Текст:Николай Кириленко:Квантование материи
Квантование – процедура построения чего-либо с помощью дискретного набора величин.
Автор: Николай Яковлевич Кириленко
ВведениеПравить
О величинах, которые могут принимать только вполне определённые, то есть дискретные значения (латинское «дискретус» означает разделённый, прерывистый), говорят, что они квантуются.
Квантование энергии природных системПравить
Стандартные энергии любых процессов в природе квантованы с постоянной разницей (шагом) между квантами, равной или кратной целому числу квантов по Lg 2 = 0,301 эВ. При этом каждому кванту энергии соответствует такой же квант соответствующих ему логарифмов стандартных свойств этих же процессов. Примером тому служит известная зависимость между энергиями электромагнитных излучений и логарифмами их частот.
Природные системы: Метагалактика, Галактика, Солнечная система, Биосфера Земли, Биогеоценоз, Организмы, Ткани, Клетки, Митохондрии, Хромосомы, Атом, Атомное ядро, Протоны, Электроны, Планкеон.
Всемирный закон логнормального распределения экспериментально установлен для множества самых разнообразных природных процессов.
Квантование энергии электрона в атомеПравить
Некоторые физические величины, относящиеся к микрообъектам, изменяются не непрерывно, а скачкообразно.
В 1900 г. немецкий физик М. Планк, изучавший тепловое излучение твёрдых тел, пришел к выводу, что электромагнитное излучение испускается в виде отдельных порций – квантов энергии. Значение одного кванта энергии равно , где ΔE – энергия кванта, Дж; ν – частота, с -1; h – постоянная Планка (одна из фундаментальных постоянных природы), равная 6,626•10 -34 Дж•с. Кванты энергии впоследствии назвали фотонами.
Первая квантовая теория строения атома была предложена Н. Бором. Он считал, что в изолированном атоме электроны двигаются по круговым стационарным орбитам, находясь на которых, они не излучают и не поглощают энергию. Каждой такой орбите отвечает дискретное значение энергии.
Переход вращающегося электрона из одного стационарного состояния в другое сопровождается излучением кванта электромагнитного излучения.
Дискретность энергии электрона является важнейшим принципом квантовой механики. Электроны в атоме могут иметь лишь строго определённые значения энергии. Им разрешен переход с одного уровня энергии на другой, а промежуточные состояния запрещены.
Квантование энергии молекул, атомовПравить
Составляющие полной энергии квантуются, т.е. могут принимать не любые, а строго определённые величины, зависящие от структуры молекулы, атома, имеющих в своём составе вращающиеся электроны. Молекула, атом находятся в некотором энергетическом состоянии.
Состояние с наименьшей энергией называется основным, а все остальные – возбуждёнными. Для перехода из основного в некоторое возбуждённое состояние молекула, атом должны получить извне количество энергии, соответствующее по величине разнице в энергиях между основным и соответствующим возбуждённым состоянием. Если эта поступающая извне энергия подаётся на молекулу, атом в виде электромагнитного излучения, то должно соблюдаться условие Бора, и на этом основана молекулярная спектроскопия – комплекс физических методов исследования, с помощью которых химики получают наиболее важные сведения о строении молекул.
Макроквантование параметров системПравить
Макроквантовая структура Солнечной системы:
- среднее расстояние от Солнца до вращающихся планет квантуется, причём постоянная квантования равна: 1 – Меркурий, 2 – Венера, 3 – Земля, 5 – Марс, 18 – Юпитер, 33 – Сатурн, 67 – Уран, 105 – Юпитер, 138 – Плутон;
- наклоны осей вращения планет к оси вращения Солнца принимают квантованные значения, близкие к 0, 30, 90, 120, 180 градусам.
Для объяснения этого нерелятивистского явления недостаточно теории гравитации Эйнштейна и тем более Ньютона, поскольку в этих теориях не существует вращательных уравнений.
Квантование и физический вакуумПравить
Вращение системы отсчёта, связанной с твёрдым телом, порождает геометрию абсолютного параллелизма, при этом силы инерции оказываются связанными с кручением пространства (физического вакуума).
В 1922 г. французский математик Э. Картан высказал гипотезу о связи вращения материи с кручением пространства.
Принцип эквивалентности, которым руководствовался А. Эйнштейн при построении релятивистской теории гравитации, устанавливает эквивалентность не только однородных гравитационных полей с однородными полями инерции, но и эквивалентность сил, порождённых этими полями. М. Планк указывает на принцип д'Ламбера, когда силы инерции уравновешивают другие вполне реальные силы.
Экспериментальным доказательством нарушения принципа эквивалентности Галилея-Ньютона-Эйнштейна являются запуски космических ракет с вращением ступеней. Траектории невращающихся тел не совпадает с траекторией тел с вращением.
Следствием уравнений физического вакуума является субквантовая механика. Такая механика сводит всю физику к полевым взаимодействиям, где поле инерции является первичным по отношению к другим физическим полям в силу универсальности явления инерции.
В субквантовой механике волновая функция (волна де Бройля) оказалась полем инерции, нормированным на единицу, что соответствует интуитивному представлению Э Шредингера, Л. Де Бройля и А. Эйнштейна о связи волновой функции квантовой механики с реальным физическим полем. В субквантовой механике таким полем оказалось поле инерции. Поля инерции являются причиной квантования в природе. Образование квантованных систем можно объяснить уравновешиванием гравитационных сил силами инерции вращающихся объектов.
В теории физического вакуума все движения сводятся к вращению, которое может быть связано как с угловыми, так и с временными параметрами, и взаимодействию с физическим вакуумом.
Природа квантования связана с полями и силами инерции, которые, в свою очередь, порождены вращением материи. Этот шаг потребовал расширения принципа общей относительности до Всеобщей относительности, которая включает вращательную относительность и неголономные вращательные координаты как элементы пространства событий. Именно этот шаг приводит к успеху и вводит в теоретическую физику третье фундаментальное поле – поле инерции.
ВыводыПравить
Всемирный закон квантования энергий в природе обусловлен не квантованием материальных её носителей, а, наоборот, квантование носителей (квантованное изменение энергии, момента импульса систем и др.) обусловлено совместным действием законов самоорганизации процессов, снабжающих систему энергией, и эволюции по квантованной прогрессии.
Сбой этих законов под влиянием среды рано или поздно превращает систему скачком в другую систему, более устойчивую в новых условиях. Таким образом, время устойчивого существования систем определяется законами организации их энергетики.
ИсточникиПравить
См. Оше А.И. Поиск единства законов природы. (Инварианты в природе и их природа). – М.: «Общественная польза», 2010. // Энциклопедия Русской Мысли. Том 11.
Оше А.И. Закон квантования энергий в природных системах. – М.: «Общественная польза», 2014. // Энциклопедия Русской Мысли. Том 21.
Шипов Г.И. Теория физического вакуума: Теория, эксперименты и технологии. – М.: Наука, 1996.
Шипов Г.И. Теория физического вакуума в популярном изложении. Развитие программы Единой Теории Поля, выдвинутой А. Эйнштейном. – М.: Изд. ООО «Кириллица-1», 2002.
Шипов Г.И., Гаряев П.П. Квантовый геном в понятиях теории физического вакуума. – М.: Концептуал, 2018.
Кириленко Н.Я. Концепции современного естествознания. – Коломна: КИППК, 2005.
Кириленко Н.Я. Естественнонаучная картина мира. – Коломна: КФ ВАУ, 1999.
Кириленко Н.Я. Физическая картина мира. – Коломна: КФ ВАУ, 1997.