Фрактальная модель атома и его ядра

На рис. 4.4 изображена фрактальная модель атома водорода [2]. Электрон, имеющий отрицательный заряд, занимает определенное энергетическое положение, определяемое как притяжением глобальным зарядом протона q = + 1, так и отталкиванием электрона, вызывав -мым локальным зарядом (кварком) протона (-1/3). Для обеспечения устойчивого энергетического положения электрона протон водорода вращается вокруг центральной оси. Это вращение ядра не позволяет происходить процессу захвата электрона положительными зарядами (кварками) протона. Однако из представленной модели видно, что за счет внешнего воздействия возможен захват электрона положительными зарядами (кварками) ядра. Этот процесс подтверждается расщеплением спектра атома водорода на две компоненты. Расщепление обусловлено тем, что при воздействии фотонов электроны некоторое время проводят вблизи ядра [54].

 

 

Рис. 4.4. Фрактальное изображение атома водорода

Такая модель атома водорода подтверждается радиоастрономическими наблюдениями на частоте 1420 МГц (21 см) — радиолинии нейтральных атомов водорода [24]. Кроме того, такая модель подтверждается энергетическим спектром для молекул водорода Н₂, при этом спектры различны для качественно различных сортов вещества: «ортоводорода» и «параводорода». Молекулы ортоводорода состоят из протонов с параллельно направленными спинами, а в молекулах параводорода спины протонов антипараллельны. (Понятие спина — собственного момента количества движения частиц рассмотрено во Введении, п. 5 и п. 4.3). Переход из состояния «орто» в состояние «пара» и наоборот, без специальных катализаторов, чрезвычайно затруднителен и поэтому молекулярный водород практически представляет смесь двух сортов молекул, причем, система вращательных уровней ортоводорода заметно отличается от системы уровней параводорода. Аналогичная картина имеет место для молекулярного дейтерия D₂, однако, спектр D₂ отличается от Н₂, поскольку различны спины ядер атомов дейтерия и водорода (см. п. 6.1).

Фрактальная модель атома водорода позволяет установить природу возникновения фотона. Возникновение

 

 

фотона обусловлено взаимодействием возбужденного электрона с вихревой структурой пространства (см. п. 3.3), возникающей между электроном и протоном, а в общем случае между электроном и ядром. Теперь можем перейти к общей модели формирования атома и молекулы.

В основном состоянии (в отсутствии внешних возбуждений) в любом атоме, вследствие действия кулонов-ских сил отталкивания, вызванных как действием отрицательных зарядов (кварков) «нейтронной оболочки» вращающегося ядра (см. далее), так и взаимным влиянием электронов происходит формирование частиц по своим энергетическим уровням также за счет притяжения ядра, имеющего глобальный положительный заряд.

Следует заметить, вращение (спин) ядра вызывает магнитный момент, который также влияет на формирование электронной структуры атома, ибо электроны обладают спиновым магнитным моментом (см. далее п. 4.3). Ядра влияют не только на формирование структуры ато-ма, но и молекулы, что рассмотрено выше. Взаимодействие спинов ядер атомов и электронов любого вещества вызывает возникновение определенных электромагнитных излучений (полей). На примере атомарного водорода выше указали, что излучение происходит на частоте 1420 Мгц, хотя эта частота излучения присуща противоположному расположению спина электрона и ядра [24]. При параллельной ориентации спинов частиц атома водорода частота излучения несколько выше и составляет 1420,4 Мгц (21,11 см). Магнитное поле Галактики упорядочивает ориентацию атомов водорода, что обеспечивает интенсивность излучения этой линии, которая может наблюдаться методами радиоастрономии. Однако в химии ориентация спинов частиц атома и связь ядер в молекуле не рассматривается, ибо самоподобие микро - и макрокосмоса не было понято.

Поэтому мы можем утверждать, что различие фрактальной модели атома от моделей Резерфорда и Бора

 

 

(см. п. 1.4) очевидно: в планетарной модели Резерфорда электроны обращаются вокруг ядра, а в статистической модели Бора — электрон в атоме водорода даже не фигурирует в явном виде, а вместо него речь идет о распределении вероятности. Это сравнение определяет вывод: планетарная и статистическая модели атома не соответствуют действительности, ибо не позволяют раскрыть природу возникновения фотона и определить энергии атома, электронных оболочек и его ядра для всех элементов периодической таблицы Д.И. Менделеева. Фрактальная физика позволяет разрешить эти вопросы, используя самоподобие форм.

