Электрический заряд

   Уважаемые  читатели!  Эта  и  последующие  две  работы  были   написаны  более  четверти века назад. Кое-что изменилось  в  моих взглядах, уже  не  так  категоричен  в  своих  суждениях.  Но  я  решаюсь   публиковать  статьи  без  изменений.  Вижу,  эти  работы  заслуживают  разгромной  критики, много  в  них  наивного,  незрелого.  Сам,  перечитывая сегодня, улыбаюсь и дивлюсь своей тогдашней дерзости. Решать сложные проблемы науки кавалерийским  наскоком – путь  малоэффективный.  Я  всегда  боялся  попасть  в  разряд  лжеучёных, изматывающих научный мир своими «открытиями».  Боялся и всё же попал. Подтверждение тому – активное    неприятие  учёными  моих  идей.  Но я  не  отчаиваюсь, ведь  рациональное  зерно  в  них  есть,  уверен. Благодарю Вас за внимание и за терпение.  Интернет – единственный доступный способ сегодня донести свои труды до людей. Не воспользоваться этой трибуной – непростительная глупость.         

               
                Борис Гуляев

   1 августа 2011 года.





    ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД


   Излишне много говорить, какое место в современной науке о строении материи занимает представление об электрическом заряде. Именно благодаря существованию отрицательного заряда у электрона и положительного заряда у протона может существовать атом. Именно благодаря электрическим зарядам атомы способны объединяться в молекулы и тела. И всё же, несмотря на столь огромное значение представлений об электрическом заряде, его природа во многом остаётся для нас загадочной.
   Что такое электрический заряд? «Электрический заряд – источник электромагнитного поля, связанный с материальным носителем; внутренняя характеристика элементарной частицы, определяющая её электромагнитное взаимодействие. Различают два вида электрических зарядов, условно называемых положительными и отрицательными; при этом одноимённо заряженные тела (частицы) отталкиваются, а разноимённо заряженные притягиваются. Сила взаимодействия между покоящимися заряженными телами (частицами) подчиняется закону Кулона. Связь электрического заряда с электромагнитным полем определяется уравнениями Максвелла». Так трактует природу электрического заряда физический энциклопедический словарь.
   До некоторых пор такая трактовка заряда была более или менее удовлетворительной, подтверждением тому – большие достижения в области электротехники и электроники, прочно вошедшие в нашу жизнь. Однако всякий критически мыслящий человек найдет, что вышеприведённое объяснение электрического заряда всё-таки не даёт ясного представления о его истинной природе, а лишь указывает косвенным образом (через взаимодействия зарядов и зарядов с электромагнитным полем) на его свойства. В данной статье делается попытка найти новый путь к пониманию природы электрического заряда.
   В 1881 году Альберт Майкельсон попытался реализовать идею Максвелла об обнаружении абсолютного движения Земли относительно светоносного эфира. Результат опыта оказался отрицательным, никакого ожидаемого «эфирного ветра» обнаружено не было. Для объяснения отрицательного результата опыта Лоренцом была выдвинута гипотеза о сокращении линейных размеров тел в направлении движения. Подобным образом Лоренцу удалось сохранить представления об эфире и создать более или менее непротиворечивую теорию электронов. Проблема невозможности обнаружить абсолютное движение тел в эфире автоматически снималась специальной теорией относительности, предложенной Альбертом Эйнштейном в 1905 году. Эйнштейн пошел путём отказа от фундаментальных представлений классической механики об абсолютности пространства и времени, положив в основу своей теории принцип относительности и постулат о постоянстве скорости света. Такой подход позволил легко избавиться от полной противоречий эфирной гипотезы. Теория относительности наряду с квантовой гипотезой Планка положили начало созданию новой неклассической механики, получившей широкое распространение и признание.
   Но был и третий путь, который вполне свободно мог объяснить отрицательный результат опыта Майкельсона, не требующий вместе с тем ухода с позиций классической механики. Суть его состояла в синтезе понятий материи и эфира, в представлении частиц материи не как инородных эфиру образований, а как своеобразных движений эфира. Идея синтеза не нова. Еще лорд Кельвин высказал предположение о природе частиц материи как о месте точек, где эфир испытывает вихревое движение. В работах математика Римана частицы материи представлялись местом точек, в которых эфир постоянно уничтожается, а в работах Вихерта и Лармора это – место точек, где эфир подвергается кручению совершенно особого рода. Однако ни одной предложенной гипотезе подобного толка не удалось завоевать признания, хотя идея была весьма привлекательной. В чём причина?
