X-материя вокруг нас

Природа лишь прикидывается банальной до зевоты, как это делает богач, прикидывающийся нищим…

Миф о физико-математическом всезнайстве строения вещества

Современная астрофизика уже многие годы ищет «тёмную» материю в Космосе. Однако, в действительности, строение и обычной-то материи далеко не так уж и понятно, хотя, «официальная» физика это обстоятельство старается как-то «не особенно акцентировать». А если сказать точнее, то вообще сложно понять что же физикой объяснено до конца в химии. Причём, здесь нельзя не отметить: за эти годы теоретическая физика сделала «гигантский скачок», совершив целый ряд воистину эпохальных открытий, таких как «частица Бога» (бозон Хиггса) и гравитационные волны. Да и более «мелкие» достижения, в частности, в области астрофизики тоже весьма впечатляют. Но, тем не менее, ясности с обычным земным веществом всё равно не прибавилось, поскольку всевозможных странностей, нестыковок и откровенных загадок и в строении электронной оболочки атома, и в химических связях, и, даже, в свойствах давно нам известных веществ «хоть отбавляй». Впрочем, судите сами.

Как известно, атом состоит из электронной оболочки и атомного ядра, а в случае водорода, из одного протона, если рассматривать самый распространённый его изотоп – протий. Ну, а в электронной оболочке, электроны очень своеобразно движутся внутри строго определённых и, достаточно узких по ширине, энергетических «траншей»-«орбит»-«уровней». Кому как хочется их назвать. Всё равно определить их человеческими категориями не получится. И, в соответствии с известным постулатом Бора, не излучают. Излучают только тогда, когда свой «уровень»-«орбиту» покидают. Причём, эти «траншеи»-«орбиты-уровни, в свою очередь, делятся на «подуровни», которые известны всего четырёх типов: s,p,d и f. И отличаются они комбинацией квантовых чисел. Всё это кажется вполне обыденным фактом, которые давно трактуют на уроках химии в школе. Однако, в действительности, здесь утвердился стереотип некой простоты, поскольку, на самом деле, сама структурированность электронной оболочки идёт вразрез с тем как электрон ведёт себя в свободном виде. Там - это «вольная» частица-волна, которая «летает где хочет». И поток свободных электронов нельзя разделить на какие-то отдельные потоки, отличающиеся какими-то свойствами, в отличие, например, от фотонов. А в атоме такое разделение электронов есть. И, в свободном виде, скорость электронов соответствует всего лишь нескольким сотням километров в секунду (а то и меньше), в то время, как в электронной оболочке всё не так. Там движутся они уже с релятивистскими скоростями, достигающими вообще чуть ли не скорости света, в зависимости, конечно, от расстояния до ядра атома. И при этом, они «запакованы» внутри своих энергетических ячеек и оттуда «ни шагу». Причём, их число на завершённых внутренних подуровнях постоянно и, практически, не зависит от температуры в широком интервале (где-то до 6000 К). За счёт чего? Что их так бешено разгоняет? Атомное ядро? Не может быть. Оно способно лишь замедлить, поскольку притягивает. К тому же, ещё странность: скорость свободного электрона при попадании на атомную орбиту меняется мгновенно. Во всяком случае, нет таких данных, что электроны в атоме как-то разгоняются постепенно. Причём, при этом, ещё считается, что на орбите электрон имеет минимум энергии, потому и не излучает. Какой же тут может быть минимум? Как всё это понимать? Непонятно. Правда, здесь следует учитывать тот факт, что квантово-механическое движение коренным образом отличается от движения обычных тел. Многие понятия, такие как, «траектория», «скорость» имеют совсем иной смысл. Однако, объяснить этим упомянутые парадоксы всё равно не получается.

