початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

Про СТУПЕНЯ ЗАСТОСОВНОСТІ КЛАСИЧНОЇ ФІЗИКИ ДЛЯ ВИРІШЕННЯ ЗАВДАНЬ мікросвіту
І НЕОБХІДНОСТІ ВВЕДЕННЯ В ФІЗИКУ КВАНТОВИХ постулати

З. І. Докторович

Ласкаво просимо на форум

ВСТУП

Як відомо [1], підставою для введення в фізику квантових постулатів на початку XX століття послужило абсолютне невідповідність результатів низки фундаментальних експериментальних відкриттів в області мікросвіту усталеним поглядам на передбачувані властивості об'єктів мікросвіту. А саме:

1. експериментальне підтвердження Резерфордом планетарного будови атома і теоретична нестійкість планетарного атома, нібито наступна з класичної теорії випромінювання;

2. дифракція електронів при проходженні через щілину і відмова від опису цього процесу методами і засобами класичної фізики.

Не знайшовши способу усунути виниклі суперечності між експериментом і теорією в рамках класичної фізики, вчені на початку двадцятого століття прийшли до висновку про непридатність її законів до опису фізичних властивостей мікросвіту і ввели ряд постулатів (постулати Бора), що визначають правила поведінки електрона в мікросвіті і метод розрахунку цього поведінки (метод квантово-хвильового дуалізму).

Перший постулат Бора констатує той факт, що електрон, рухаючись по замкнутій стаціонарної орбіті, не випромінює електромагнітні хвилі.

Метод квантово-хвильового дуалізму передбачає прояв у електронів хвильових властивостей при його взаємодії з матеріальними об'єктами.

Очевидно, що введення будь-яких постулатів в теорію є свідченням нездатності пояснити якесь явище на даному етапі і своєрідною відстрочкою вирішення цієї проблеми. Тепер, спираючись на величезний досвід, накопичений людством в роботі з різними електродинамічними системами протягом нинішнього століття, спробуємо розібратися у витоках появи вищевикладених протиріч між експериментом і класичної фізикою.

Наявність двох суперечливих суджень про одне й тому самому предметі є наслідком або несправедливості, як мінімум, одного з цих суджень, або помилковості самого твердження про наявність протиріччя. Оскільки у нас немає підстав сумніватися в результатах фундаментальних експериментів, а введення квантових постулатів не ставить під сумнів справедливість класичної фізики в цілому і тільки констатує її незастосовність до опису процесів, що протікають в мікросвіті, залишається проаналізувати обгрунтування незастосовність класичної фізики до опису вищезазначених процесів.

АНАЛІЗ теоретичного ПІДСТАВИ НЕСТІЙКОСТІ ПЛАНЕТАРНОГО атома

Твердження про нестійкості планетарного атома обґрунтовувалося наступним чином [1, стор. 234]. Рух електрона по замкнутої орбіті супроводжується зміною, як мінімум, напрямки швидкості його руху. Отже, такий рух електрона характеризується наявністю прискорення і має супроводжуватися випромінюванням електромагнітних хвиль. Але, тому що електромагнітні хвилі несуть енергію, то електрон, віддаючи свою кінетичну енергію на випромінювання, повинен весь час зменшувати радіус своєї орбіти аж до падіння на ядро ​​атома. Кількісні оцінки [1] показують, що за час, що дорівнює десятим часток мікросекунди, повинна статися повна втрата енергії електроном. Тобто, планетарно влаштований атом речовини має бути принципово нестійким.