   Основная причина неуспеха синтеза, по-моему, заключалась в ошибочном представлении о строгой прерывности структуры эфира. Это представление вытекало из факта существования поперечных эфирных волн (световые волны, волны Герца), носителем которых могла быть только прерывная среда, состоящая, судя по скорости распространения волн, из твёрдых, плотно упакованных частиц. Существование же продольных волн в такой среде невозможно. Подобный взгляд на структуру эфира налагал жесткие ограничения на фантазию человека, пытавшегося осуществить синтез материи и эфира, приводил к чрезвычайному усложнению теоретических конструкций.
   Теперь, я полагаю, нам следует попробовать изменить взгляд на структуру эфира и представить его как среду, сочетающую в себе свойства прерывности и непрерывности. Это значит, что частица эфира является локализованной в пространстве крупицей материи, но размеры её, по существу, бесконечны, то есть эти частицы взаимопроникаемы, хотя и находятся в строго определенной точке пространства. В известном смысле можно даже говорить об условности эфирных частиц. Вместе с тем, за эфиром, состоящем из таких взаимопроникаемых частиц, сохраняется его огромная плотность. К тому же эфир наделяется здесь ещё одним необходимым свойством, а именно способностью упруго сопротивляться деформациям плотности равным образом как к сжатию, так и к расширению. Иначе говоря, смещённые по прямой относительно друг друга две соседние частицы эфира ведут себя подобно двум телам, закреплённым на концах одной пружины. Нарушение устойчивого равновесия системы, то есть сближение или разведение тел, вызывает колебательный процесс, частота которого зависит от массы тел и упругости пружины, а длительность - от амплитуды.
   Однако такой взгляд на структуру эфира позволяет допустить существование продольных волн в эфире и создает проблему существования волн поперечных. О поперечных волнах чуть позже, а пока обратим внимание на сильно упростившуюся при таком подходе реализацию идеи синтеза материи и эфира.
   Частицы материи в этом случае нам легко было бы представить как процесс колебаний плотности эфира в локальной области, где фаза сжатия попеременно сменяется фазой расширения. По сути, частица материи есть не что иное, как продольный радиальный осциллятор плотности эфира, описываемый математическим уравнением, аналогичным уравнению колеблющейся струны. Колебания радиального осциллятора возбуждают сферические продольные волны, образуя вокруг себя постоянное волновое поле. Длина волны радиального осциллятора и длины волн окружающего его волнового поля, по-видимому, должны быть равны. Частота колебаний осциллятора не зависит от амплитуды, иначе, от величины деформации плотности. Скорость распространения возбуждаемых волн также неизменна. Длительность колебаний осциллятора прямо пропорционально зависит от амплитуды. Затухание колебаний происходит с некоторым постоянным декрементом, величина которого определяется характеристиками среды.
   Однако, принимая структуру эфира непрерывной, наряду с его огромной плотностью и упругостью, не утверждаем ли мы о единстве двух взаимоисключающих понятий? В нашем представлении плотностью может обладать тело или среда, состоящие из дискретных частиц: атомов и молекул. Тут же речь идёт о среде с колоссальной плотностью и, вместе с тем, не состоящей из каких-либо частиц. Движимый некоторыми соображениями (суть их излагается ниже), я предлагаю постулировать непрерывность эфирной материи. Но для уяснения характеристик и свойств среды необходимо ввести представление о масштабной точке.
   Просто точка – понятие, не имеющие никакого содержания, кроме протяженности бесконечно малой величины. Бесконечность также понятие, не имеющее никакого содержания(в физике), кроме протяженности бесконечно большой величины. Человек поневоле приносит в бесконечность свой масштаб и относительно его вынужден рассматривать понятия точки и бесконечности. Теперь же точка выступает не как имеющая бесконечно малую размерность, а как масштабная точка. Масштабная точка представляет собой совокупность концентрических колец, где каждому кольцу соответствует свой относительный масштаб. При бесконечном увеличении радиуса колец масштабной точки, размерность её стремится к бесконечно большой протяжённости, то есть к реальной бесконечности. При бесконечном уменьшении радиуса колец масштабной точки, размерность её стремится к бесконечно малой величине, то есть просто к точке.