Зарабатывайте путешествуя через Booking.com

Кроме того, нет никакого объяснения и такому простому факту: на ближайшей к ядру орбите может находиться не более двух электронов типа «s». Но, почему? Ведь здесь же сила притяжения ядра максимальна! И это доказывает атом химического элемента гелия, являющийся самым инертным газом именно потому, что отнять электроны можно лишь при очень большом усилии. Причём, логика подсказывает, что если в ядро добавлять ещё протоны, то сила притяжения разноимённых зарядов будет только нарастать. А значит, если электроны могут быть разных типов, то эти типы должны будут все реализоваться именно на первом уровне. Иначе говоря, там вместится 2s, 6p, 10d и 14f-электронов. То есть, 32 электрона у атома с 32-мя протонами в ядре. Но, конечно, такой химический элемент по свойствам был бы совершенно не похож на элемент германий. Это было бы абсолютно другое вещество. Потому, что у него только два электрона на первом уровне. И такая структура с двумя электронами на первом «уровне» реализуется абсолютно у всех атомов, разумеется, достаточно стабильных, чтобы их вообще можно было исследовать. Причём, на втором «уровне» электронов уже 8, на четвёртом максимально 18, а на седьмом аж 32! То есть, реализуется какой-то странный «принцип матрёшки»: все завершённые электронные подуровни обязательно присутствуют во всех атомах с более высоким номером. Как это объяснить исходя из современных представлений об электромагнитном взаимодействии, опирающимся на законы вероятности, выраженные в волновом уравнении Шредингера? Причём, как утверждает физика, электромагнитное взаимодействие является определяющим для химических процессов взаимодействием. А вот влияние остальных трёх (гравитации, сильного и слабого взаимодействия) считается очень малозначительным. Тем не менее, такая необъяснимая современной физикой «конструкция» электронной оболочки очень прочна. И заставить электроны с верхних уровней переходить на нижние можно лишь при очень-очень большом давлении, хотя, казалось бы, это должно бы легко происходить при охлаждении, или иначе говоря, снижении внутренней энергии. Но нет этого. Только сверхвысокое давление, которое электронную оболочку буквально «сплющивает». Соответственно, и свойства веществ, тогда, меняются до неузнаваемости. Так, например, металлический натрий под большим давлением становится похож на прозрачный рубин и теряет свои металлические свойства, а водород, напротив, приобретает свойства металла только под давлением.

Иначе говоря, ясного понимания устройства атома нет, не говоря уж о том, что, практически, все основные характеристики химических элементов получены, в основном, только лишь опытным путём. Физика, исходя из знаний о строении атома, пока, почти ничего не смогла предсказать и занималась, в основном, только тем, что пыталась пристроить экспериментальные факты к господствующей теории.

Ну, а если внятного объяснения по строению атома нет, то отсюда «полный туман» и с химическими связями. В частности, нет никакого объяснения: почему когда атом более электроотрицательного элемента отбирает электрон у атома менее электроотрицательного элемента, то происходит это как-то не до конца с формированием достаточно прочной «конструкции», которую называют «ковалентной связью»? Причём, электроны из неё, опять же, «ни шагу». Так вот, существует давно разработанная теория и основанный на ней Метод Молекулярных Орбиталей. Альтернатива ему Метод Валентных Связей. Однако, дать разъяснения по такой физической природе явлений они всё равно не могут. И, ведь, есть, даже, атомы в молекулах, которые заряжены одновременно и положительно, и отрицательно, словно на них имеется какая-то перегородка, сделанная неизвестно из чего. Вот, пожалуйста, яркий пример: молекула формальдегида (раствор этого вещества называют «формалин», который, в основном, используют в морге). Обратите внимание: у атома углерода два положительных и два отрицательных заряда, возникших из-за двух разнонаправленных ковалентных связей, сформированных, так называемой, sp2-гибридизацией. И если бы они хоть на мгновение скомпенсировались, что должно было бы непременно произойти в электрическом поле заряженных частиц, то углерод просто вывалился бы из молекулы и образовалась молекула воды, поскольку протоны притянулись бы к кислороду. А, в действительности, такое никогда не происходит, даже при сильном нагревании. И, ведь, можно сказать, что данная ситуация очень распространена и встречается в очень многих органических молекулах. Следовательно, и в живой материи. Ну, а про бензольное кольцо вообще говорить нечего. Здесь, совершенно «непроглядный туман» без какой-либо надежды его рассеять, поскольку известная формула Кекуле с чередованием двойных и одинарных связей совершенно не соответствует действительности. Связи в бензольном кольце равномерные и едины для всех шести атомов. И не двойные, и не одинарные, а нечто среднее. Что крайне странно.

