Итак, при условии, что орбитальные и спиновые моменты двух нуклонов при встрече будут параллельны и скорости обращения и частота колебаний электронов будут равны, можно ожидать спаривания нуклонов. По-видимому, причиной тому явится интерференция возбуждаемых вращающимися электронами «поперечных» вихревых волн. В случае совпадения направления орбитальных и спиновых моментов, волны при интерференции складываются, увеличивая динамику эфира, уменьшая плотность, а, следовательно, и давление среды между нуклонами, что заставляет их сближаться и удерживаться на некотором расстоянии. В случае противоположного направления орбитальных и спиновых моментов, волны при интерференции не складываются, создавая дополнительную плотность, а стало быть, и давление среды между нуклонами, что и заставляет их расходиться.
Условие равенства скоростей орбитального обращения электронов и их спинового колебания при спаривании двух нуклонов является обязательным. Интерферируют волны лишь с равными длинами, возбуждать которые могут только электроны, имеющие одинаковую скорость обращения и колебания. Вращающиеся электроны возбуждаемыми вихревыми волнами как бы «шнуруют» нуклоны в одну цельную динамическую систему. В свободном состоянии нуклоны распадаются, а при спаривании обретают устойчивость. Устойчивость эта обусловливается возникающим механизмом обменного взаимодействия, работа которого может стать более понятной с созданием, если это возможно, физической модели.
Надо сказать, теоретическая физика в деле формального математического моделирования физических процессов в ядерной и атомной физике во многом преуспела, однако единственным её крупным недостатком является ненаглядность, невозможность представить ядерные и атомные процессы в образах, зримо. Этот серьезный недостаток должен быть устранен, и данную статью, если угодно, можно рассматривать как шаг на этом пути, попытку привнести в физику микромира наглядность, образность, а, следовательно, доступность понимания.
Продолжая, должен признаться, что затрудняюсь четко определить роль орбитальных моментов в спаривании нуклонов. Возможно, для спаривания их ориентация должна быть иной, не параллельной, а антипараллельной. То же касается и спиновых моментов. Не исключено и то, что орбитальные моменты играют более сложную роль в установлении связи, а именно: радиус орбиты электрона в нуклоне может постоянно колебаться в силу некоторых причин, и может быть, такое согласованное в противофазе колебание орбитальных моментов, в случае двух нуклонов, плюс взаимодействие спиновых моментов, и даёт в результате необходимую связь и стабильность нуклонов (?). Здесь также необходимо рассмотреть вопрос о иной форме связи, когда орбитальные моменты нуклонов стыкуются не плоскостями, а перифериями орбит. Какая в этом случае должна быть ориентация орбитальных моментов (учитывая опять же возможность с их колеблющимися радиусами)? Нельзя забывать об изменении в форме движения самого протона в системе протон – электрон. Ведь если раньше, в случае двух осцилляторов, протон испытывал незначительные относительные к электрону колебания, то теперь, объединившись с другой парой, протон оказывается в волновом поле не только второго электрона, но и протона, что неизбежно отразиться на форме его движения.
Хотя у меня нет чёткой определенности в ориентации орбитальных и спиновых моментов нуклонов, я всё же приведу графически часть возможных комбинаций спаривания нуклонов с параллельными ориентациями моментов для атомов дейтерия (молекула водорода), трития и гелия. Атом гелия является наиболее устойчивым из всех атомов, и есть основания предполагать, что в основе структуры атомов любого элемента лежит именно атом гелия. Там, где количество гелиевых четвёрок чётно, атом стабилен, где нечётно, атом легко реагирует, образуя связи, доводя, таким образом, количество нуклонов до чётной величины. Но образовывать связи могут атомы и с чётным числом четвёрок (кислород, сера). Здесь, по-видимому, существенную роль играет структура размещения нуклонов в атоме.
