Канарев Ф.М.: Заблуждения Нильса Бора

Анонс. Удивительно то, что почти 100 лет существует формула Бора для расчёта спектра атома водорода, но никто не попытался проверить её правильность. Полный оригинальный текст статьи: 12 стр. 2 рис. и 13 таблиц можно заказать по адресу kanphil@mail.ru

ВТОРАЯ ЛЕКЦИЯ АКСИОМЫ ЕДИНСТВА

1. Введение

Сейчас мы попытаемся найти истоки заблуждений Нильса Бора, в результате которых сформировалось ошибочное представление об орбитальном движении электронов в атомах. Начало этих заблуждений связано с ошибками, скрытыми в анализе спектра атома водорода [1], [2].
Спектроскописты - экспериментаторы зарегистрировали уже сотни тысяч спектральных линий атомов, ионов и молекул. Это самый большой массив экспериментальной информации о микромире [3], [4]. Поэтому для формирования правильных представлений о микромире правильная интерпретация спектров имеет исключительно важное значение. Сейчас мы увидим, как неправильная интерпретация спектра атома водорода укрепила ошибочную идею об орбитальном движении электрона в атоме. Известно, что сделал это Нильс Бор, за что и получил в 1922 г. Нобелевскую премию с такой формулировкой: «За заслуги в изучении строения атома» [5]. Поэтому есть основания показать его ошибку и исправить её.
В основе этой ошибки лежит ошибочная идея Луи Де Бройля о волновой природе электрона, за что он получил Нобелевскую премию в 1929 г. Со следующей формулировкой: «За открытие волновой природы электрона» [5]. В последующих лекциях мы детально опишем электромагнитную структуру электрона и покажем, что это - частица, а не волна. Дифракционные картины формируются в результате взаимодействия спинов элементарных частиц в момент пересечения их траекторий движения. Поэтому указанные картины не имеют никакого отношения к волновым свойствам элементарных частиц [2].
Отметим, что постулаты могут быть представлены в виде словесного утверждения или математической модели, которая объясняет какое-то физическое явление или рассчитывает результат эксперимента. Как правило, постулат в виде математической модели не имеет аналитического вывода. До недавнего времени не существовало и аналитического вывода постулата математической модели Бора и это в условиях, когда вывод этот элементарен. Представим его [1].