«Ставит в тупик» и донорно-акцепторная связь, которая осуществляется, например, в катионе аммония. Вот обратите внимание: атом азота более электроотрицательный, чем водород, как бы отдаёт, но, при этом, одновременно отнимая, свои же «личные» электроны «пришлому» водороду и ещё формирует с ним связь даже более прочную, чем ковалентная связь этого водорода с кислотным остатком! Исходя из тех представлений, что мы имеем об электромагнитном взаимодействии, это необъяснимо.

Наконец, не менее странной является и металлическая связь. И даже, хорошо известная, электропроводность металлов. Но, вначале, обратимся к таблице Менделеева: Как известно, металлические свойства снижаются слева направо, и возрастают сверху вниз. И это почти так. «Почти», потому, что для щелочных и щелочно-земельных металлов явно заметно возрастание химической активности, связанной со способностью отдавать электроны. Но, если рассмотреть подгруппу меди и цинка, то здесь всё с точностью до наоборот. Медь куда активнее золота, а цинк несравнимо активнее ртути. Причём, у ртути вообще какие-то странные «замашки» неметалла: она легко образует амальгамы со многими металлами, где её атомы, образуя химическое соединение, типа «металлид», приобретают отрицательный заряд. Причём, она легко диффундирует в золото и медь, словно они не плотные куски металла, а какая-нибудь пористая фильтровальная бумага. А если мы возьмём золотую фольгу, то жидкая ртуть буквально всасывает её в себя за считанные секунды (см. видео опыта по взаимодействию ртути с золотой фольгой) !. И ведь так с плотными кусками вещества не реагирует ни одна жидкость. Кислоты, например, последовательно «съедают» слой за слоем. Каким образом ртуть способна так проникать в плотное вещество? Да и вообще, металлиды – очень мудрёные соединения. Так, например, известно, что у щелочных металлов натрия и калия валентность во всех соединениях только +1 и никакой другой быть не может. Но, калий с натрием образуют химическое соединение – металлид, где, получается, что натрий должен иметь валентность отрицательную! И ещё это соединение – жидкость, замерзающая при температуре ниже 273 К (то есть, ниже 0 по Цельсию).

Однако, вернёмся к металлическим свойствам. Не только с подгруппой меди «нестыковочка». Та же история и у металлов подгруппы железа, кобальта и никеля, которые весьма химически активны, а осмий, иридий, платина гораздо меньше химически активны. Можно сказать, весьма инертны. Потому их и относят к благородным металлам. Кроме того, если опять вернуться к первой группе, и натрий, и медь, и серебро с золотом имеют 1 s-электрон на внешней электронной оболочке, но характерная валентность для них, почему-то разная. У натрия +1, у меди +2, у серебра +1, а у золота аж +3. И в разные цвета их катионы окрашивают растворы. У натрия и серебра катионы бесцветны. У меди растворы голубые, у золота жёлто-коричневые. Причём, золото, в растворе образует только комплексные соединения. И если для натрия это можно объяснить влиянием близлежащих внутренних электронных слоёв, то для металлов из одной подгруппы объяснения вообще нет. Так происходит. И всё тут.

Далее, стоит обратить внимание и на поведение металлов в жидкой фазе. Почему почти все свойства любого металла, такие как, металлический блеск, электропроводность, теплопроводность сохраняются при их расплавлении? Кристаллическая структура, ведь, нарушена. Атомы, или молекулы, как и во всякой жидкости, вроде бы, движутся хаотично. Но свойства остаются. За счёт чего? Или кристаллическая решётка распадается на некие микрокристаллы? Не может быть, поскольку, в этом случае должна получаться, как правило, чёрная и не блестящая жидкость. Ведь порошок любого металла чёрный и не блестящий. И почему, между прочим, при расплавлении (разумеется, под давлением) не сохраняется металлический блеск у металлического йода?

В чём реальное отличие кристаллической структуры истинного металла от «не истинного»? В общем, тоже никакой ясности нет.