В приведённых моделях атомов нет строгого разделения их строения на ядро и электронную оболочку. Современные представления о строении атома идут от планетарной модели Резерфорда, где массивное положительно заряженное ядро, состоящее из протонов и нейтронов, окружают электронные оболочки. Но со временем выяснилась удивительная общность оболочечного строения атома и ядра. Закономерности в заполнении электронами оболочек совершенно аналогичны закономерностям в заполнении нуклонами ядер. Особенно это хорошо видно в случае с «магическими» числами, соответствующими чётному и зарядовосимметричному количеству частиц, заполняющему оболочки. И если нам сегодня трудно объяснить эту общность, а также секрет «магических» чисел, и ту схожесть между силами, связывающую атомы в молекулы и нуклоны в ядра, то только по причине разделения атома на ядро и электронные оболочки.
Если и справедлива планетарная модель Резерфорда, то лишь для атома водорода. Правила квантования спектров излучения и поглощения атома, предложенные Бором на основании модели Резерфорда, таким образом, могут быть количественно верны только для атома водорода. Для более сложных систем здесь неизбежно должны возникать трудности. В основном невозбужденном состоянии электрон в атоме водорода, вращаясь по строго определенной орбите, колеблется с некоторой постоянной частотой (кратной постоянной Ридберга?). Соударение атомов или поглощение резонансной частоты приводит к возбуждению атома, то есть деформации орбиты электрона, а следовательно, к изменению скорости его обращения вокруг протона и частоты колебания. Такое положение системы будет неустойчивым, и электрон (согласно Бору) переходит обратно в основное состояние, испуская цуг излучения с частотой, равной разности частот основного и возбужденного состояния.
Но согласитесь, будет различие в частотных характеристиках спектров, если в первом случае при спаривании нуклонов протоны собираются в ядро, а электроны на орбите, а во втором случае при спаривании сохраняется водородная структура всех нуклонов. Всё же, я думаю, здесь не стоит углубляться в эти вопросы. Скажем лучше несколько слов о фундаментальных величинах, и в первую очередь о постоянной Планка (кванте действия h), так сильно повлиявшей на развитие физики.
Я не буду останавливаться на истории ее возникновения и развития представлений о ней, укажу лишь на важнейший аспект проблемы квант. Он заключается в том, что физический смысл постоянной Планка до сих пор считается непонятым, достаточно сослаться на авторитет Уилера: «Мы знаем, как резюмировать всякую другую великую идею физики несколькими простыми словами, но только не идею квант. Для многих даже сегодня идея кванта представляется странной и нежелательной и кажется привносимой извне против нашей воли. Напротив, если кто-либо действительно понял её сущность и необходимость для построения мира, он должен быть в состоянии сформулировать её в виде ясного и простого предложения. Пока мы не увидели квантовый принцип во всей его простоте, мы можем считать, что не знаем самого главного о вселенной, о нас самих и о нашем месте во вселенной».
Исходя из своих взглядов на природу частиц материи как радиальных осцилляций плотности эфира, я предполагаю, что величина постоянной Планка тесным образом связана с декрементом затухания колеблющегося эфира. Здесь же кроется и ключ к пониманию постоянного роста энтропии во вселенной. Правда, может показаться, что вывод о месте кванта ниоткуда строго не следует. Это так. Но думая над этим, я не находил ему более достойного места.
Ко второй фундаментальной величине относится постоянная скорости света, иначе говоря, скорость передачи возмущения в упругой среде. Уже сам факт постоянства этой скорости обеими руками голосовал за существование материальной среды, именуемой по-старому эфиром, но против чего так отчаянно бились некоторые физики в начале века. Их, конечно, можно понять, и для этого были причины, взять хотя бы опыт Майкельсона.
Теперь, я полагаю, на арену физики должны выйти ещё две фундаментальные величины: плотность эфирной материи, или, по-новому говоря, плотность вакуума, и длина продольной волны осциллятора и его поля. Несмотря на то, что плотность вакуума колоссальна (о чем свидетельствует скорость света), она не препятствует и не может препятствовать перемещению тел, так как тело состоит из атомов, а атомы, грубо выражаясь, «состоят» из вакуума.