В соответствии с ошибочной идеей Луи Де Бройля в окружности радиуса R, описываемой электроном при его орбитальном движении, укладывается целое число n волн электрона (рис. 1, начало). На основании этого легко переходим к математическому выражению постулата Бора (1) [6].
Считается, что электрон удерживается на стационарной орбите за счёт равенства между кулоновской силой, сближающей положительно заряженный протон и отрицательно заряженный электрон и центробежной силой инерции, действующей на электрон при его орбитальном движении (2). Из этой формулы легко определяется связь между всеми параметрами орбитально движущегося электрона и его кинетические энергии на разных орбитах (3). Разность между энергиями электрона на разных орбитах даёт формулу (4) Бора для расчёта спектра атома водорода [7]. Главной составляющей этой формулы является выражение перед скобками (5). Чтобы формула Бора (4) давала результаты, совпадающие с экспериментами, необходимо, чтобы выражение (5) было равно энергии ионизации атома водорода 13,60 eV. Однако, как видно (5), этого равенства нет. Удивительно, как физики и химики могли обходить это вопиющее противоречие почти 100 лет????
Удивительным является и то, что не нашлось желающего попытаться вывести математическую модель расчёта спектров из экспериментальных данных спектров атома водорода. Вполне естественно, что есть основания полагать, что главным препятствием к этому был авторитет Нобелевской премии, выданной Бору за его ошибочный результат.
В начале 90-х голов прошлого века мы проигнорировали авторитет Нобелевской премии, выданной Бору. Новый анализ спектра атома водорода достаточно быстро привёл нас к математической модели (6), которая потом оказалась законом формирования спектра не только атома водорода, но и спектров электронов других атомов. Одновременно была получена математическая модель (7), которая оказалась законом формирования энергий связей электронов с протонами ядер. Из формулы (6) автоматически следует формула (8) для расчёта спектров, формируемых электронами атомов при межуровневых переходах. Как видно, она аналогична формуле (4) Бора. Однако, перед скобками в формуле (6) стоит вместо очень большой величины (5) символ, обозначающий энергию связи электрона с протоном ядра, соответствующую первому энергетическому уровню. Для атома водорода она равна энергии ионизации Е_i=13,598 eV.
Экспериментальная энергия ионизации первого электрона атома гелия равна Е_i=24,587 eV. Нелогичность этой величины была главным препятствием для использования формул (6), (7) и (8) для расчета спектра, формируемого этим электроном. Тут мы должны признаться, что более года ушло на разгадку причины этой нелогичности. Когда она была найдена, то оказалось, что оба электрона атома гелия имеют равные энергии связи с протонами ядра, в момент, когда они оба находятся на первых энергетических уровнях. Эти энергии оказались равными E_1=13,468 eV. В результате сразу же был рассчитан теоретически спектр этого электрона, представленный в последней таблице (рис. 1).
Мы не будем описывать все детали. Желающие знать их могут заказать Вторую лекцию аксиомы Единства в оригинале.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Экспериментальная спектроскопия содержит самый большой массив информации о поведении обитателей микромира. Однако, отсутствие аналитической теории расчёта спектров атомов и ионов, из которой следуют: математическая модель для расчёта спектров электронов при их последовательных переходах по энергетическим уровням (6), математическая модель (7) для расчёта энергий связей электронов с протонами ядер в момент их пребывания на любом энергетическом уровне и математическая модель (8) для расчёта спектров электронов при их межуровневых переходах.
Указанные модели отправили в раздел истории науки в 1993 году все существовавшие до этого приближённые методы расчётов спектров, которые базировались на уравнениях Шредингера и Максвелла, и это было известно российским специалистам спектроскопистам. Однако, они не только не проявили интерес к новым результатам, но, примерно, 10 лет назад исключили из программы своей конференции наш доклад, посвященный изложению того, что Вы сейчас читаете.


ЛИТЕРАТУРА

1. Канарёв Ф.М. Начала физхимии микромира. 9-е издание. 992 стр. (Подготовлено к печати).
2. Канарёв Ф.М. Теоретические основы физхимии нанотехнологий. 2-е издание. Краснодар 2008. 675 с.
3. Зайдель А.Н. и др. Таблицы спектральных линий. М. «Наука».1977.
4. Стриганов А.Р., Одинцова Г.А. Таблицы спектральных линий. М.: «Наука». 1982.
5. Храмов Ю.А. Физики. М. «Наука». 1983. 395с.
6. Канарев Ф.М. Анализ фундаментальных проблем современной физики. Краснодар, 1993. 255 с.
7. Мэрион Дж. Б. Физика и физический мир. М.: «Мир». 1975.
8. Березин Ф.А., Шубин М.А. Уравнение Шредингера. М.: Изд-во МГУ, 1983.
9. Джеммер М. Эволюция понятий Квантовой механики. М. «Наука», 1985. 380 с.
10. Никитин А.А. Рудзикас З.Б. Основы теории спектров атомов и ионов. М.: «Наука». 1983.
11. Э.В. Шпольский. Атомная Физика. Том 1. М. 1963. 575с.
12. Спроул Р. Современная физика. Квантовая физика атомов твердого тела и ядер. М. «Наука» 1974. 591с.
13. Вихман Э. Квантовая физика. М.: «Наука» 1977. 415 с.
14. Новошинский И.И., Новошинская Н.С. Химия. Учебник для 10-го класса. М. «Оникс 21 век», «Мир и образование». 2004. 350 с.

Канарев Ф.М.