   Рассмотрим один несложный опыт. Возьмем два шарика, закрепленных на концах одной пружины. Первоначальное положение шариков будет соответствовать состоянию с усредненной плотностью, иначе говоря, состоянию покоя. Будем сближать шарики, нарушим состояние покоя. По мере сближения силы упругости пропорционально возрастают. Резко прекратим сближение. Шарики устремятся к своему первоначальному положению, но по инерции переходят его, создавая неустойчивое состояние деформации расширения. Возникнет колебательный процесс с определенной частотой. Через некоторое время колебания системы затухнут. Повторим опыт несколько раз, сближая шарики на различное расстояние, уменьшая его раз от раза. Во всех случаях частота колебаний оставалась прежней, а длительность их увеличивалась. Отсюда можно сделать вывод: длительность колебаний прямо пропорционально зависит от величины деформации, иначе, амплитуды.
   Вернёмся теперь к нашим масштабным точкам и рассмотрим итоги проделанного опыта на двух из них. Однако заметим, что между двумя масштабными точками лежит такая же бесконечность, как между нулем и единицей. Бесконечность расстояния между масштабными точками есть бесконечная последовательность масштабов. Из сказанного вытекает: две соседние точки могут бесконечно сближаться, но никогда не сблизятся. Изменение расстояния между точками есть последовательная смена масштабов: сближению точек соответствует последовательная смена крупного масштаба на мелкий, удалению точек – наоборот. Изменению расстояния между точками, в свою очередь, соответствует изменение плотности между ними: сближению соответствует деформация сжатия, удалению – деформация расширения. Отсюда следует: структура масштабных точек не накладывает никаких ограничений на величины изменения плотности, то есть плотность между ними может изменяться в бесконечном диапазоне. И, согласно опыту с шариками, при величине деформации точек, стремящейся к бесконечности, длительность колебаний соответственно стремится к бесконечности. Но в таком же диапазоне должны изменяться и упругие силы. Чем дальше раздвигаются друг от друга точки, тем больше силы, стремящиеся их вернуть, и наоборот, чем ближе сходятся точки, тем больше становится «отталкивающая» сила. Таким образом, направление и величина силы между точками зависят от направления и величины деформации, иначе, расстояния, и изменяются по колебательному закону.
   Вывод о возможности изменения плотности эфирной материи в локальной области вплоть до бесконечных величин я нахожу чрезвычайно важным, так как только в таком случае мы можем постулировать вечность движения во вселенной, и эти следствия основываются на представлении о непрерывности структуры эфира. Трудно вообразить себе эфир, состоящим из твёрдых или мягких частичек, в котором бы выполнялось условие вечности движения.
   Но вернёмся к нашим радиальным осцилляторам плотности. Как видим, подобная частица материи – весьма энергоёмкое образование, так как для деформации среды с такой колассальной плотностью нужны огромные силы (вспомним эйнштейновское уравнение эквивалентности массы и энергии, только теперь вместо массы должна стоять величина деформации плотности, иначе, амплитуда отклонения плотности эфира от усреднённой, покоящейся величины). К тому же радиальная осцилляция очень стабильна. Если величина энергии декремента затухания ничтожна, длительность колебаний осциллятора будет велика.
   Однако возникает законный вопрос: сможет ли перемещаться в пространстве радиальный осциллятор и как, сохраняя свою целостность? Я думаю, не может появиться сомнения в сохранении целостности волны-частицы с такой энергоёмкой динамичной структурой при её движении в пространстве. Но вопрос – как движется? – вопрос другого рода. К сожалению, я не могу здесь в математической форме объяснить, как и почему перемещаются осцилляторы, как того требует строгий научный подход, и потому вынужден ограничиться лишь общими замечаниями.
   Если взять один единственный осциллятор во всём бесконечном пространстве, то его перемещение представляется действительно невозможным. Если же заполнить пространство бесконечным множеством осцилляторов с различными амплитудами, то их перемещение в волновых полях друг друга будет неизбежным следствием взаимодействия осцилляторов по законам волновой механики.
