%D, %d %M %y
Time: %h~:~%m
Time: %h~:~%m
|
01.01.15
Конкурс РФФИ 2015 года
Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ) проводит конкурс проектов участия российских ученых в научных мероприятиях, проводимых за рубежом 2012 года. Заявки принимаются до 01.11.2015 Внимание Вышла в продажу вторая редакция книги "Twenty-First Century. General Chemistry" 
|
Home / Публикации / Статьи / Химия. Прошлое и настоящее Химия. Прошлое и настоящееРабочая группа Американского Химического Общества признала необходимость изменения системы образования в химии. Отличие нашей точки зрения от точки зрения Спенсера и Гиллеспи (члены рабочей группы) состоит в отношении к включенным в существующие учебники квантово-химическим объяснениям химических явлений, а также к изменениям, которые надо сделать в будущих альтернативных химических учебниках. Предложения Спенсера и Гиллеспи по изменению учебников и критика существующих учебников излагаются в сослагательном наклонении, существенная часть объяснений химических явлений включает квантово- химические объяснения. Мы убедились в ходе нашей работы, что эти объяснения являются лженаукой и, соответственно, квантово-химические объяснения дают ложное знание, которое, как известно, хуже невежества. Поэтому, если авторы учебников не знают, как объясняются наблюдаемые в эксперименте закономерности в рамках традиционного классического (до квантово-химического) подхода, то не стоит включать эти объяснения в альтернативные учебники. Необходимо исключить ложное знание из переиздающихся ныне учебников и учебных пособий. Только в начале нашей работы (80-гг.) мы были одиноки в своем отношении к квантово-химическим объяснениям. В дальнейшем к такому же мнению по отдельным квантово-химическим объяснениям пришли Л.Полинг (к теории ЛКМО) и Огильве (отрицание существования орбиталей и объяснение пространственного строения органических молекул). Еще в 70-х гг. авторы учебников по квантовой химии стали открещиваться от некоторых квантово–химических объяснений, включенных в стандартные учебники. Они утверждали, что химики их неправильно поняли. Квантовая химия это математические способы приближенных решений уравнения Шредингера. В ходе разработки этих способов, чтобы отличать один вариант от другого им присваивали различные химические названия, такие как “линейные комбинации атомных орбиталей”, “теория валентных связей”, “гибридизация”, “энергия резонанса” и т.д. А химики восприняли эти названия как физически существующие явления. Например, в уравнении Шредингера входит функция пси (Ψ), физический смысл которой никто не знает. Борн выдвинул предположение, которое одобрили большинство квантовых химиков, что квадрат этой функции определяет вероятность нахождения электрона в определенной области пространства атома водорода. Далее, Гайтлер и Лондон предположили, что при объединении атомов водорода в молекулу водорода вероятность нахождения электрона в пространстве молекулы водорода будет определяться квадратом суммы пси один и пси два (Ψ1 + Ψ2 )2. Квадрат этой суммы больше чем сумма квадратов Ψ1 и Ψ2. на 2 Ψ1 Ψ2. Гайтлер и Лондон назвали эту величину «обменной энергией», а химики восприняли это название как объяснение природы химической связи, считая, что главный вклад в энергию связи вносит обменная энергия.
Всю серию, количественно не оцениваемых качественных предположений квантовые химики назвали “теорией валентных связей”. Так ученые сочли, что в рамках квантовой химии была «решена» проблема химической связи. В библии по квантовой химии (Левайн. Квантовая химия) с упорством достойного уважения в четырех изданиях с 1970 – 2004гг. утверждаеся, что такие явления как “линейные комбинации атомных орбиталей”,” теория валентных связей”, “гибридизация”, “энергия резонанса” не существуют в природе. И несмотря на это, химики продолжают включать эти понятия как реальные физические сущности, объясняющие физический смысл химических явлений.
Квантовые химики совершили важный шаг. По случаю 100-летнего юбилея Льюиса (автора правил Льюиса) в Journal of Computational Chemistry [Volume 28,Issue1,2007] было напечатано: «We hope that this special issue of the Journal of Computational Chemistry will demonstrate to the reader that we are still far from understanding the nature of the chemical bond and much work lies ahead for the chemical community».