Исходя из предлагаемой фрактальной структуры атома и закона Остроградского — Гаусса [43], можно представить потенциальную энергию атома водорода в электронвольтах (эВ) в виде:

(4.7)

Потенциальные энергии в электронвольтах (эВ) всех остальных атомов периодической таблицы Д.И. Меде-леева можно определить по закону Кулона (2.10), (3.1) как:

(4.8)

где Z — порядковый номер элемента в периодической таблице. По абсолютной величине эта энергия равна работе, которую нужно затратить для отделения всех электронов от атома (см. п. 2.6).

Зная потенциальную энергию атома (4.8), мы можем определить уровни энергий для электронных оболочек, причем по абсолютной величине энергия оболочки равна работе, которую необходимо затратить для отделения электрона от данной электронной оболочки. Чтобы отделить электрон от данной оболочки, прежде всего необходимо затратить работу по переносу внешних электронов на высшие энергетические уровни. Поэтому для

 

 

электронной оболочки К ее энергия в электронвольтах (эВ) может быть выражена следующим соотношением:

 

W_K = D^. W_атом

 

(4.9)

 

где D — фрактальная размерность электронной оболочки К. Эта фрактальная размерность может быть представлена в виде:

D = Ö(Z – S)/2lnZ (4.10)

Число Ö(Z – S) называют показателем интенсивности внешних электронов. Z — S есть число внешних электронов. Для элементов второго периода это число соответствует номеру группы периодической таблицы. Кроме того, величина фрактальной размерности оболочки зависит не только от количества переносимых электронов, но также и от количества полностью заполненных электронных оболочек в атоме. Поэтому для элементов:

 

с3Li no 28Ni

с 29Cu no 45Rh

с 46Pd по 53I

с 54Хе по 65Тb

с 66Dy по 77Ir

с 78Pt no 85At

с 86Rn no l0lMd со 102No

 

S = 2,

S = 3,

S = 4,

S = 5,

S = 6,

S = 7,

S = 8,

S = 9.

 

При этом фрактальная размерность К-оболочки атома гелия:

D_{K Hе} = (Z - S)^1/2/(2 • ln(Z + S)) = (2 - 1)^1/2/(2 • ln(2 +
1))= 1/(2 ^.1n3). (4.11)

Дополним структурный анализ фрактальной модели атома некоторыми количественными результатами. С

 

этой целью приведем расчет энергетического уровня К-оболочки для атома лития 3Li:

 

W_{K Li}= [(3 - -

 

2)^1/2/(2 • 1n3)] х 13,6 • 3² = 55,7 эВ.

 

Табличное рекомендованное значение этого уровня у лития составляет 54,75 эВ [46, 47]. Расхождение теории и практики составляет всего лишь 1,7%.

Приведем расчет энергетического уровня К-оболочки также и для атома нобелия с порядковым номером 102.

W_{K No} = [(102 - 9)^1/2/(2 • 1n102)] х 13,6 • 102² = 147516,8 эВ.

Табличное значение 150540,0 эВ. Расхождение 2,0%. Фрактальная размерность К-оболочки атома гелия определена в соответствии с (4.11), расчетное значение этого уровня составляет 24,75 эВ, а табличное значение 24,59 эВ. Расхождение составляет 0,7%. Для атома серебра с порядковым номером 47 энергетический уровень К оболочки равен: WK Ag = [(47 — 4)1/2/(2 • 1n47)] х 13,6 • 472 = 25583,6 эВ. Табличное значение 25514,0 эВ, расхождение теории и практики составляет 0,27%.

Теперь перейдем к расчету ядерной энергии. Из фрактального анализа атомного ядра автор нашел связь между потенциальной энергией ядра w_ядро и количеством протонов (Z) и нейтронов (N) как (см. п. 2.7):

 

(4.12)

 

где D — глобальная фрактальная размерность ядра. Для ядра гелия ₂Не⁴ D = 1. Начиная со второго периода элементов, глобальная фрактальная размерность ядер определяется как:

(4.13)

где n — номер периода элементов в периодической таблице. Для элементов, расположенных во 2-м периоде,

 

 

величина n определяется как среднее геометрическое значение между периодом их расположения n = 2 и последующим периодом n + 1 = 3; а для элементов, расположенных в верхних рядах больших периодов (4, 5 и 6-й — большие периоды), величина n определяется как среднее геометрическое значение между предыдущим периодом п-1 и периодом их расположения n.

