Шаг к структуре пространства
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
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