Попытки обнаружить относительное движение Земли в плотном эфире (опыт Майкельсона) здесь совершенно лишаются смысла. К месту сказать, ещё за три года до возникновения теории относительности Макс Планк предлагал для устранения противоречий эфирной гипотезы допустить, что вблизи планет, в частности, вблизи Земли, плотность мирового эфира на 10 в 49-й степени единиц больше, чем в мировом пространстве, но это сочли нелепым.
Длина продольной волны осциллятора и его окружающего поля, а, следовательно, и частота, не зависят от амплитуды и всегда постоянны. Всякие рассуждения о размере электрона и протона также теряют смысл, ибо как таковых размеров нет, как нет границ распространяющимся волнам (вспомним идеи Фарадея об атоме, простирающимся на всю вселенную, но сохраняющего центры сил). Здесь имеет смысл говорить только о длине продольной волны.
Определение величины плотности вакуума и размера продольной волны осциллятора, думается, не составит больших сложностей. И если всё вышеизложенное справедливо, то величина элементарного заряда, находимая прежде экспериментально, может быть получена теоретически через введение этих двух новых постоянных и комбинацией их со старыми.
Основным индикатором наличия электрического заряда у частицы является отклонение её движения в магнитном поле. Какова природа этого поля? Источником магнитного поля служат магнитные материалы, в частности, постоянный магнит. Из изложённого выше мы знаем, что орбитальное движение электрона в атоме сопровождается возбуждением в окружающем пространстве вихревых волн. В постоянных магнитах орбитальные моменты во всех атомах по направлению совпадают и, суммируясь, дают в результате так называемое магнитное поле. Магнит имеет два полюса, именуемых южным и северным. Разноименные полюса притягиваются, а одноименные – отталкиваются. Существование двух противоположных полюсов объясняется совершенно естественно из кругового характера движения электронов. Ведь если мы посмотрим на любое круговое движение, то в зависимости от точки зрения оно будет иметь одновременно два направления вращения: по часовой стрелке и против. Одно направление принято именовать положительным (южным), другое – отрицательным (северным).
Из сказанного следует: притяжение разноименных полюсов магнитов и отталкивание одноименных полюсов обусловливается интерференционными взаимодействиями, соответственно, совпадающих по направлению или противоположных возбуждаемых вихревых волн и давлением внешней среды, имеющей чрезвычайно большую плотность. Но отсюда вытекает: разноименными следует считать полюса с одинаковым направлением вихревых полей, а одноименными – с противоположными направлениями полей. Такая путаница в наименованиях полюсов и их реальных взаимодействий есть результат недостаточного понимания сути явления и недиалектического подхода к рассмотрению противоположностей.
Известное явление перемагничивания меньших магнитов более сильными, вероятно, можно представить как переворачивание орбитальных моментов в атомах на противоположные. Почему магнит «притягивает» железо, но не реагирует на другие металлы? На этот вопрос легко ответить, если принять, что скорость обращения и колебания электронов в атомах у разных элементов различна (то, что кинетическая энергия электронов растет с массой атома, доказанный факт), следовательно, и длины вихревых волн будут различны. Интерферируют волны лишь с равными длинами, как в случае железа и магнита (магнитный железняк), атомы у которых одинаковы.
Теперь, имея представления о протоне и электроне, а также о природе магнитного поля, нетрудно понять причину отклоняющего действия поля на частицу. Движение в магнитном поле свободного электрона будет иметь спиральную траекторию и, следовательно, сопровождаться возбуждением вихревых волн, иначе, волновым процессом с длиной волны, зависящей от «массы» и скорости (согласно Луи де Бройлю). Величина и направление отклонения влетающего в магнитное поле электрона (протона) определяются, таким образом, направлением спина частицы и скоростью, и обусловливаются всё теми же интерференционными взаимодействиями. Электрон (протон) будет двигаться к тому полюсу магнита, у которого направление вихревого поля совпадает с направлением его спина. Отсюда: частица с одним направлением спина считается положительно заряженной, а с обратным спином – отрицательно заряженной.