Кстати, распространение электрического тока в проводнике тоже назвать «понятным» никак нельзя. Все помнят, что «электрический ток – это направленное движение электронов». Точнее, движение электронного газа. А образуется он потому, что атомы металлов легко отдают электроны и находятся внутри кристалла в виде ионов, образуя, упомянутый уже, электронный газ. Но, тогда, например, магний и натрий должны бы иметь более высокую электропроводность, чем золото, которое химически весьма инертно и свои электроны отдаёт крайне неохотно. А, на самом-то деле, всё с точностью до наоборот! Электропроводность магния 222222 См/см, натрия, примерно, 213000 См/см, а золота 434780 См/см, а серебра вообще 630000 См/см. Почему? Какая закономерность? Опять же, непонятно.

Здесь ещё надо добавить, что вообще не все металлы электропроводны. Например, упоминавшийся уже, германий – полупроводник и в этом качестве давно используется во многих электронных устройствах, наряду с таким неметаллом, как кремний. Но, он именно металл. Здесь никакой ошибки нет. И притом, металл весьма дорогой. А металлы подгруппы хрома все отличаются низкой электропроводностью, что даёт возможность использовать их в световых и нагревательных приборах. Причём, сам хром ток проводит много хуже, чем медь, серебро и золото, но химически гораздо их активнее. А ещё почти все металлы-элементы диамагнитны и только три ферромагнитны (то есть, способны примагничиваться к постоянному магниту без наведённого магнитного поля). Это железо, кобальт и никель. Почему только они? Тоже внятного ответа нет.

Так вот, об электрическом токе. Научных и не очень работ о нём написано много. Математический уровень, зачастую, такой, что, как говорится, «не для средних умов». Но, понимания физической природы явления нет до сих пор. Судите сами. Электроны в токе, конечно, движутся, но ток-то распространяется со скоростью света! Электроны, как частицы, распространяться с такой скоростью точно не могут. Расчёты показывают вообще какие-то ультрамалые скорости. Следовательно, одно лишь движение электронов наличие тока не определяет. А что определяет? Загадочный электромагнитный сигнал, возникающий непонятно откуда и посланный непонятно чем, инициирующий возникновение ЭДС. Именно он возбуждает движение электронов, распространяясь с максимально возможной скоростью, во всём металлическом проводнике, причём, движение как постоянное, так и переменное, с многократной сменой направления (ведь ток определяет направление), вплоть до нескольких миллиардов раз в секунду, как в СВЧ-токах. Но, почему загадочный? Потому, что он ещё и энергию как-то должен передавать, чтобы электроны могли направленно двигаться и при этом этот сигнал не должен замедляться плотным веществом металла. А если энергия электромагнитного сигнала возрастает, то растёт и его частота по простой формуле E = hν, где h – постоянная Планка, а ν – частота электромагнитного сигнала. Следовательно, опять получается, что при переносе большого количества энергии, она должна теряться на излучение. Чего, естественно, нет. Причём, известно, кстати сказать, что ток всегда движется только по поверхности металлического проводника и никогда внутри, хотя площадь сечения и снижает сопротивление. И это доказано совершенно точно. А любые электромагнитные сигналы это же объёмные процессы, которые не умеют «сплющиваться» до плоскости. Значит, ток, всё-таки, как-то передают электроны. И плотность их энергии должна быть огромна. Соответственно, она должна передаваться вглубь, как-то диффундировать к электронам с меньшей энергией, что опять-таки, должно вызвать её потери. И ток, в итоге должен был бы передаваться через всё сечение. Но, нет этого, «хоть тресни». Словно, на поверхности металла имеются какие-нибудь «дежурные» электроны. А ведь чтобы «выскочить» изнутри кристаллической решетки откуда-то из глубины, электронам атома нужна дополнительная энергия и ещё время. А атомы, без тока, естественно, никаким свободным электронам просто так «гулять не пойми где» не дадут. Поэтому, таких электронов в металле точно быть не может. И как удаётся передать так быстро энергию электронам, что направление их движения может поменяться аж миллиард раз в секунду, причём, скорость распространения тока не меняется? Электроны же друг о друга, практически, не трутся, друг другу почти не мешают. Напротив, при передаче переменного тока на большие расстояния, потерь энергии гораздо меньше, чем при передаче тока постоянного. Опять же, почему? Тоже, внятного ответа нет. Да и вообще: как же электроны внутри металла движутся, хотя бы и с малой скоростью? Скачут с атома на атом, с орбиты на орбиту? Да, именно так и происходит в газоразрядных лампах. Но, не в металлах. Иначе, они бы тоже должны были бы постоянно излучать, причём видимый свет, как это происходит, если нагреть металл до температуры каления. Соответственно, должны быть, опять же, огромные потери энергии. Но, на самом деле, при передаче тока через металлические проводники, потери энергии ничтожны. Иначе, его не использовали бы повсеместно в промышленности.