Мы надеемся, что этот специальный выпуск журнала "Вычислительная Химия покажет читателю, что мы все еще далеки от понимания природы химической связи, и большую работу надо провести химическому сообществу, чтобы приблизиться к ее пониманию…";
В отличие от теории химической связи теория химической реакции во всех четырех изданиях учебника квантовой химии, указанном выше, описывалась как решенная в рамках теории переходного состояния. Несмотря на расхождение между расчетами по модели и экспериментальными данными доходило до 15%. В настоящее время очевидно, что химические реакции идут через образование промежуточного соединения.
В нашем подходе к содержанию учебников мы не ограничились утверждением о необходимости исключения квантово-химических объяснений, а предложили объяснения основных химических явлений: химической реакции и катализа, химической связи в рамках нового подхода.
В опубликованной в 1991 году работе новым было следующее: 1) доказывалось, что квантово-химические объяснения химических явлений (LСMO, VB & TST) являются некорректными;
2) предлагалась теория химической связи и химческой кинетики, объяснявшая без дополнительных предположений природу химической связи и механизм химических реакций. Например, теория объясняла, почему для термического разрыва связи в молекуле Н2 требуется нагрев до температуры выше 2000º С, а при взаимодействии молекулы Н2 с атомом дейтерия эта связь разрывается при комнатной температуре.
В CEN (June 30.2008 p.34) в статье Elizabeth K. Wilson Battle Of The 'Functionals' констатировала: “the happy days of “black box “ density functional theory computations are over”. Счастливые дни расчета «черного ящика» функционала плотности закончились. Мир вокруг нас Сравним картину, создаваемую современными учебниками, и описание мироустройства, к которому мы пришли в результате работ последних 30 лет.
Современное описание мира является результатом математического подхода к объяснению мироустройства. Математический подход (в науке столько науки сколько в ней математики) зародился в период господства предшествующего ему философского подхода к естественнонаучным вопросам. Оба они были генетически связаны с религиозным подходом-описанием, что было естественно для того времени.
Примером религиозного подхода (креатинизма) являются необъясненные закономерности. Сохранение религиозного подхода и атавизмов с ним связанных, в первую очередь, обусловлено более ранним знакомством каждого человека с таким способом познания (до 10-летнего возраста). Для него характерно отсутствие необходимости каких-либо предварительных знаний в отличие от естественно-научного подхода. Сохранение этого подхода в дальнейшей жизни человека, в свою очередь, обусловлено инерцией мышления верой в авторитеты и, по нашему мнению, зависимостью этих факторов от возраста человека, в котором он получил исходную информацию. Инерция мышления и вера в авторитеты резко падают при переходе от младенчества к детству и далее к отрочеству. По способности усваивать новую информацию более 90 процентов новорожденных являются гениями. Подавляющее большинство новорожденных обладают абсолютным слухом. Скорость освоения и прочность запоминания языка младенцем не сравнима с его же способностями уже в возрасте 5 – 10 лет.
Появление философского подхода было обусловлено объективными и субъективными причинами. К объективным причинам относится отсутствие техники необходимой для экспериментальных исследований и, главное, отсутствие вопросов о причинно-следственных связях. Общественность, которую можно назвать научной, интересовали в первую очередь общие вопросы мироустройства. Круг людей, занимающихся наукой, был крайне ограничен, а научные дискуссии считались модным аристократическим исскуством.
Бесконечно ли делима материя? существуют ли атомы? что тормозит движение тел? или почему сила, приложенная к телу, не сообщает ему бесконечное ускорение? и т.д. Дискуссии носили схоластический (декларативный) характер. Вся аргументация ограничивалась словами “я считаю”, а вес “я” определялся авторитетом дискутирующего, который он приобрел в обществе в течение предыдущей жизни. Часть аргументов осталась в истории в форме остроумно сформулированных афоризмов.