Отклоняющее действие на движение заряженных частиц оказывают, наряду с магнитными полями, и электрические поля. Как известно, электрическое поле возникает при прохождении по проводнику электрического тока. Течение тока в проводнике возможно благодаря существованию в межатомном пространстве так называемых свободных электронов. Свободные электроны в проводнике образуют некое подобие газа, заполняющего с одинаковой плотностью всё межатомное пространство тела, и движутся хаотичным образом. При подведении разности потенциалов к концам проводника (то есть при деформации плотности электронного газа) свободные электроны приобретут поступательное однонаправленное движение. Кроме поступательного движения, свободные электроны, в силу своей природы и вихревых полей потенциалов, имеют и вращательное движение (спиновый момент), иначе говоря, форма их движения представляет собой спиральную поступательную траекторию. Ориентация спиновых моментов электронов задаётся потенциалом источника тока, и для всех частиц, текущих в направлении этого потенциала, будет одинаковой. А как мы знаем, вращательное движение электронов вызывает возникновение в окружающем пространстве вихревых полей. Природа электрического поля, в сущности, ничем не отличается от магнитного, различие только в том, что в постоянном магните вращение электронов происходит без поступательного движения относительно оси тела магнита, а в проводнике оно присутствует, и тем, что в магните его поле образовано вращением не свободных электронов, как в проводнике, а связанных в атомы.
Наглядным примером общности природы электрического и магнитного полей является опыт с двумя параллельными проводниками и текущими по ним токами. Когда течение токов в проводниках имеет одно направление, проводники притягиваются (интерференция однонаправленных вихревых полей); когда же направление токов противоположно, проводники отталкиваются (интерференция противоположных по направлению вихревых полей). Как видим, совершенно аналогично взаимодействию полюсов постоянных магнитов.
Возникновение переменного тока в замкнутой проводящей рамке, помещенной в магнитное поле и вращаемой вокруг оси, можно объяснить исходя из представлений об ориентации полюсами магнита спиновых моментов свободных электронов. Вихревое поле магнитного полюса ориентирует в проходящей вблизи него ветви проводника спины свободных электронов в одном направлении. Ориентация спинов приводит, вследствие интерференционных взаимодействий, к концентрации в данной области проводника свободных электронов (то есть здесь происходит увеличение плотности электронного газа). Когда ветвь рамки уходит из-под влияния полюса и ориентация спинов свободных электронов прекращается, происходит выравнивание плотности электронного газа, которое наблюдается в виде импульса тока. Переворачивание рамки на триста шестьдесят градусов дает два импульса тока.
Колебание электрического тока в проводнике, иначе говоря, периодическое изменение направления движения и спинов электронов, возбуждает в окружающем пространстве так называемые электромагнитные волны. Длина волны определяется частотой колебания тока: чем частота больше, тем длина волны короче. Вращение рамки в магнитном поле при протекании по ней постоянного электрического тока обусловливается опять-таки интерференционными явлениями взаимодействующих вихревых полей магнита и электрического тока.
Коротко рассмотрим колебание тока в контуре. Прикладываемый к обкладкам конденсатора потенциал ориентирует свободные электроны контура и заставляет их, вследствие интерференционных взаимодействий вихревых волн, возбуждаемых однонаправленно вращающимися электронами, уплотняться на одной из обкладок. Когда потенциал убрали, сняв таким образом ориентацию электронов, деформированная плотность электронного газа стремится выровняться равномерно по длине всего контура. Здесь мы наблюдаем импульс тока в одном направлении. Но по инерции движущиеся электроны создают вновь «область высокого давления» электронного газа, но уже на другой обкладке конденсатора и с другим направлением спина. Таким образом, происходит колебание тока в контуре, характеризуемое периодическим изменением направления движения и спинов электронов. Колебание тока в контуре совершенно аналогично всем другим видам гармонических колебаний. Сопротивление элементов контура току приводит к затуханию колебаний. Частота колебаний зависит от величины ёмкости конденсатора и индуктивности катушки.