И, наконец, если же, рассматривать ток как волновой процесс, то и в этом случае возникают вопросы. Дело в том, что электронная волна, опять-таки, формируется свободными электронами, которых в куске металла, как мы уже доказали, быть не может. Стабильно такая волна распространяется только в вакууме. И она тоже объёмный процесс, который не может «сплющиваться»! Да и её скорость далека от скорости света. Остаётся вариант только один. Но о нём речь позже.

Совсем уж необъяснимым выглядят и различные аномальные проявления свойств привычных нам веществ. Таких, как вода, например. И, прежде всего, следует отметить симметричные друзы кристаллов льда, которые мы все называем снежинками. Друзы кристаллов любых других веществ снежинок не образуют. Никогда. И это понятно: процесс формирования кристаллов – случайный. Рост кристаллов определяется законами вероятности. Почему у воды всё не так? Какие условия определяют симметрию? Конечно, известны и всякие другие странности связанные с водой. Но, об этом можно найти достаточно много информации в Интернете. А вот об аномалиях металлов почти ничего не найдешь. Между тем, здесь сразу возникает первый простой вопрос: почему все металлы белые и только два цветные? Цветные - это медь и золото. А вот их ближайший аналог – серебро, тоже белый металл. Почему? Непонятно. Утверждается, что золото и медь становятся цветными из-за неких релятивистских эффектов. Но, почему этого эффекта нет на серебре? Или есть? Между прочим, автор этих строк, осаждая атомарное серебро на белую ткань, или бумажную салфетку, обнаружил, что атомы приобретают тёмно-красный, или кирпично-красный цвет. И это притом, что ионы серебра бесцветны, порошок серебра чёрный, как и у многих других белых металлов. Какие тут «релятивистские эффекты»? Да и вообще, серебро, кстати сказать, не очень-то «вписывается» в свою подгруппу, хотя его место, можно не сомневаться, именно там. Температура плавления самая низкая, электропроводность самая высокая. С галогенами почти все соли нерастворимы и неустойчивы под действием света. И именно поэтому, серебро сыграло важнейшую роль в развитии фотографии. И ещё это единственный металл, который кислородом воздуха не окисляется, но каким-то загадочным образом взаимодействует с сероводородом, образуя чёрный сульфид серебра. А если плёнка сульфида очень тонкая, то она светло-коричневая. Но, откуда серебро вообще берёт сероводород? Выуживает из воздуха какие-то микроколичества, словно какой-нибудь адсорбент? Так вот, нет у серебра сорбционных свойств, поскольку нет микропор. Это же не активный уголь, а вполне плотное вещество. И, причём, всё эти химические реакции происходят без нагревания! А ведь сероводород, скорее больше восстановитель, чем окислитель. Как он умудряется окислить столь неактивный металл, да ещё и находясь в исчезающее малой концентрации?

В общем, до полного понимания в строении электронной оболочки атомов, химических связей и свойств веществ ещё очень и очень далеко. Но, здесь, некоторую ясность могла бы внести электрослабая теория, относящаяся к области теоретической физики, которая предсказала, а потом они были обнаружены экспериментально, векторные W и Z-бозоны. Ведь если вспомнить, что электрон – это тоже лептон, как и нейтрино, то сразу возникает мысль: «почему эти самые бозоны не могут участвовать в формировании такой сложной структуры, как электронная оболочка в виде виртуальных частиц?». И стоит эту проблему рассмотреть в таком ракурсе, как придётся признать, что атомное ядро, даже лишённое электронов, должно будет сохранять некий электронный «каркас», как-то хитроумно сформированный W и Z-бозонами. Разумеется, это означает и серьёзное усложнение в строении самого атома.

