Фундаментальная физика НЕпадение электрона на протон объясняет вращением электрона вокруг ядра. Однако такое объяснение на поверку оказывается несостоятельным.
Классическое объяснение связано с равенством силы электростатического притяжения двух разноименных зарядов и центробежной силы, возникающей при вращении тела. Для водорода должно выполняться соотношение, приводимое во всех учебниках:
mv2/r = e2/r2
После сокращения одного r получаем простую зависимость mv2 = e2/r
В исходной зависимости центробежная сила и сила кулоновского притяжения зависят от расстояния между зарядами в обратной зависимости. Равенство указанных сил естественно возможно, но после сокращения указанное равенство с очевидностью оказывается неустойчивым. Стоит расстоянию между протоном и электроном чуть уменьшиться, как сила электрического притяжения превысит центробежную силу, что приведет к еще большему уменьшению расстояния. И наоборот, достаточно расстоянию между зарядами увеличиться, и центробежная сила превысит силу электрического притяжения, электрон оторвется от протона. Равновесие на основе указанных формул оказывается крайне неустойчивым, поэтому такое объяснение непадения электрона на протон превращается в фикцию.
Вращение электрона даже чисто математически не позволяет объяснить причину его непадения на ядро. Тем не менее, это «объяснение» по-прежнему преподают школьникам и студентам.
С вращением электрона вокруг ядра возникают и другие не стыковки:
- Во-первых, непонятно, как совмещаются вращения множества электронов вокруг одного ядра. Они же неизбежно будут сталкиваться друг с другом.
- Во-вторых, химиками установлено, что химическая связь атомов имеет направленный характер. Как возможна направленная связь, если все электроны вращаются вокруг ядра? В таком атоме невозможно выделить какое-либо привилегированное направление, но оно должно быть выделено, поскольку в реальности атомы в молекулы соединяются строго под определенными углами.
- В-третьих, скорость вращения электрона вокруг ядра зависит от числа протонов в ядре. Как в молекуле, составленной из разных атомов, с разным количеством протонов, электрон может перемещаться по одной и той же орбите, если скорость движения этого электрона должна быть разной на разных участках орбиты?
- В-четвертых, вращение электрона сопряжено с ускорением, а ускоренно движущийся заряд должен излучать фотоны, но электрон не излучает.
В реальности электрон не вращается вокруг ядра. Да ему и не нужно вращаться. Правда, возможность стационарного местоположения электрона в атоме и не падение при этом на протон не так просто, но возможно.
В квантовой физике вопрос о вращении (или не вращении) электрона попросту замяли и тщательно замаскировали. Электрон переименовали в орбиталь, размазали его по пространству, придали ему вероятностную интерпретацию. А тех, кто вздумал сомневаться в вероятностной интерпретации частиц, обвинили в недостаточной компетентности и сообразительности. Ну, чисто по мотивам сказки Г.Х. Андерсена про платье голого короля.
Только вот вышла незадача. Частицы не являются «вероятностными», они вполне определенны и стабильны, а все случайности могут проявляться лишь по причине специфики способа доступа к ним.
Биологические организмы наглядно демонстрируют, что в живой клетке без всяких проблем происходят управляемые процессы с электронами и протонами (ионами водорода), и этим процессам глубоко наплевать на придуманные людьми матрично-волновые функции и операторы с вероятностной интерпретацией участвующих в них переменных.
Перенос вероятностной интерпретации с переменных в уравнениях на сами частицы – это фундаментальная ошибка физиков и химиков. Но эта ошибка, увы, сделана и теперь ее предстоит исправлять. А это очень даже непросто – «портных», создавших невидимые простому человеку объяснения квантовых явлений, давно уж нет, а «подмастерья» - кроме как ёрничать ни на что не способны.
Почему электроны вращаются вдали от атомных ядер?
Концепция вращения электрона вокруг атомного ядра была одной из первых моделей атома, предложенной в начале 20-го века. Согласно этой концепции, электроны вращались по определенным орбитам вокруг ядра, подобно планетам, двигающимся вокруг Солнца. Однако с развитием квантовой механики было обнаружено, что такая модель не может объяснить множество явлений, наблюдаемых в атоме.
Одной из основных проблем модели вращающегося электрона было отсутствие объяснения стабильности атома. Согласно законам классической физики, электрон, движущийся по орбите, должен постепенно терять энергию и падать на ядро. Однако, на практике атомы оказываются стабильными и не разрушаются со временем.
Другая проблема заключалась в спектрах атомов. Классическая модель вращающегося электрона не могла объяснить особенности энергетического спектра атома водорода, наблюдаемого в эксперименте. Квантовая механика же предложила новые законы и формулировки, которые объяснили эти явления и позволили построить более точные модели атома.
Современные модели атома основываются на принципах квантовой механики и включают такие понятия, как энергетические уровни, волновые функции и вероятностные распределения. В них электроны не двигаются по точным орбитам, а обладают свойствами и характеристиками в определенных областях пространства, называемых орбиталями.
Концепция вращения электрона вокруг атомного ядра была заменена более сложными и точными теориями, которые могут объяснить большинство наблюдаемых явлений и взаимодействий в атоме. Она играет историческую роль в развитии нашего понимания атомной структуры, но больше не используется в современной науке.
Орбитали
Электроны движутся вокруг ядра с очень высокой скоростью (2/3 скорости света), но не по орбитам.