   Как теперь нетрудно предположить, под радиальным осциллятором плотности я подразумеваю элементарную частицу – электрон. Протон аналогичен по своей природе электрону, но имеет амплитуду, почти в две тысячи раз превосходящую амплитуду электрона. Частота колебаний и длины волн их равны. Конечно, маловероятно, чтобы электрон и протон с такой колебательной структурой были единственными устойчивыми частицами. Такая природа, в сущности, позволяет допустить существование бесконечного спектра частиц различных амплитуд. Но почему в физике известны только две  из  них,  почему  так  различны  их  «массы», и, наконец, как  образовались эти  радиальные флуктуации – эти  вопросы  пока  придётся  оставить  без  ответа.
   Теперь я позволю себе сделать небольшое отступление в историю физики и указать имена учёных, в чьих работах можно найти прямое или косвенное подтверждение взглядам на природу частиц материи, приведенным выше. В восемнадцатом веке хорватским ученым Руджером Бошковичем была предпринята попытка грандиозного физического синтеза. Наиболее полное изложение его взглядов содержится в работе «Теория натуральной философии, сведённая к единственному закону сил, существующих в природе» (1759 г.). Эта работа состоит из трёх частей. В первой части излагается динамическая интерпретация материи. Согласно Бошковичу, материя состоит из малых физических материальных точек, подчиняющихся трём законам ньютоновой механики. Между каждыми двумя материальными точками существует сила притяжения или отталкивания, зависимость величины которой от расстояния носит колебательный характер. Точнее говоря, на значительных расстояниях две точки притягиваются, причём это притяжение по мере сближения частиц возрастает, пока не достигнет максимума, после чего начинает ослабляться до нуля и переходит затем в отталкивание, изменяющееся таким же образом при дальнейшем увеличении расстояния; и такие изменения направления силы происходят несколько раз. Для малых расстояний всегда имеет место отталкивание, быстро возрастающее с уменьшением расстояния, что делает невозможным соприкосновение двух материальных точек при сколь угодно большой внешней силе. Во второй и третьей частях своей работы Бошкович показывает, как с помощью этой теории можно объяснить «все» механические и физические явления. В восемнадцатом веке работа Бошковича хотя и вызывала восхищение, но последователей не имела.
   Присмотритесь к нашему электрону-осциллятору поближе. Трудно не увидеть общность законов, управляющих взаимодействием двух материальных точек в теории Бошковича и двух взаимопроникающих частиц в продольной осциллирующей волне. В нашем случае это движение и взаимодействие обусловливается упругостью эфирной среды к деформациям плотности, как к сжатию, так и к растяжению её. Иначе, этот процесс можно рассматривать как своего рода периодически изменяющуюся «поляризацию» усредненной (покоящейся) плотности эфира, где положительная поляризация соответствует фазе сжатия, а отрицательная – фазе расширения. Следовательно, здесь можно говорить о наличии «заряда». Аналогично тому как покоящаяся одномерная струна, возбуждённая ударом, приобретет «заряд», точно так же возбужденное состояние нейтральной плотности эфира справедливо считать «зарядом», зарядом движения. Заряд, таким образом, есть вид движения материи, подчиняющийся законам механики волновых процессов в упругих средах. Заряд и электрон – понятия тождественные.
   Пытаясь рассматривать строение электрона, а также природу сил, сохраняющую его стабильность, французский математик Анри Пуанкаре в своё время пришел к выводу, что одних электромагнитых сил для объяснения устойчивости электрона недостаточно, необходимы другие силы внутри электрона для того, чтобы воспрепятствовать рассеянию заряда вследствие взаимного отталкивания составляющих его элементов. Для этого Пуанкаре ввёл представление о давлении, исходящем от внешнего эфира и уравновешивающем силы электростатического отталкивания зарядов с поверхности электрона. Как видим, представления Пуанкаре очень близко подступают к модели продольного осциллятора плотности эфира, достаточно только в эти представления внести динамизм.
   Взгляд на электрон как динамическое образование появляется в работах американского физика Ричарда Фейнмана при создании им квантовой электродинамики. Решение проблемы взаимодействия зарядов с электромагнитным полем Фейнман нашел в использовании не только известного ранее запаздывающего потенциала, иначе, расходящейся от центра возбуждения волны, но и опережающего потенциала, иначе, сходящейся к центру волны. Суперпозиция половинной запаздывающей и половинной опережающей волны, разнесённых по времени, представляла собой оптимальную модель электрона. Электрон оказывался таким динамическим «само на себя действующим» образованием, что отпала даже необходимость в введении специального члена, содержащего массу, так как всю механическую массу электрона можно было рассматривать как результат электромагнитного взаимодействия заряда с самим собой. А разве наш электрон-осциллятор не является суперпозицией разнесенных по времени половинных запаздывающих и опережающих потенциалов и не есть «самодействующее» образование, имеющее немеханическую массу?