Современный принятый научным сообществом подход к описанию мироустройства является математическим подходом. Основной парадигмой этого подхода является широко известное высказывание: «В науке столько науки сколько в ней математики». Один из его основоположников, Пифагор, на воротах своего поместья написал: «не знающий геометрии, да не войдет в эти ворота». 500 лет спустя Р. Фейнман в своей Нобелевской лекции провозгласил: «…наилучший способ создания новой теории – угадывать уравнения, не обращая внимания на физические модели или физическое объяснение». (Нобелевская лекция, Р. Фейнман).
Основными, почти вечными образцами плодотворности математического подхода являются геометрия Эвклида и «Начала» Ньютона. Математический подход к описанию мироустройства предполагает существование материи в виде двух исходных сущностей массы (нейтральной,незаряженной материи) и зарядов двух видов (положительный и отрицательный).
На основе массы описывается механика, а на основе зарядов описывается электродинамика. Пространство, в котором движется материя, является более чем трехмерным. Деление нейтральной материи и зарядов не бесконечно и, соответственно, существуют неделимые частицы (например, электроны, позитроны, нейтрино). Заряды, движущиеся с ускорением, испускают электромагнитное излучение. Cогласно http://nrc.edu.ru/est/r2/index.html наиболее важное квантовое свойство всех элементарных частиц - это способность рождаться и уничтожаться (испускаться и поглощаться) при взаимодействии с другими частицами. Все процессы с элементарными частицами протекают через последовательность актов их поглощения и испускания.
Противоположно заряженные частицы (например, электрон и позитрон) при столкновении аннигилируют с образованием электромагнитной энергии. Согласно современной точке зрения выделение электромагнитной энергии обусловлено переходом массы аннигилировавших частиц в электромагнитную энергию. Количество электромагнитной энергии, выделившейся в результате аннигиляции, определяется по уравнению Е = mс 2, где m - суммарная масса аннигилировавших частиц. При электромагнитном облучении ядер тяжелых элементов электромагнитной энергией с той же частотой и тем же количеством снова возникают ранее аннигилировавшие противоположно заряженные частицы электрон и позитрон, т.е. процесс аннигиляции является обратимым. Согласно принятому мировоззрению не только масса переходит в энергию, но и энергия переходит в массу и в заряды.
В принятом мировоззрении существуют четыре вида взаимодействия гравитационное, слабое, сильное и электромагнитное. Слабое взаимодействие гораздо сильнее гравитационного, но в повседневной жизни роль гравитационного взаимодействия гораздо заметнее роли слабого взаимодействия.
В современной физике (а значит, и физической химии) фундаментальную роль играет релятивистская квантовая теория физических систем с бесконечным числом степеней свободы - квантовая теория поля. Эта теория построена для описания одного из самых общих свойств микромира - универсальной взаимной превращаемости элементарных частиц. Для описания такого рода процессов требовался переход к квантово-волновому полю. Квантовая теория поля является релятивистской. Если система состоит из медленно движущихся частиц, то их энергия может оказаться недостаточной для образования новых частиц с ненулевой массой покоя. Частицы же с нулевой массой покоя (фотон, возможно нейтрино) всегда релятивистские, т.е. всегда движутся со скоростью света. Универсальный способ введения всех взаимодействий, основанный на калибровочной симметрии, дает возможность их объединения.
Квантовая теория поля оказалась наиболее адекватным аппаратом для расчета взаимодействия элементарных частиц и объединения всех видов взаимодействий. Появились отдельные направления квантовой теории.
Квантовая электродинамика - та часть квантовой теории поля, в которой рассматривается взаимодействие электромагнитного поля и заряженных частиц (или электронно-позитронного поля).
Законченная теория адронов, сильного взаимодействия между ними пока отсутствует, однако имеется теория, которая, не являясь ни законченной, ни общепризнанной, позволяет объяснить их основные свойства. Эта теория - квантовая хромодинамика, согласно которой адроны состоят из кварков, а силы между кварками обусловлены обменом глюонами. Все обнаруженные адроны состоят из кварков пяти различных типов ("ароматов"). Кварк каждого "аромата" может находиться в трех "цветовых" состояниях, или обладать тремя различными "цветовыми зарядами".