Известно, что носителями электрического тока в жидких и газовых средах, наряду со свободными электронами, являются так называемые ионы, иначе говоря, атомы, утерявшие часть своих электронов (положительно заряженный ион) или захватившие дополнительные электроны (отрицательно заряженный ион). Положительные ионы движутся под действием разности потенциалов к отрицательному электроду, а отрицательные ионы – к положительному.
Исходя из своих взглядов на строение атома, я предлагаю рассматривать ионы не как утерявшие или захватившие электроны атомы (ибо утеря электрона привела бы к утере протона, произошло бы расщепление атома), а как возбужденное состояние атома в результате соударений или разрыва связи. Возбужденное состояние атома характеризуется утерей прежнего «нейтрального» согласованного движения частиц в атоме в результате деформации орбитальных моментов (и как следствие этого, изменение скорости движения электронов) и возникновением иных частот колебаний и обращений электронов. Ионизированные атомы ориентируются орбитальными моментами в направлении вихревых полей потенциалов электродов, и если частота орбитального обращения электронов в атоме совпадает с частотой спинового обращения электронов на электроде, ион, вследствие интерференционных взаимодействий, перемещается к электроду. Какой ион будет двигаться к «положительному» электроду, а какой к «отрицательному», будет зависеть от направления и скорости обращения электронов в этих ионах.
Что такое разность потенциалов и как она возникает? Рассмотрим пример с аккумуляторной батареей, имеющей цинковый и медный электроды, помещенные в серную кислоту. Возникновение разности потенциалов на двух металлах Zn и Cu, находящихся в электролите, обусловлено химическими реакциями. Атомы цинка замещают в молекуле H2SO4 водород, и в раствор кислоты цинк переходит в виде ионов ZnSO4, оставляя электроны в металле. Избыток электронов с цинка переходит по проводнику к меди и соединяется с ионами водорода, которые восстанавливаются до водорода. Такое объяснение возникновения потенциалов дается с точки зрения представления об утере и захвате атомами электронов. Но выше я предположил, что атомы не могут терять и захватывать электроны, а могут лишь находиться в возбуждённом состоянии. Как с этих позиций объяснить возникновение разности потенциалов на электродах?
Расщепление атомом цинка молекулы серной кислоты и разрыв связи атома цинка с соседними атомами электрода связано с изменением скоростей движения в атомах, то есть с изменением энергии, иначе, с возбуждением атома. Процесс расщепления и разрыв связи характеризуется не только энергетическими изменениями, но и изменением ориентации движения частиц. В однотипных реакциях происходит одинаковая ориентация направления движения частиц реагирующих атомов. Эта ориентация передаётся и свободным электронам электрода. Интерферирующие поля, возбуждаемые электронами с равными скоростями и одинаковыми ориентациями, приводят к уплотнению свободных электронов в электроде, создавая, таким образом, «область высокого давления» электронного газа, что, собственно, и является потенциалом. Соединение цинка проводником с медным электродом вызовет течение по нему тока. Равноправным элементом в цепи протекания тока будет электролит. Свободные электроны при движении тока покидают медный электрод и, ориентируемые потенциалом цинкового электрода, перемещаются к нему, цепь замыкается. В это же время атомы водорода, лишившись связи с молекулой кислоты, движутся в обратном направлении к медному электроду, соединяются здесь в молекулы водорода и выходят из реакции в виде газа. Когда количество молекул серной кислоты иссякнет, реакция остановится, и течение тока прекратится.
Накопление знаний об электрических явлениях началось с натёртого однажды кусочка янтаря, притягивающего к себе лёгкие ворсинки ткани, мелкую соломку и т.д. Со временем было найдено более или менее удовлетворительное объяснение этого простого опыта с помощью представлений об электрически заряженных частичках, избыток которых делал тело отрицательно заряженным, а недостаток – положительно заряженным. В данной статье мы идём ещё дальше и сводим представления об электрическом заряде к движению: в случае с зарядом электрона и протона – к колебательному движению эфирной материи; в случае с потенциалами электрических батарей и потенциалами генераторов – к коллективному круговому движению электронов в проводниках с прямым и обратным направлением.