   Теперь, получив общее представление о природе элементарных частиц, время сказать о поперечных волнах. Представим себе два радиальных осциллятора с протонной и электронной амплитудами, расположенных рядом в волновых полях друг друга. Предположим, что некая сила сместила один осциллятор в направлении к другому. Пока не будем в деталях останавливаться на причинах, но как результат смещения, возникнет колебательный процесс осцилляторов относительно друг друга с амплитудами, обратно пропорциональными (?) «массам» частиц. Колеблющийся в радиальном направлении осциллятор, пересекая поперёк волновое поле другого осциллятора, возбуждает «поперечную» волну. Понятно, что здесь следует говорить о поперечной волне не в прямом смысле, как, скажем, поперечной волне в твёрдых телах, когда один слой частиц смещается вследствие деформации в одну сторону, следующий слой в противоположную, а об эффекте поперечности. Природа поперечных волн в эфире совершенно отлична от поперечных волн в твёрдых телах. Движущийся в прямом и в обратном направлении осциллятор резонирует с волнами поля соседа, создавая эффект смещающихся относительно друг друга в поперечном направлении слоев частиц. Частота относительного колебания осциллятора зависит от величины его смещения в направлении к центру другого осциллятора, и это понятно, ведь сильно смещённый осциллятор оказывается в точках, где волновое поле соседа имеет наибольшую интенсивность.
   В приведённом примере нам нетрудно понять, почему смещённые в направлении к друг другу осцилляторы отталкиваются. Сложнее понять, почему оттолкнувшиеся частицы вновь стремятся вернуться к неустойчивому положению смещения, пусть даже с некоторым затуханием. Такая система, вероятно, была бы неустойчива и через некоторое время распалась, то есть электрон ушел бы из волнового поля протона.
   В случае, когда концентрация протонных и электронных осцилляторов в равном соотношении в некотором ограниченном объёме значительна, дело обстоит совершенно иначе. Теперь колебание «легкого» элетрона в волновом поле протона будет иметь гораздо более сложную форму. Форма эта будет определяться совокупностью влияний соседних частиц, а также относительными колебаниями самого протона (возможно, в собственном поле). Если в первом случае электрон колебался лишь в одном направлении с учётом незначительных отклонений, то теперь траектория движения электрона будет иметь форму вплоть до круговой, с сохранением поперечных колебаний. Иначе говоря, форма движения электрона будет представлять собой замкнутую спиральную траекторию вокруг «тяжелого» протона.
   Приведённая модель без труда позволяет нам сделать некоторые отождествления со взглядами на строение атома. Движение элетрона вокруг протона соответствует орбитальному моменту количества движения в атоме; спиральное движение – спиновому моменту. Орбитальный момент может быть как прямой, так и обратный; спиновый момент может иметь правый винт и левый винт. Примечательно то, что имея одну эту модель и рассматривая её с разных точек зрения, мы можем получить четыре различные комбинации движений электрона. Вся модель представляет собой простейший атом водорода.
   Подобное вращательно-колебательное движение электрона в атоме сопровождается возбуждением «поперечных» вихревых волн. Длина вихревой волны зависит от скорости обращения электрона; чем она больша, тем короче длина волны. Форма возбуждаемых движущимся электроном вихревых волн существенно отличается от волн хорошо известных гармонических колебательных процессов. Здесь волна распространяется не одновременно от места возбуждения и не равномерно (как на водной поверхности), а винтообразным способом. Если посмотреть на вращающийся винт прямо со стороны острия, то мы получим вполне наглядное представление о форме расходящихся вихревых волн. Вихревая волна, таким образом, будет иметь два направления вращения, зависящих от направления обращения электрона, прямое и обратное.
   Следующей нашей задачей будет попытка понять природу сил, связывающих частицы в атомы и молекулы, и приведённая модель атома водорода в этом нам поможет. Однако прежде вспомним на примере молекулы водорода, как это объясняют с точки зрения представлений об электрическом заряде. Образование химической связи в молекуле водорода обусловлено тем, что, при наличии у электронов антипараллельных спинов, становится возможным передвижение электронов около обоих ядер. Возможность движения электронов около обоих ядер приводит к значительному увеличению плотности электронного облака в пространстве между ядрами. Между ядрами появляется область с высокой плотностью отрицательного заряда, который «стягивает» положительно заряженные ядра. Притяжение уменьшает потенциальную энергию электронов, а следовательно, и потенциальную энергию системы – возникает химическая связь. В случае, когда спины электронов параллельны, плотность электронного облака между атомами падает до нуля – электроны выталкиваются из пространства между ядрами, и химическая связь не возникает.