Квантовая химия, рассматривает строение и свойства химических соединений, реакционную способность, кинетику и механизм химических реакций на основе квантовой механики.
Если законы, устанавливающие соотношение между величинами, характеризующими физическую систему, или определяющие изменение этих величин со временем, не меняются при определенных преобразованиях, которым может быть подвергнута система, то говорят, что эти законы обладают симметрией (или инвариантны) относительно данных преобразований. В математическом отношении преобразования симметрии составляют группу.
В современной теории элементарных частиц концепция симметрии законов относительно некоторых преобразований является ведущей. Симметрия рассматривается как фактор, определяющий существование различных групп и семейств элементарных частиц.
Квантовая механика, базируясь на принципе неопределенности, объясняла не присоединение электрона к протону в атоме водорода, а на основе уравнения де Бройля - спектр атома водорода (стоячая волна). Быстрое признание уравнения де Бройля и уравнение Гейзенберга было обусловлено господствовавшим в этот период новым критерием корректности теорий, популяризируемым Бором на его семинарах: «Эта идея, конечно, сумасшедшая, но надо понять достаточно ли она сумасшедшая, чтобы быть правильной».
Предлагаемое нами описание мироустройства, включающее физический смысл химической связи, химической реакции и катализа является надежным фундаментом построения теоретической химии, а также физической химии. Ряд следствий из наших объяснений химических явлений также отвечают на дискуссионные вопросы, существующие в физике на протяжении десятков лет.
Надежность такого подхода обусловлена тем, что при построении теории химической связи кинетики и катализа мы не вводили ни одного качественного или количественного предположения или постулата.
Одно из самых больших достижений нашей теории, которое практически оказалось решающим, прежде всего, для нас самих и выразилось не только в уверенности, а уже в вере, что наши объяснения корректны, это объяснение физического смысла периодического закона открытого Менделеевым, правил Льюиса, правил резонанса и валентности.
Сам путь решения этих задач и вопросов оказался живой иллюстрацией широко известного высказывания К.Маркса: «в науке нет широкой столбовой дороги, и только тот достигнет ее сверкающих вершин, кто не боясь усталости, карабкается по каменистым тропам». Прежде чем подойти к вопросу о физическом смысле законов и правил нам необходимо было понять, как образуется химическая связь и как протекает химическая реакция и найти причинно-следственные связи между этими явлениями. После ответа на эти вопрос мы перешли к объяснению физического смысла периодического закона.
Уровень парадоксальности периодического закона сравним с принципом эквивалентности открытым И.Ньютоном. Согласно этому закону гравитационная масса равна инерционной. Менделеевым закон был сформулирован следующим образом: «свойства химических элементов не произвольны, а находятся в периодической зависимости от атомной массы». В 1914 году Мозли на основе проведенных им экспериментов изменил формулировку: заряд ядра является важнейшим свойством элемента, определяющим его химические свойства.
К 30-м гг XX века были измерены потенциалы ионизации и значения сродства атомов к электрону большинства элементов. На основе этих данных было определено, что электронная оболочка атомов имеет слоистое строение и количество электронов в каждом слое атомов. Далее было установлено, что число электронов в верхнем слое атомов, первые потенциалы ионизации электронов и сродство атомов к электрону изменяются переодически с ростом заряда ядра. Периодичность, с которой эти свойства повторялись равнялася для первого периода 2, для второго и третьего периода 8, для четвертого и пятого периода 16. Во втором и третьем периоде количество электронов в верхнем слое изменялось от одного до 8, а количество электронов во внутренних слоях в обоих периодах оставалось постоянным. На основе наблюдений этих закономерностей стало понятным, что внутренние электронные слои не принимают участия в химических и физических свойствах элементов. Уравнение, составленное для первого периода на основании двух предположений, что электроны вращаются в одном круге и между ними и ядром атома имеется только электростатическое взаимодействие, имело аналитическое решение. Согласно этому решению при увеличении количества электронов с двух до трех и одновременном увеличении заряда ядра с 2-х до 3-х единиц протона, (т.е. при переходе от гелия к литию и при попадании электрона в уже существующий двухэлектронный круг) энергия проигрывалась, а при попадании в следующий круг (при образовании нового круга) выигрывалась. Это качественно совпадало с экспериментальными данными, обобщенными в периодическом законе, что, соответственно, предполагало, что простое электростатическое взаимодействие обуславливает слоистое строение электронных атомных оболочек, и что аналитическое решение имеет только уравнение для первого периода. В соответствии с этим выводом увеличение количества электронов во внешнем слое во втором и третьем периоде мы связываем с уменьшением эффекта экранирования электронов внешнего слоя от ядра по мере увеличения количества внешних слоев, а не какими-либо новыми силами или квантовыми числами. С другой стороны, максимально возможное количество электронов при наличии качественного объяснения нами определяется на основании экспериментальных данных по потенциалам ионизации и данных по сродству атомов к электрону.