Ну, а тогда, получается, что свободный протон тоже должен сохранять некий каркас первого энергетического уровня и одну ячейку s-подуровня. Соответственно, и свободный нейтрон должен иметь одну вырожденную ячейку s-подуровня первого энергетического уровня, если учесть наследование свойств протона при β-распаде и К-захвате. Так вот, допустим эту ячейку s-подуровня протона «решило посетить» электронное антинейтрино. Во Вселенной ведь его не просто много, а гораздо больше, чем, привычного нам, барионного вещества. И эта частица очень похожа на электрон, а точнее на позитрон, только без заряда. Но, тогда, на какое-то короткое мгновение, возникает чрезвычайно интересная ситуация: такая квантово-механическая система (протон-антинейтрино) ничем не отличается от системы нейтрон-позитрон. Совпадает всё: суммарный электрический, лептонный и барионный заряд (или число). И даже, электронный каркас: ведь электронное антинейтрино – это антилептон. А у протона место для лептона приготовлено. Значит, ячейка s-подуровня при посещении антинейтрино будет на короткое время вырождена. Ну, и если данные системы так совпадают по характеристикам, то, соответственно, в физическом процессе, эти системы обязаны реализовываться с равной вероятностью. Таковы законы вероятности. А если, есть куда деваться позитронам, или есть с чем взаимодействовать нейтронам, то равновесие даже будет смещаться в сторону системы нейтрон-позитрон.

В общем, получается нечто вроде зеркального отображения. И поэтому, данное проявление слабого взаимодействия, видимо, и следует назвать «зеркальность» (более подробно здесь). Оно, соответственно, становится третьей, по счёту, формой проявления. В современной теоретической физике рассматривают лишь два: слабое взаимодействие как квантовый процесс, протекающий на ультрамалых расстояниях (меньше размеров атомного ядра) и инерция слабого взаимодействия, которая тормозит, подобно обычной силе инерции, термоядерные процессы на Солнце и звёздах. И учитывая новую упомянутую форму взаимодействия, становится понятно почему температура в недрах нашего Солнца в десять раз меньше, чем должна быть. Оказывается, что свободные протоны могут зеркально отображаться в нейтроны. Значит, поведение самого Солнца зависит от влияния нейтринных «приливов». Там тоже могут быть свои «цунами», способные вызвать сверхвспышку звезды.

И из этого вывода следует ещё один: картина строения материя очень существенно меняется, а электронная оболочка вовсе не так проста, как это представлялось до сих пор. В частности, видимо по-другому следует оценивать и электрический ток. Скорее всего, он передаётся через проводник тунеллированием электронов. То есть, электроны не перескакивают с орбиты на орбиту, поскольку так они бы теряли много энергии, а, предварительно сняв свою «зарядовую шляпу» и превратившись в нейтрино, действительно движущиеся со скоростью близкой к скорости света и способные легко проникать через триллионы километров самого плотного вещества, проникают на любые расстояния. Соответственно, получается, что электроны никакую орбиту не покидают и в свободном виде вообще не находятся. А «зарядовая шляпа» висит на «бозонном гвозде», причём без конкретной локализации. Она как бы «всюду и нигде». То есть, она ведёт себя как некая странная частица, с совершенно иными параметрами локализации в пространстве. Но экс-электроны всегда могут её снова «надеть» в нужный момент. Причём, нечто похожее, по-видимому, происходит и в электронной оболочке атома. Электроны потому и не падают на ядро, что на орбите они находятся в виде упомянутых экс-электронов. Так, что атом вовсе не пустой. Напротив, похоже, что это невероятный по сложности объект.

И ещё интересный вывод из гипотезы о зеркальности: становится понятно куда подевалась антиматерия. Не нужно искать какую-либо асимметрию свойств частиц и античастиц. Её нет. Просто, антиматерия отделилась и сформировала анти-Вселенную. И об этом следует поговорить отдельно (см. статью Анти-Вселенная существует!).

Если вам понравилась эта статья и у вас возникло желание как-то поощрить автора, то вы можете перечислить на Яндекс-счёт 410011466988409 любую сумму, какую считаете справедливой. Заранее спасибо.

Научный подход к ясновидению

Рейтинг@Mail.ru

Seo анализ сайта

Контакт

info@xmatter.ru