Такой подход к определению n для второго периода вызван тем, что нейтронная оболочка для ядер элементов второго периода не заполнена, вследствие чего протоны меняют свое энергетическое положение. Если бы в атоме не было нейтронной оболочки, он бы развалился. Это связано с тем, что все протоны имеют одинаковый глобальный положительный заряд, поэтому они взаимно отталкиваются. Следовательно, одно из назначений нейтронной оболочки — удержать протоны на месте. Поэтому становится понятным правило определения величины n энергетического уровня нейтронной оболочки для элементов, расположенных в верхних рядах больших периодов.

В выражении для ядерной энергии (4.12) слагаемые в скобках называются соответственно интенсивностью протонов и интенсивностью нейтронов. Эти интенсив-ности определяются по закону Остроградского — Гаусса [43] с учетом парного объединения нейтронов своими фрактальными основаниями. Взаимное притяжение пары нейтронов происходит за счет их разноименных зарядов кварков. Из результатов исследования периодической системы можно сделать определенный вывод, что сердцевина ядра образуется протонами, которые окружены нейтронной оболочкой, причем центр сердцевины заполнен не протонами, а вихревой структурой пространства. В ядре протоны и связанные пары нейтронов располагаются по своим сферам (уровням). Число заполняемых энергетических уровней в ядре численно равно номеру периода. Такое строение ядра также вытекает из соотношения (4.13), где описывается расположение

 

 

нейтронов на верхнем энергетическом уровне, определяемом номером периода n элемента. Для понимания номера периода отметим, что целое число n характеризует энергию частиц, заполняющих данный энергетический уровень. Поэтому энергия ядра W_ядро по абсолютной величине равна работе, которую нужно затратить для полного расщепления ядра на отдельные протоны и нейтроны. Обратим внимание при этом, что фрактальные формы записи энергии ядра (4.12) и третьего закона Кеплера (3.2) планетных движений определены в соответствии с законом Остроградского-Гаусса для потока напряженности электрического поля. Это обусловлено проявлением фрактальных свойств материи и единства электромагнитной природы, что, в свою очередь, указывает на вращение ядра для обеспечения стабильности атомной системы.

Вращение ядер вещества является причиной возникновения ядерного магнитного резонанса. Сильное постоянное магнитное поле (10³— 10⁴Гс) производит ориентацию магнитных моментов ядер вещества. При равенстве частоты вращения ядер и частоты внешнего радиочастотного поля (10^б—10⁷Гц) наступает избирательное поглощение веществом электромагнитной энергии [45]. Похожее явление возникает в атомной структуре магнитоупорядоченных веществ и некоторых парамагнетиков. Это одна из разновидностей электронного магнитного резонанса, который следует рассматривать как возбуждение резонансных колебаний на частоте 10⁹ — 10¹⁰ Гц. Подобный процесс образования солитонов происходит в быстро вращающемся диске Галактики (см. п. 3.6).

Заметим, что это открытие — связь энергии ядер атомов с их количественным составом — полностью подтверждено экспериментальными (табличными) данными [50] для всех элементов таблицы Д.И. Менделеева (см. п. 4.4).

 

Приведем пример определения потенциальной энер-

гии ядра атома плутония

 

Табличное значение энергии для полного расщепления ядра плутония до отдельных нуклонов составляет 1830,0 МэВ. Различие нашей теории и экспериментальных данных составляет 0,56%.

Нынешняя физика некорректно называла потенциальную энергию ядра атома энергией связи ядра. Очевидно, что такое заблуждение обусловлено несовершенством наших знаний о природе и, прежде всего, непониманием истинного смысла так называемого принципа неопределенностей (см. пп. 2.3, 3.3). В реальности не существует никакой неопределенности, а главные виновники этого — наши непонимание и иллюзии, ибо математическая запись соотношения неопределенностей Гейзенберга указывает только на непостоянство скорости света в пространстве и является дифференциалом скорости света. Поэтому предложено считать, что это соотношение не относится более к основным постулатам природы. Кроме того, для исследования ядра нынешняя физика применяла евклидову и псевдосферическую гео -метрии, как и для исследования макрокосмоса. Знаем (см. пп. 2.1, 2.3), что при анализе процессов микромира значения приращений пространства не следует, в отличие от математики, выбирать произвольно. Это связано с тем (см. п. 3.3), что пространство имеет тонкую структуру, конфигурация которой образуется комбинациями элементарных электрических зарядов. Поэтому фрактальная физика использует методы аффинной геометрии, в которой отсутствует измерение длины, площадей, углов и т. д. (см. п. 2.1).