Фундаментом общепринятого мировоззрения являются законы Ньютона и принцип эквивалентности, законы Фарадея и уравнение де Бройля Шредингера, принцип Гейзенберга и расчеты излучения электрона при движении с ускорением.
При математическом подходе логична аннигиляция положительных и отрицательных заряженных частиц. В классическом традиционном для химии подходе не понятно, почему заряженные частицы (заряды также могут называться черные и белые или вкусные и невкусные и не иметь сходство с математикой), должны аннигилировать при сближении. Экспериментально у них установлено только свойство притяжения, если они различаются по заряду и свойство отталкивания друг от друга, если знаки зарядов совпадают. Оставаясь в рамках классической химии и руководствуясь физическим механизмом явлений, мы предлагаем новый подход к описанию мироустройства.
Наше мировоззрение Исходная сущность материи это заряды положительные и отрицательные, деление которых на более мелкие по абсолютной величине не ограничено. Положительные и отрицательные не несут ни какого дополнительного смысла кроме этих названий. Одноименные заряды притягиваются, а разноименные отталкиваются.
Эти заряды организуются в устойчивые системы, примерами которых в химии является позитроний, атом гелия и гидрид ион (Н‑). В позитронии два позитрона вращаются вокруг одного электрона. В атоме гелия и гидрид ионе два электрона вращаются вокруг положительно заряженного ядра.
Движение заряженных частиц подчиняется законам электродинамики, прежде всего законам Фарадея. При их равномерном движении в пространстве образуется магнитное поле, напряженность которого определяется величиной движущегося заряда, скоростью его движения и его эффективным радиусом. Напряженность магнитного поля растет с увеличением заряда и скорости его движения и понижается с ростом эффективного радиуса заряженной частицы. При движении заряда с ускорением напряженность магнитного поля меняется. Изменение магнитного поля вызывает появление электрического поля, ЭДСi которого направлена противоположно ЭДС, вызвавшей ускоренное движение заряда. Величина силы, действующей на заряд, зависит от угла между векторами магнитной индукции и вектором скорости заряда. Направление силы, обусловленной появлением ЭДСi, не зависит от вида ускорения и природы силы его вызвавшей. Во всех случаях направление ЭДСi противоположно направлению силы, вызвавшей движение заряда с ускорением.
Cкорость изменения ЭДСi пропорциональна ускорению движения частицы. После достижения равенства между возникшей ЭДСi и ЭДС, вызвавшей ускоренное движение, ЭДС i продолжает расти и, соответственно, разница между ЭДСi и ЭДС, вызвавшей ускорение заряда, становится отрицательной. Т.е. заряд начинает двигаться с отрицательным ускорением. Соответственно, ЭДСi начинает повышать ЭДС, вызвавшую движения заряда с ускорением. За некоторое время система приходит в равновесие, при котором ЭДСi становиться равным ЭДС, вызвавшей ускоренное движение.
