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 • 47^2 = 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.