Шаг к структуре пространства
Руднев А. Д.
(В основе структуры пространства – электроны)
Как
часто мы ошибочно полагаем, что в экспериментах вправе сами задавать координаты
системы отсчета измеряемых параметров. Иногда это приводит к печальным
последствиям, если полагаем, что лабораторный стол с измерительными приборами
находится в начале координат. Подобно тому, как рыбы держатся выше или ниже в
зависимости от атмосферного давления, мы должны так же “перемещать”
лабораторную систему отсчета, ибо сами находимся в этой среде.
Нечто
похожее на заре изучения электричества произошло с определением “знака заряда”,
когда по реакции заряженных тел придумали “положительные” и “отрицательные”
заряды. Одноименные заряды взаимно отталкивались, а разноименные давали
электрический разряд. Последнее обстоятельство было истолковано, как взаимное
уничтожение противоположных зарядов. И хотя впоследствии было доказано, что
носителями электричества в обоих случаях являются электроны, почему-то не
произошло переосмысление сущности зарядов. И закон Кулона, и вся сегодняшняя
наука заимствуют эту ошибку.
А
что в действительности иллюстрировали эксперименты? -Только то, что энергия
электронов Е, присущая им в нормальном состоянии, увеличивалась трением тел,
отчего потенциал поля заряда возрастал.
Поэтому некоторые тела обладали однопотенциальными электронами, другие -
разнопотенциальными. Отсюда, и электрические разряды между телами без намека на
присутствие положительного электричества.
Каждый
электрон представляет собой конденсатор, в чем нетрудно убедиться, если одной
обкладкой конденсатора считать поверхность сферы электрона, а другой –
геометрический центр сферы
Ф; ( 1).
Подставив
это значение в формулу
; ( 2),
находим
значение так называемого элементарного заряда Кулон. В таком
случае объемная плотность таких конденсаторов в пространстве должна отражаться
в удельной емкости среды.
В
формуле Кулона кроме электрической постоянной присутствует
дополнительный параметр –относительная диэлектрическая проницаемость ,
характеризующая (по замыслу) конкретную среду
; ( 3).
Если
представить структуру свободных электронов в виде кубических ячеек со стороной , то сила (3)
окажется приложенной к двум противоположным граням куба. Поскольку на каждую
ячейку приходится 1 свободный электрон, то каждая ячейка куба представляет
собой элементарный конденсатор емкостью . В практическом
конденсаторе на площади S обкладки размещаются электронов,
каждый из которых обладает емкостью С1. Расстояние d между обкладками также
вмещает большое количество структурных
модулей z. В итоге оказывается, что емкости элементарных конденсаторов
суммируются по площади, но оказываются включенными последовательно в m звеньев
; ( 4),
где
- безразмерный
множитель перед электрической постоянной, характеризующий
плотность
размещения электрических зарядов (ПЭЗ) в данной среде
; ( 5).
Не
являются исключением и твердые тела. Правда, свободного пространства между
атомами в них намного меньше, отчего плотность размещения свободных электронов
выше. В первом приближении можно считать, что величина пропорциональна
плотности среды, хотя в
действительности на неё существенное влияние оказывают поля атомов.
Внимательно
рассмотрев формулу Кулона, обнаруживаем, что без относительной величины она полностью
идентична производной от потенциальной энергии поля электрона
; ( 6).
В
этом легко убедиться, проверив равенство (Дж
м). Но формула (6) не подвержена мультипликативной коррекции. Являясь
инструментом атомной физики, она объективно отражает энергию связи частиц.
Значит, изменение величины z (расстояния между электронами) столь же объективно
ведет к изменению энергию частиц в данном объеме пространства.
Поскольку
дистанция z управляет
объемным параметром (5), необходимо энергию электронов тоже отнести к объему,
приходящемуся на каждый электрон
(Дж/м3); ( 7).
Этот
параметр представляет двойной интерес: во-первых, мы вышли на удельную энергию,
лимитирующую магнитные возможности материалов и сред [1]. А во-вторых,-это
параметр давления, т.к. . Но в таком
случае мы получаем еще одну приятную неожиданность, переписав уравнение (7)
; ( 8).
Это
же начало термодинамики ! Теперь все
логично: с уменьшением расстояния z между электронами емкость (4) конденсатора
увеличивается. Следовательно, увеличится и относительная диэлектрическая
проницаемость . Так почему
же в формуле Кулона она приводит к снижению силы взаимодействия? Может быть,
формула Кулона дает неверный результат?
Нет,
конечно, результат она дает почти правильный, потому, что данный параметр
определен эмпирично, он не входит в иные зависимости и потому маскирует ошибку.
А ошибка в том, что этот множитель никакого отношения к диэлектрической
проницаемости не имеет.
Мы
опять имеем дело с плавающим началом отсчета. Система ПЭЗ находится в
напряженном состоянии за счет взаимного отталкивания. Эта напряженность
выражается в виде некоторого начального смещения рабочей точки электрона до
взаимодействия.
С
повышением объемной плотности ПЭЗ (уменьшение расстояния z) угол
наклона касательной возрастает без изменения расстояния r.
Параметр
как раз
призван сделать это, поэтому параметр оказался в
знаменателе формулы Кулона. –Рядом с электрической постоянной. Поэтому их и
объединили, отождествив по смыслу. Но такая корректировка не универсальна,
поскольку только ослабляет погрешность. О существовании погрешности закона
Кулона известно давно [2]. Из указанных сообщений следует, что серьезное
отличие экспериментальных данных от расчетных наблюдается на дистанции . Это
позволяет нам определить ориентировочно предпочтительные условия, дающие
наилучшее совпадение . Поскольку
опыты Кулона проводились в воздушной среде, а для нее величина близка к
единице, можно по рис.1 указать диапазон стабилизации наклона кривой . В итоге, мы
более уверенно принимаем величину за параметр
плотности ПЭЗ в воздухе. В объеме такой ячейки растворение энергии электрона
создает очень малое смещение рабочей точки . Эта энергия
в равной мере действует на оба рассматриваемые электрона и потому не участвует
во взаимодействии, как не обладающая градиентом. Соответственно, энергетическое
взаимодействие электронов в воздушной среде выражается так
; ( 9).
Для
выбранного примера сила взаимодействия уменьшилась в раза. Это и
есть так называемая относительная диэлектрическая проницаемость воздуха.
Калибровочной
средой удобно выбрать дистиллированную воду, для которой известно значение . Уравнение
(9) позволяет оценить порядок объемной плотности ПЭЗ в воде:
.
Теперь
можно скорректировать формулу Кулона в общем виде
; ( 10),
Примечание:
Предвижу вопрос о корректности выражения (7). Мы исходим из принципа
взаимности- коль скоро энергия пробного электрона рассредоточена в бесконечном
пространстве, то это пространство адекватно воздействует на пробный электрон.
Список литературы
1.
Эберт Г. Краткий справочник по физике.М.,Ф-М.,1963.
2.
Смолянский С.А. Вакуумное рождение частиц в сильных электромагнитных полях.
www.pereplet.ru
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.sciteclibrary.ru