В состоянии равновесия сила Кулона равна силе, вызвавшей ускоренное движение заряда (силе Лоренца), что однозначно свидетельствует, что силы инерции обусловлены наличием у частиц заряда и отсутствием других материальных сущностей, влияющих на инерциальные силы. Или, другими словами, указывает на отсутствие у них нейтральной (механической) массы. Доказательство отсутствия механической массы, возможность описания устройства мира без использования механической массы, как исходной сущности, является основным отличием нашего мировоззрения. Подробнее см. fphysics.com.
Это факт можно считать нашим достижение в объяснении физической природы массы. Т.е. можно сказать, что нам удалось разрешить одну из самых важных задач физики - показать, что масса имеет электромагнитное происхождение и объяснить инерцию тел.
Преимущество одного мировоззрения перед другим определяется, прежде всего, количеством исходных сущностей. Чем меньше исходных сущностей, тем предпочтительней мировоззрение. Следующим фактором, определяющим преимущества одной концепции перед другой, является количество явлений, которое объясняет данная концепция при равенстве количества исходных сущностей. Чем больше явлений она объясняет, тем предпочтительней предлагаемая концепция. Третьим философским критерием оценки концепции является возможность ее дальнейшего развития. По всем трем критериям преимущество нашей концепции очевидно.
В отдельный пункт можно выделить подходы, применяемые в сравниваемых мировоззрениях.
Согласно истории науки существует три подхода к решению естественно – научных вопросов. В начале в решении естественно-научных проблем господствовал философский подход. Затем наступил период математического подхода, который господствует в науке до настоящего времени. Общепринятое мировоззрение является ярким примером применением математического подхода к решению естественно – научных проблем.
Третий подход называется экспериментальным. Этот путь, в основном, описывает искусство ставить эксперимент, подтверждающий выводы, следующие из математического подхода. Принцип этого подхода иллюстрирует высказывание: «практика без теории слепа».
Широкое использование квантовой химии, особенно в период эйфории этим направлением, утвердило эффективность математического подхода.
Лозунгом нашего физического мировоззрения можно считать фразу: «нет следствия без причины». Согласно этому подходу основной задачей науки является определения причинно - следственных связей между экспериментально обнаруживаемыми явлениями.
В настоящее время развитие химии прошло следующие этапы:
Выяснение физического смысла законов и правил, выяснение механизма явлений, по существу, является текущей задачей и следующим этапом.
В химии выяснение физического смысла законов и правил приводит исследователя к физике, тем самым отвечает на вопрос: cводится ли химия к физике? Квантовая химия не смогла дать ответ на этот вопрос на уровне объяснения строения электронных оболочек атомов (Эрик Скерри, Периодический закон, стр. 278, 2007г., англ.).
Основные положения нашего подхода Материя - это только заряды называемые одноименные и разноименные. Деление зарядов по величине ничем не ограничено. Не существует элементарных зарядов, т.к. элементарные заряды будут неустойчивыми из-за кулоновского взаимодействия. Т.е. все заряды являются сложными частицами.
Заряды не уничтожимы, следовательно, аннигиляции не существует. Заряды обладают энергией. Она имеет две составляющие потенциальная и кинетическая энергии.
В сложных организованных системах, когда разноименные заряды вращаются вокруг центра инерции или одноименные вокруг разноименного потенциалная энергия этих систем определяется уравнением U=U1+U2+…Un.
В состоянии равновесия эти системы подчиняются теореме вириала, согласно которой потенциальная энергия равна удвоенному значению кинетической энергии.
При сообщении организованной системе зарядов энергии из вне, потенциальная и кинетическая энергия системы изменяются. После достижения равновесия система опять начинает подчиняться теореме вириала.
Инерция и гравитация в физическом подходе - электромагнитные явления, определяемые обобщенной силой Лоренца.
Основным вопросом, который нам удалось решить, это вопрос о природе массы.
До наших работ механические явления объяснялись на основе ньютоновской массы и ее свойств. Электродинамические и электромагнитные явления объяснялись на основе зарядов и их свойств. Нам удалось объяснить все физические явления только на основе заряда и его свойств. Так нами были предложены альтернативные объяснения явлений гравитации и инерции, объяснение выделения огромного количества энергии в ходе ядерных реакций, и объяснение результатов экспериментов Дэвисона и Джермера. Основным отличием наших объяснений кроме использования ЭМ массы как исходной сущности, является то, что в наших объяснениях предлагается механизм явления.
