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
;
( 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 применялись материалы сети Интернет из общего доступа