Сегодняшняя физика представила такое обилие элементарных частиц, что их трудно перечислить. Эти частицы в основном не входят в состав атома, а являются всего лишь продуктом переходного процесса системы и ее взаимодействия со структурой пространства. Поэтому

 

для анализа процессов микромира фрактальная физика использует неевклидову, аффинную геометрию, которая лишена метрики. Нынешняя физика использует не имеющую основ для такого применения евклидову и другие псевдосферические геометрии. При этом следует обратить внимание на то, что далее при скоростях заряженных частиц, очень близких к скорости света, поправка к значению заряда, связанная с его движением, далее если она и существовала, ничтожна. Это весьма важно для новой физики, ибо, подчеркнем еще раз, фундаментом природы является электрический заряд, но не масса. Масса есть продукт образования электрическими носителями (электронами, кварками, протонами и т. д.) геометрических форм всех физических объектов.

Нынешняя физика положила в основу фундамента мироздания массу, и, кроме того, она не знала (см. п. 2.5) о законе взаимосвязи формы и энергии (электрического заряда). По этой причине физики-ядерщики ввели в заблуждение весь мир, положив в основу протекания ядерного взрыва «критическую массу». В природе нет такого понятия, ибо наблюдаемые взаимодействия заряженных сферических планет и звезд показывают увеличение силы на несколько порядков по сравнению с точечным зарядом. При этом фрактальная физика сделала также новую интерпретацию таких формальных математических теорий как теории функций и функционального анализа (см. пп. 2.2, 4.1). Но самое главное, что данная работа положила конец антинаучному представлению инертной массы и ее связи с энергией. (Этот закон взаимосвязи массы и энергии был провозглашен Эйнштейном в 1905 г.)

Мы знаем (см. п. 3.1), что автором данной работы был установлен глобальный закон всеобщего взаимодействия. В природе не существует закономерностей статистического типа, декларируемых нынешней физикой, ибо в реальности наблюдаем проявление глобального закона всеобщего взаимодействия. Ученые и правительства всех стран мира,

 

которые взорвали ядерными взрывами тончайшую оболочку Земли и совместно с ракетными запусками выжгли озоновый слой, пребывают в безмятежном состоянии. Однако незнание законов природы не освобождает их от ответственности перед международным трибуналом. Вот почему в плане Возрождения Земли (см. Введение, п. 12) предусматривается запрещение ядерных и ракетных исследований и переход к новым генераторам энергии и летательным аппаратам, которые рассмотрены в главе 6.

Как видим, большие возможности фрактального анализа заключаются в том, что в нем рассматриваются совокупности точек в качестве основных объектов. Эта особенность аффинной геометрии (см. п. 2.1) согласуется с фундаментальной структурой фрактальной физики, в которой частицы атома: электроны, протоны, нейтроны представляются электрическими зарядами. Чем больше этих частиц в атоме, тем большую работу необходимо затрачивать для расщепления его составных частей. Поэтому субатомные частицы можно представить в качестве источников энергии, выраженной в электрон-вольтах. Теперь мы получаем в написанном выше выражении (4.12) полное согласование размерностей.

На основании проведенных исследований макро- и микромира можно утверждать, что только геометрия и структура, как уже сказано выше, приводят к явно раз-личимым явлениям. Так как природа в своей основе со-стоит из электрических зарядов, то и фундаментальное взаимодействие должно быть только одно — электромагнитное. Однако оно проявляется в разных формах, известных нам как гравитация, сильное и слабое взаимодействие и явное электромагнитное взаимодействие. В этом заключается сущность сил, определяющих мироздание.

Следовательно, установление фрактальных изображений атома и его ядра, определение энергий атома, электронных оболочек и ядра для всех элементов периодической таблицы внесли ясность и определенность в по-

 

нимание физических явлений и процессов. Ведь известно, что в квантово - механической модели атома водорода электрон даже не фигурирует в явном виде, а вместо него речь идет о распределении вероятности, что не соответствует действительности; кроме того, квантовая механика ничего не знала о строении ядер элементов. Поэтому модель ядра представлена нынешней физикой неправильно [49, 65]. Напомним: по этой модели ядро состоит из протонов и нейтронов, равномерно распределенных по уровням всего объема ядра. Эта модель ядра нынешней физики похожа на модель атома. Приходится удивляться, как — при наличии дорогостоящего экспериментального оборудования — получена неверная картина ядра и атома. Такой негативный результат указывает на фундаментальную несостоятельность нынешней физики.