Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Экзамен на «Homo Sapiens – II». От концепций естествознания ХХ века – к естествопониманию
Поляков В. И.,
4.5.2. Атом и звёздная система
Я вижу как Ньютон и весь сонм физиков после него хватаются за какое-нибудь сложное явление, упираются в него как в стену и начинают взнуздывать клячу с хвоста, если воспользоваться таким оборотом речи. И при этом с ними часто бывало, что какие-нибудь неважные для изначального состояния вещи обстоятельства - даже если таковыми оказались только их неприятности при взнуздывании с хвоста - они выдают за условия явления и всякими хитростями, выдумками и ложью вдавливают, просовывают и вгоняют в явление всё то, что лежит перед ним и за ним.
Георг Вильгельм Фридрих Гегель
Методика организации науки, о которой размышлял Гегель, особенно развилась в ХХ веке, когда развитие математики, а затем и вычислительных средств, стали позволять разбивать любое явление на составляющие элементы, писать правдоподобную формулу, подгонять соответствующие коэффициенты для её совпадения с известными результатами и «сшивать» множество лоскутков в единое полотно - картину явления. Понимание явления уже не требуется. Вопросы «почему так?» - не обсуждаются.
Главной трагедией науки стало признание, что «в микромире всё не так как в макромире». А если не так, то «то как» следует постулировать. Предложенная Н. Бором «планетарная» структурная модель атома, аналогичная Солнечной системе, была признана слишком простой и была усложнена. Для объяснения спектров атомов были теоретически введены эллиптические р-орбитали как волновые функции, расположенные в направлении трёх осей координат. Эти р-орбитали стали рассматриваться как пространственные структуры типа электронных облаков вдоль осей x, y, z, в которых обнаружить электрон не возможно.
Орбиталь р впервые появляется у элемента бора, у ядра которого остался один не скомпенсированный заряд. Уровень с n = 2 имеет s- и p- орбитали (Ψ2s, Ψpx, Ψpy, Ψpz). Орбитали изображаются как облака заряда двойной эллиптической фигуры, расположенных в пространстве в направлении осей x, y и z. Орбитали замыкаются в начале координат, что соответствует совершенно невероятному прохождению электрона через ядро атома, оставаясь внутри своей орбитали. Электрические силы ядра не могут позволить подобное движение и расположение орбиталей.
Для объяснения структуры более сложных атомов, кроме р-орбиталей потребовалось ввести следующие орбитали, которые оказываются ещё труднее представимыми. Квантовая физика заставляет переходить от понимания физических явлений к вере в силу математических формул. Например, d-орбитали представляются структурами, охватывающими несколько осей координат. Уровень с n = 3 включает следующие орбитали: ψ3s, ψ3p-x, ψ3p-y, ψ3p-z, ψdz-z, ψdy-z, ψdx-z, ψdx-y, ψdx2-y2. Расчёт взаимодействия химических элементов, как перекрытие орбиталей, приводит к появлению «гибридных» орбиталей. Например, для расчёта состояния четырёхвалентного углерода строится система из четырёх линейных уравнений, коэффициенты в которых определяются ещё в двенадцати уравнениях [55].
Когда линейные модели, апробированные на простых конфигурациях атомов, не дают точных результатов на более сложных состояниях, а построение иных моделей невозможно вследствие отсутствия реальных представлений об орбиталях и электронах, физики усложняют математические приёмы и «вдавливают, просовывают и вгоняют в явление» свои сформированные представления. Подчинение авторитетам, консерватизм в науке и гипертрофированная вера в силу математики - тормоза на колёсах её движения к реальному знанию.
Когда в Природе любое развитие с усложнением системы заходит в тупик, Природа возвращается на один-два шага назад и там находится «почка», из которой может развиться новый побег, новая ветвь. Так должно быть и в науке. «Планетарная» модель атома Бора не исчерпала себя, потому что она опирается на природные законы формирования систем. «Природа не роскошествует в идеях!» Всё созидается по единым оптимальным законам.
Посмотрим на Солнечную систему как на природное явление формирования системы. Оказывается, что при всей огромной разнице в размерах атом подобен ей.
Можно представить схему, в соответствии с которой в Солнечной системе существуют три аналогичных атомарным групп орбит. На s1- орбите вращается одна планета - Меркурий; группа р3-орбит представлена Венерой, Землёй и Марсом, а группа d5- орбит: Юпитером, Сатурном, Ураном, Нептуном и Плутоном. Отметим, что, несомненно, существовала планета «Фаэтон» между орбитами Марса и Юпитера, которая «не вписалась» в систему и была разорвана, превращена в астероидный пояс. Так же вряд ли Солнечной системе необходима десятая планета (небесное тело, открытое в 2003 г и названое Седна: диаметр 2000 км, полный оборот вокруг Солнца 10000 лет). Наша Солнечная система существует миллиарды лет со сформированными орбитами.