Выше мы убедились, что для объяснения притяжения и отталкивания тел совершенно не нужны представления об избытке или недостатке заряженных частиц на их поверхности, для этого достаточно лишь согласованного вращения множества частиц, составляющих это тело, и учёт плотности внешнего вакуума. Натирание янтаря, эбонита, стекла и других материалов и приводит как раз к возбуждению такого согласованного коллективного движения частиц на их поверхности. При поднесении «наэлектризованного» тела к мелким кусочкам бумаги возникает хорошо нам известный эффект притяжения. Притяжение бумажек и здесь обязано интерференционным взаимодействиям вихревых полей, возбуждаемых однонаправленно вращающимися частицами в атомах тела и вихревых полей атомов бумаги, ориентируемых полями тела в одном направлении, и плотности вакуума. Со временем однонаправленность движения частиц в теле расстраивается и эффект притяжения сменяется отталкиванием. Заметим кстати, явление гравитации также обязано чрезвычайной плотности эфирной материи. На подобную природу тяготения указывали ещё Леонардо да Винчи и М. В. Ломоносов.
Итак, как ни парадоксальны представления о колоссальной плотности эфирной материи (вакуума), как ни странными кажутся представления о частицах материи – колебаниях плотности вакуума, но именно допуская такой подход мы сможем непротиворечиво объяснить многие явления в микро-и макромире. Возвращаясь к опыту Майкельсона, следует сказать, что отрицательный результат опыта приводил к необходимости устранения, но не эфира, а представления о частицах материи как инородных эфиру образований, и интерпретации их как локальных движений эфира. И шум, поднятый в начале двадцатого века в естествознании об исчезновении осязаемой материи, не был беспочвенным, но исчезала не материя, а исчезали неделимые атомы и пустота, и на их место становились материальный эфир, заполняющий без остатка всё бесконечное пространство, и его движение. Но незнание природы этого движения, неверный взгляд на структуру и свойства эфира и ряд других причин, помешали назревающему синтезу материи и эфира.
Интересно отметить, что В. И. Ленин своей работой «Материализм и эмпириокритицизм», разбирающей причины кризиса в естествознании в начале двадцатого века, показывает гораздо более глубокое и верное понимание сложившейся ситуации в физике, нежели профессиональные учёные, посвятившие науке многие годы. Он чутьём диалектика угадывал, куда и к чему вели сложности и проблемы в физике: «Как ни диковинно с точки зрения «здравого смысла» превращение невесомого эфира в весомую материю и обратно, как ни «странно» отсутствие у электрона всякой иной массы, кроме электромагнитной, как ни необычно ограничение механических законов движения одной только областью явлений природы и подчинение их более глубоким законам электромагнитных явлений и т.д., – всё это только лишнее подтверждение диалектического материализма». А разве философское положение Ленина о неисчерпаемости электрона и атома, выдвинутое в этой же работе, не есть пророческое и находящее своё обоснование во взглядах на частицу как волновой процесс?!
Пожалуй, стоит на этом остановиться, тем более что свою задачу я считаю в общем выполненной. Я находил важным, не ограничиваясь выдвижением гипотезы о природе электрона – носителе электрического заряда, на примере хорошо известных физических явлений, показать возможности этой гипотезы. Думаю, что гипотеза себя оправдывает, и весьма успешно. И всё же, для получения окончательного ответа на множество встающих в данной статье вопросов, необходимо объединение усилий. Мои идеи не будут ничего стоить, если не получат поддержку и развитие, как никогда не даст всходов зерно, упавшее на камень. Я совершенно не убеждён в истинности многого здесь сказанного, и что, вероятно, потребует пересмотра, но исходные идеи, считаю, будут сохранены.
Борис Гуляев
1985 г.