М = Е/с2. На вопрос: что такое вещество, (элементарная частица вещества) ответить можно просто – вещество это ЭНЕРГИЯ, заключенная в оболочку SP-пространства следовательно имеющая МАССУ. Это вероятно главный критерий определения сути материи вещества.
Ответить на вопрос: - что это физически, что там - внутри элементарной частицы, и что такое SP-пространство и даже обычное пространство, однозначного ответа у меня нет, как нет его ни у кого. Физиками все элементарные частицы вещества сведены в «Таблицу элементарных частиц». Альберт Эйнштейн, выяснил, что ни одно тело, состоящее из элементарных частиц вещества, не может двигаться в пространстве со скоростью света и только свет не движется, а распространяется в пространстве. Тем не менее, во всей современной литературе по физике, в «Таблице элементарных частиц» имеющих массу и энергию покоя вы можете найти «фотон» который движется в среде пространства со скоростью света. И это несмотря на то, что фотон не имеет массы и энергии покоя, и физически не соответствует критериям элементарной частицы приведённым здесь мной выше.
Физики не могли (и не могут) себе представить миллионы и миллиарды колебаний в секунды локализованными в пространстве. Поэтому они приняли для себя противоречивую формулу: Излучение и поглощение света атомами вещества происходит порциями - квантами энергии, а его распространение в пространстве происходит в виде света определённой длины волны.
Под влиянием Эйнштейна и Борна они стали полагать пространство пустым – вакуумом, а квант света локализованным в пространстве. Физики не могли (и видимо не могут) представить, как электромагнитное колебание передаёт импульс. И придумали частицу – «фотон», а с ней теорию дуализма света, и определили, что энергия фотона равна кванту энергии - wq = h·ν. Физики назвали "фотон" особой ультрарелятивистской частицей, которую разместили в «Таблице элементарных частиц» вещества. Но если "фотон" не имеет массы и энергии покоя, то он не имеет объёма, и, следовательно, не имеет оболочки SP-пространства обеспечивающей эти свойства элементарных частиц. Поэтому абсолютно бессмысленным является отнесение выдуманной частицы "фотон" к элементарным частицам вещества и пора признать, что такой элементарной частицы вещества в природе не существует.
Лоренц писал том, что электромагнитное излучение имеет импульс и энергию. Затем Планк создал Теорию квантов. В книге «Вещество и пространство» издания 2009 года я предложил «Теорию импульса кванта энергии», в которой энергию электромагнитных излучений и квантов энергии переносит перемещающийся в среде материального пространства со скоростью света импульс кванта энергии - pq.
Теория ИМПУЛЬСА КВАНТА ЭНЕРГИИ ОБЪЕДИНЯЕТ в себе волновую и квантовую теории света. В этой теории Постоянная планка – h, является произведением длина волны света на импульс кванта энергии - МОМЕНТОМ ИМПУЛЬСА КВАНТА ЭНЕРГИИ. Таким образом, отпала надобность в «фотоне» движущимся в пустоте и бессмысленном дуализме света.
© Липов Б.Е. 2016 год.