Отличие от атома можно увидеть в том, что вместо пар электронов в сформированных орбиталях, на орбитах находится по одной планете. Две планеты на одной орбите, очевидно, не могут существовать, но, как показано ниже, два электрона на одной орбите способны объединиться в единую структуру (см. 4.5.4). Это значительно сближает подобие и подтверждает, что «Природа не излишествует в придумках».
Вероятно, для некоторой компенсации моментов вращения планет существуют тоже на определённых орбитах собственные спутники планет (1 - у Земли, 2 - у Марса, 16 - у Юпитера, 18 и кольцо - у Сатурна, 15 - у Урана, 8 - у Нептуна, 1 - у Плутона). Общность свойств планет в каждой группе орбит, которым можно присвоить номера N = 1, 2, 3 и отличие между группами легко заметны из справочных данных (табл. 4.6) [57].
Таблица 4.6. Солнечная система - аналог атома?!
Характеристика |
N = 1 |
N = 2 |
N = 3 |
||||||
Планета |
Мер- курий |
Вене-ра |
Земля |
Марс |
Юпи- тер |
Са- турн |
Уран |
Неп- тун |
Плу- тон |
Радиус, км |
2430 |
6052 |
6378 |
3395 |
70850 |
60100 |
24600 |
23500 |
1500 |
Масса/масса Земли |
0.056 |
0,815 |
1,0* |
0,53 |
318 |
95 |
14.5 |
17,2 |
0,002 |
Эксцентриситет орбиты |
0,207 |
0,0067 |
0,0167 |
0,0934 |
0,0484 |
0,0557 |
0,0471 |
0,0087 |
0,253 |
Наклон плоскости орбиты к эклиптике |
7о |
3о24' |
- |
1o51' |
1o18' |
2o29' |
0o46' |
1o47' |
17o9' |
Сидерический период обращения, год |
0,241 |
0,615 |
1,00 |
1,88 |
11,86 |
29,5 |
84,0 |
164,8 |
248 |
Экваториальный период вращения, сут |
59 |
-243 |
1 |
1,06 |
0,41 |
0,43 |
0,45 |
0,65 |
6,4 |
Средняя плотность, кг/м3 |
5590 |
5220 |
5520 |
3970 |
1330 |
710 |
1470 |
1700 |
1300 |
Наличие атмосферы |
следы |
Очень плотн. |
Плот-ная |
Редкая |
Очень плотн. |
Очень плотн. |
Очень плотн. |
Очень плотн. |
Очень плотн. |
Примечание. * - Масса Земли 5,98 1024 кг
Отметим главные свойства орбит планет, которые следует применить при анализе орбит электронов в атомах:
•Ø все орбиты - круговые, эксцентриситет (эллиптичность) незначительный: среднее значение 0,039, за исключением крайних планет (0,21 и 0,25);
•Ø все орбиты расположены в одной плоскости (отклонение 1о - 3о, за исключением крайних, где 7о - 17о);
•Ø орбиты квантованы; они могут быть только на определённых расстояниях от Солнца (правило Боде-Тициуса: расстояние планеты от Солнца зависит от номера орбиты - n: r = 0,4 + 0,3·2n)
•Ø в группах очень сильно возрастают не только орбитальные моменты движения планет, но и внутренние моменты вращения;
•Ø массы планет внутри групп возрастают (соотношение 1:14:190, а число электронов, размещённых на трёх группах орбит в атомах - 1:8:43);
Спутники планет также «придерживаются общих правил», в частности, они тоже расположение в одной плоскости. Наклон лунного экватора к эклиптике 1,5о. Галилеевы спутники Юпитера (Ио, Европа, Ганимед, Каллисто) движутся почти в плоскости экватора. Средний угол наклона малых планет (Церера, Паллада, Юнона и другие из первых двадцати) - 6,7о. Доказательством общности законов Природы на всех уровнях её организации является подобие в приведённом соотношении масс планет и масс электронов в трёх группах орбит, а также соотношения массы планет к массе Солнца 1:750 и массы электронов на орбитах к массе ядра 1:(2000 - 4000).
При разнице по массе Солнечной системы и атома более чем на 50 порядков различие в структурных соотношениях - в пределах одного порядка. Многие числовые соотношения в параметрах Солнечной системы и атомов - свидетельство единства природных закономерностей.
Отказ физики от «планетарной» модели атома Н. Бора, соответствующей закономерностям организации природных систем, и её замена математическими моделями расчёта «орбиталей» с постулированными свойствами, оторвали науку от учёта действия реальных физических сил - электрических и магнитных взаимодействий, являющихся проявлением действия единой системы ДУХ.