   Чуть выше я сказал о силах, связывающих частицы в атомы и молекулы. Но одинакова ли природа этих сил, ведь речь идет о разных образованиях: атомах и молекулах? Как ни странно, в случае с молекулой водорода и атомом дейтерия, природу связывающих сил можно считать общей, различие будет лишь в плотности «упаковки» частиц, иначе, в длине связи. У атома дейтерия она будет значительно короче, а, следовательно, более энергоемкой. Различие в длине связи обусловлено различными условиями синтеза атомов и молекул.
   Но известно, что атом дейтерия состоит из протона и нейтрона. С увеличением массы атомов количество нейтронов в их ядрах возрастает. И прежде чем мы попробуем дать описание природы связывающих сил, скажем несколько слов о нейтроне. По современным представлениям нейтрон – частица, не имеющая электрического заряда, входящая в состав атомного ядра наряду с протоном. Массы протона и нейтрона приблизительно равны. Свободный нейтрон неустойчив и через небольшое время распадается на протон, электрон и антинейтрино. Когда-то нейтрон считали динамическим связанным образованием из протона и электрона, только гораздо более тесным, чем атом водорода. Но затем, рассматривая нейтрон как ядерную частицу, пришли к выводу, что электрон не может находиться в ядре и решили признать нейтрон самостоятельной частицей. Вылетающий электрон из ядра при бета-распаде, таким образом, стали считать не существующим в ядре, а рождающимся в реакции ядерного бета-распада, аналогично тому, как фотоны не существуют по одиночке в атоме, а излучаются при переходе электрона с одного энергетического уровня на другой (надо сказать, неудачное и совсем необоснованное сравнение). Последующее развитие знаний о ядре показало, что протон и нейтрон можно рассматривать как одну частицу – нуклон, которая может находиться в двух разных зарядовых состояниях. Нуклон в состоянии с Q = +1 есть протон, с Q = 0 есть нейтрон (Q – электрический заряд).
   Отталкиваясь от сказанного, я предлагаю считать динамическую систему из протона и электрона, представленную в нашей модели в виде атома водорода, нуклоном. Возвращаясь к заполненному осциллятрами объёму и предположив, что каждый протон и электрон образовали между собой такую, хотя бы временную динамичную систему, мы можем перейти теперь к непосредственному рассмотрению природы связывающих сил. Но мне бы не хотелось, чтобы всё вышеизложенное выглядело грубой подтасовкой, и потому толкование будет носить характер предположительный. Как бы человек ни был проницателен, он всё же не может учесть всех деталей и сложностей разбираемых процессов, тем более, если речь идёт о внутриатомных движениях и взаимодействиях. Ведь именно сложность этих движений и взаимодействий является основным тормозом на пути нашего познания истинной природы атома.
   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 чрезвачайно 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 выравняться 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.

      
           1985 г.


Рецензии
Здравствуйте, Борис (к сожалению, не знаю отчества).
С большим интересом прочёл ...и вот, что подумалось: наверняка за истекшее время у вас появились новые мысли по всему изложенному в этой статье, - так почему бы их здесь, в виде второй части, не опубликовать в сжато-компактном объёме, по-возможности?
Думаю, любому вашему читателю было бы интересно и полезно ознакомиться с подобным наглядным развитием автора (его идей, точнее), да и вам самому небезынтересно было б, полагаю, подобное наглядное сравнение...
С уважением,

Олег Алексеевич Шарышев   19.11.2018 19:37     Заявить о нарушении
Спасибо Вам за отклик и за интерес! Хотел бы знать Ваше имя. Вы можете найти продолжение в целом цикле статей на моей страничке в Прозе.ру. Все они объединены книгой "Дыхание вакуума". Там есть и по теме электричества и магнетизма, и по гравитации, и по Периодической системе элементов Менделеева. Пожалуйста, посмотрите. С уважением, Борис

Борис Гуляев-Бегом   19.11.2018 21:04   Заявить о нарушении