Однак на практиці нічого подібного не відбувається, і атоми речовини демонструють завидну стійкість, незважаючи на їх планетарне пристрій. Перед нами явне протиріччя між практикою (планетарно влаштовані атоми речовини стійкі) і теоретичним описом процесу руху електрона на орбіті (рух електрона в атомі по замкнутої траєкторії, без підкачування енергії ззовні, тобто в нормальних умовах, не може бути стійким). Основою протиріччя є твердження про випромінюванні електроном електромагнітних хвиль при будь-якій зміні швидкості його руху. Однак фундаментальні експерименти, практика і фундаментальні закони механіки спростовують дане твердження. Так наприклад:

а) під час руху нерелятівістского електрона за інерцією у постійному однорідному магнітному полі в вакуумі траєкторія його руху, в результаті дії на нього сили Лоренца, набуває замкнутий, кругової характер, але при цьому не відбувається випромінювання електромагнітних хвиль, і час перебування електрона в цьому стані не визначається його випромінювальною здатністю;

б) відома здатність постійних магнітів зберігати тривалий час стан намагніченості, обумовлена існуванням в них протягом тривалого часу постійних замкнутих електричних струмів, що представляють собою рух електронів по замкнутих траєкторіях. Якби цей процес супроводжувався випромінюванням електромагнітних хвиль, то вся енергія рухомих електронів перейшла б у тепло або випромінювання і, отже, ні про які постійних магнітах не могло б бути й мови;

в) обертальний рух матеріальних об'єктів підпорядковується закону збереження моменту імпульсу і закону збереження енергії обертання. Але, тому що всі матеріальні об'єкти складаються з атомів, а атоми з заряджених частинок, і якби заряджені частинки при русі по кругових траєкторіях випромінювали електромагнітні хвилі, то вся енергія обертання перетворилася б в розігрів обертового тіла або випромінювання зовні, що призвело б до підвищення температури і самоостановке обертового тіла, навіть при відсутності зовнішнього тертя, чого досі в практиці не спостерігалося.

Таким чином, ми приходимо до висновку про те, що далеко не всяка зміна швидкості руху електронів супроводжується випромінюванням електромагнітних хвиль. Більш того, виходячи з наведених прикладів, можна стверджувати відсутність випромінювання електромагнітних хвиль електроном, якщо зміна його швидкості руху зводиться лише до зміни її напрямки як в мікросвіті так і в макросвіті і, отже, якщо стверджується незастосовність класичної фізики до опису процесів мікросвіту через відсутність випромінювання електромагнітних хвиль електроном при його русі по замкнутої орбіті під дією центральних сил, то це в рівній мірі відноситься і до опису поведінки електрона в макропроцессах. Тобто, на підставі наведених прикладів було б логічно поставити питання про справедливість класичної фізики в цілому, зокрема - класичної теорії випромінювання. Природно виникає питання - на скільки строго обґрунтоване твердження про випромінюванні електроном електромагнітних хвиль при його русі по круговій орбіті? Типовий приклад обгрунтування ми знаходимо в [1, стор. 234]. Теоретичне рішення задачі руху електрона в полі центральних сил замінюється відомим рішенням завдання класичного осцилятора з твердженням про повну еквівалентність (?!) Руху електрона по круговій або еліптичній орбіті коливань двох взаємно ортогональних лінійних гармонійних осциляторів (або, що те ж саме, двом гармонійним коливань двох електронів по двох взаємно перпендикулярним осям). Оскільки лінійний осцилятор має здатність випромінювати електромагнітні хвилі, то, отже, електрон, рухаючись по круговій або еліптичній орбіті, повинен випромінювати з інтенсивністю двох лінійних осциляторів. Тобто, єдиним обгрунтуванням здібності електрона випромінювати електромагнітні хвилі, рухаючись по круговій або еліптичній орбіті, стало постулирование повної аналогії двох процесів, а саме: руху одного електрона по замкнутої траєкторії, що характеризується наявністю орбітального моменту імпульсу, і двох взаємно перпендикулярних лінійних осциляцій двох електронів. Спробуємо оцінити допустимість подібної аналогії, простеживши логіку міркувань, наведену в [1]. Для простоти аналізу пропонується розглянути кругову орбіту. Оскільки рівняння кругової орбіти в Декартовой системі координат має такий вигляд:

то, перейшовши в полярні координати і висловивши x і y через і , Отримаємо:

,

.