Исключение классической массы (в ньютоновском определении) и переход к заряду (ЭМ массе) приводит к следующим выводам:
1) элементарных (неделимых) частиц типа кварков не существует, т.к. иначе силы отталкивания ничем не компенсируются.
2) деление зарядов ничем не ограничено.
3) экстраполяции экспериментально установленных случаев (Солнечная система, молекула, атом, протон, нейтрон) показывает, что устойчивыми являются системы, в которых два противоположно заряженных заряда врашаются вокруг центра инерции или два одинаково заряженных заряда вращаются вокруг противоположно заряженного заряда.
По мере уменьшения эффективного радиуса сложных частиц и роста их эффективного заряда увеличивается их устойчивость (требуется больше энергии для их распада) и повышаются их инерциальные свойства (в старом понятие инерционная масса).
Взаимодействие между сложными частицами и космическими телами (т.е в диапазоне расстояний 10-15-1015м) определяется отношением расстоянием между ними и их размерами (эффективным радиусом). Так, например, при взаимодействии атомов водорода, эффективный радиус которых равен 0,529 Å, между собой на расстоянии более пяти эффективных радиусов сила их взаимодействия близка к нулю.
Со сближением сила взаимодействия меняет свою зависимость от расстояния.
При расстояниях порядка 4 – 3 эффективных радиусов она обратно пропорциональна 1 – 3 степеням, при расстояниях порядка 3 – 2 эффективных радиусов доходит до 7 степени. Дальнейшее сближение резко меняет характер зависимости силы взаимодействия от расстояния. На расстоянии 0.7А сила взаимодействия становится равной нулю. При дальнейшем сближении она меняет свой знак. Если до расстояния 0,7А эта сила была силой притяжения одного атома к другому, то после прохождения отметки 0,7 А притяжение сменяется на отталкивание.
Большим шагом к созданию единой теории поля стала демонстрация того факта, что нет неоходимости выделять силу гравитации и сильные и слабые взаимодействия в отдельный вид взаимодействий.
Отсутствие гравитации как отдельного самостоятельно вида взаимодействия доказывается:
1) отсутствием массы в ньютоновском понимании,
2) невозможностью выделения этого взаимодействия в присутствии электростатики,
3) отсутствием явления аннигиляции зарядов.
Электромагнитная природа массы Основным доказательством электромагнитной природы материи является работа генераторов, электромоторов и трансформаторов под нагрузкой и на холостом ходу.
В генераторах и электромоторах ядра и электроны движутся в электромагнитном поле с центростремительным ускорением по законам Фарадея. В результате такого движения возникает сила индукции, направленная противоположно силе, вызвавшей движение зарядов с ускорением. Cопротивление ускорению (проявление инерциальных свойств) ядер на три порядка больше, чем электронов. Соответственно, ЭДС поля самоиндукции, вызванная движением ядер, полностью определяет направление силу электрического тока в нем. КПД работы современных генераторов, электромоторов и трансформаторов при оптимальной нагрузке более 98%. При работе электромоторов на холостом ходу сила тока в их обмотках падает до 10 – 4 % от ее значения при работе под оптимальной нагрузкой, т.к. ЭДС самоиндукции на холостом ходу становится практически равной ЭДС, вызывающей ток в первичных обмотках трансформаторов и обмотках роторов генератора.
Другое доказательство корректности электродинамического подхода является равенство центробежной силы силе кулоновской, и, в частности, равенство центробежной силы силе Лоренца в масс-спектрометрах.
Почему мы считаем это доказательство вторым, а не основным.
Для того, чтобы придти к этому решению, требуется сначала доказать, что законы и явления для токов в проводниках, идентичны конвекционным токам. В первом же случае это удается доказать на самом электропроводе, который состоит из электронов и ядер, и на котором были выведены Фарадеем законы электромагнитной индукции.
Наш способ развития химии это путь выяснения физического смысла химических законов и правил.
|