Якщо тепер ввести поняття кутової швидкості як

(де t - час), то отримаємо остаточний вираз для зміни координат електрона (x і y) у часі при його русі по круговій орбіті:

Дійсно, обидві координати змінюються в часі періодично зі зсувом відносно один одного на кут рівний , І проекції руху по круговій траєкторії, здавалося б, можна розглядати як два взаємно перпендикулярних лінійних синхронних коливальних руху. Однак на цьому подібність руху електрона по круговій орбіті з коливаннями двох взаємно ортогональних лінійних осциляторів закінчується і починаються відмінності.

Цілком очевидно, що формальної схожістю з рухом лінійно осцилюючих електронів володіє не сам рух електрона по замкнутої траєкторії, а математична запис проекцій цього руху, що не одне і теж.

Рухаючись по круговій орбіті, електрон проходить кожну точку орбіти один раз за період, і напрям проходу завжди залишається незмінним. Рухаючись в лінійному гармонійному осцилляторе, електрон проходить кожну точку траєкторії двічі за період і кожен раз в зворотному напрямку в порівнянні з попереднім проходом.

Рух по круговій орбіті характеризується орбітальним моментом імпульсу і кінетичної енергією орбітального обертання електрона. Коливний в гармонійному осцилляторе електрон не має орбітального моменту імпульсу і кінетичної енергії орбітального обертання, і його імпульс і кінетична енергія періодично змінюються.

Навіть наведених міркувань достатньо для того, щоб прийти до висновку про принципову різницю фізичних властивостей цих двох видів руху.

Таким чином ми приходимо до висновку про те, що єдиною підставою для постулирования вищезазначеної аналогії послужило помилкове поширення можливості уявлення вектора швидкості матеріального об'єкта як векторної суми його проекцій на можливість подання руху єдиного об'єкта у вигляді взаємно ортогональних рухів двох самостійних матеріальних об'єктів (!). Дійсно, якщо взяти два підвісних маятника, закріпити їх в одній точці підвісу і штовхнути у взаємно перпендикулярних напрямках, то при цьому їх руху ні в якій мірі не стануть еквівалентними руху одного маятника по кругової чи еліптичної орбіті, і, отже, твердження про аналогії руху цих двох систем є помилкою. Але оскільки саме на підставі цієї аналогії була постульовано аналогичность випромінювальної здатності двох взаємно ортогональних лінійних осциляторів і електрона, що рухається по замкнутій орбіті, то дана аналогичность виявляється позбавленою будь-яких підстав. Хотілося б і доповнити раніше сказане відомими з радіотехніки фактами про випромінювальних властивості лінійного диполя і кругового витка. Випромінювальна здатність першого така висока, що його електрична "добротність" має величину менше одиниці, тоді як електрична "добротність" кругового витка більше сотні і визначається з високою точністю не випромінювальною здатністю витка, а втратами в ньому самому.

Не дивно, що проведення повної аналогії між рухом електрона по замкнутої орбіті в полі центральних сил і коливаннями двох взаємно перпендикулярних осциляторів привело до побудови помилковою теоретичної моделі поведінки електрона на орбіті, що розходиться з результатами експериментів.

Оскільки рух по круговій орбіті є окремим випадком еліптичного руху і характеризується законами збереження моменту імпульсу і енергії (включаючи енергію обертального руху), то є всі підстави припускати, що всі раніше сказане в рівній мірі відноситься і до руху електрона по еліптичній траєкторії.

ПРИЧИНИ ВВЕДЕННЯ В ФІЗИКУ квантової дуалізм
"КВАНТОВО-хвильового дуалізму"

З огляду науково-технічної літератури можна зробити висновок про те, що ніякого серйозного обґрунтування введення в теоретичну фізику методу квантово-хвильового дуалізму не існує. Головна мета такого запровадження - уникнути складності формулювання класичної завдання і трудомістких розрахунків. Чим же відрізняється метод квантово-хвильового дуалізму від класичних методів вирішення подібних завдань в рамках класичної фізики? Головне і єдина відмінність класичної методики від методу квантово-хвильового дуалізму полягає в тому, що, згідно з канонами класичної фізики теоретичним рішенням завдання є отримання на підставі застосування фундаментальних законів фізики результату, збігається з експериментом, із зазначенням причинно-наслідкових зв'язків і дії сил, що призводять до даного результату, тоді як в основі методу квантово-хвильового дуалізму лежить постулирование аналогичности поведінки електрона і хвиль, перебір можливих математичних рішень відповідного класу рівняння із застосуванням "правил відбору", і підбираються для кожної нової задачі, з метою отримання виразу, значення якого чисельно збігається з експериментальним результатом. Природно, що ні про яку єдину методику (крім "перебору рішень") в даному випадку говорити не доводиться, і така методика отримання рішень нічого (крім випадкового збігу або рішень, "лежачих на поверхні") дати не може, тому що сліпо йде за експериментом, не маючи можливості використовувати повний набір відомих фундаментальних фізичних законів. Що ж стосується поведінки електронів поблизу матеріальних об'єктів, то ці завдання прекрасно вирішуються в рамках класичної електродинаміки, і на базі цих рішень створено кілька класів електронних хвильових пристроїв (клістрони, магнетрони, лампи біжучої хвилі та ін.), Що набули широкого застосування в різних СВЧ радіотехнічних системах [2].

Отже, і в даному випадку, при введенні методу квантово-хвильового дуалізму, черговий раз без належної теоретичної перевірки використовувалася що здається аналогія між поведінкою хвиль і частинок, не тільки не збагатила теоретичну фізику, а навпаки, обмежила її Предсказательная можливості, а, отже, і економічну привабливість.

ВИСНОВКИ

В результаті проведеного аналізу встановлено, що:

- Типове твердження про здатність електрона випромінювати електромагнітні хвилі при його русі по замкнутої орбіті в полі центральних сил, яке поставило під сумнів можливість застосування класичної фізики для опису поведінки об'єктів мікросвіту і що призвело до введення в фізику квантових постулатів, неправомірно, тому що засноване на помилковому твердженні про повної аналогії двох непорівнянних процесів, а саме: процесу руху електрона по замкнутої орбіті в полі центральних сил і процесу гармонійних коливань двох взаємно ортогональних осцилляторов;

- Твердження про непридатність класичної фізики для опису процесів мікросвіту та введення квантових постулатів не мають належного обґрунтування, тому що не спираються на конкретні рішення цих задач методами класичної фізики;

- На підставі фундаментальних законів обертального руху, результатів фундаментальних експериментів і практики використання постійних магнітів, маховиків та інших технічних пристроїв є підстави припускати, що електрон при русі по замкнутої орбіті в полі центральних сил ( "кеплерова завдання") не випромінює електромагнітних хвиль, як в мікро- так і в макросвіті, і, отже, планетарно влаштований класичний атом стійкий і має підлягати розрахунку в рамках класичної фізики (в іншому випадку треба говорити про несправедливість класичної фізики в цілому);

- Остаточну відповідь на питання про ступінь застосовності класичної фізики до вирішення завдань мікросвіту і дійсною необхідності введення квантових постулатів може бути отримано тільки прямим рішенням даного класу завдань методами класичної фізики і зіставленням отриманих розрахункових результатів з результатами відповідних експериментів.

ЛІТЕРАТУРА

1) Шпольський Е. В. Атомна фізика. Державне видавництво техніко-теоре-тичної літератури, Москва 1949 р Ленінград.

2) Сміренін Б. А. Довідник по радіотехніці. Державне енергетичне видавництво, Москва 1950 р Ленінград.

Версія для друку
Автор: З.І. Докторович
Сайт автора: http://www.doktorovich.info/
Москва 1994р.
PS Матеріал захищений.
Дата публікації 28.12.2004гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів