Александр Бакулин - Гравитация и эфир

Мы видим, что додуматься до такого фундаментальноговывода смогла только квантовая физика– как классическая физика, применённая к исследованию атомных процессов.

– Но как же вы, с вашей «квантовой физикой», сможете объяснить столетний опыт спектроскопии, досконально изучившей всевозможные переходы электрона в атоме водорода, с многочисленными сериями Лаймана, Бальмера, Пашена, Брекета, Пфунда, Хампфри, с длинами волн в этих сериях, совпадающими с теорией Бора с точностью до пяти значащих цифр? – спросит нас с улыбкой превосходства скептически настроенный физик-квантовомеханик.

Рис. 21.11

– Да, на первый взгляд, отступление от этих красивых вековых картинок-диаграмм, приведённых в каждом учебнике физики, может испугать кого угодно из физиков, но только не нас. Господа физики, нам сделать такую же подгонкупод опыт, какую вынужден был совершить Ритц в 1908 году, ещё до работ Бора выдвинувший свой «комбинационный принцип», гораздо легче, чем Ритцу. Ведь у нас сетка уровней атомных орбит: сначала в несколько раз чаще, чем у Ритца и Бора (для первых орбит), потом – на порядок чаще (для орбит после 10-ой), а затем на 2 порядка чаще (для орбит с номерами сотен). Посмотрите на рисунок 21.11. Поэтому в такой частой сетке мы можем отыскать любую спектральную линию любой серии. Но в данной главе книги у нас на это нет никакого времени. С этой задачей, в рамках классической теории квантовой физики, может вполне успешно справиться любой продвинутый школьник (лучше даже – математического склада ума).

Мы же можем, для затравки, привести какой-нибудь простой пример, иллюстрирующий такую возможность. Для примера, выберем какую-нибудь «знаменитую» хорошо известную спектроскопистам линию из серии Бальмера – 656,285 нм (красный цвет). По диаграмме физиков она соответствует переходу 3–2, с энергией в переходе

что в джоулях составляет величину

Частота фотона, излучаемого атомом в этом переходе:

Длина волны фотона (проверяем):

Здесь значащие цифры с 4-ой по 6-ю (656,285 – на самом деле) «затерялись» из-за округлённых первоначальных уровней энергий (1,51 и 3,4) эВ.

Но квантовая физика говорит о том, что теория квантовой механики «думает», что энергия перехода 1,89 эВ принадлежит полной длине волны 656 нм, тогда как мы утверждаем, что энергия 1,89 эВ принадлежит только полуволне (положительной или отрицательной) полной длины волны 656 нм. Это значит, что фотону полной длины волны 656 нм соответствует энергия двух «порций энергии» по 1,89 эВ каждая, то есть энергия 3,78 эВ. И поэтому сейчас среди нашего «частокола» уровней атомных «полочек» (как сказал бы Нильс Бор) мы поищем ту «полочку», которая давала бы такой дискрет энергии по отношению к уровню нашей «полочки» второго атомного уровня «–8,2 эВ»:

Глядя на рисунок 21.11, мы находим четвёртую орбиту с уровнем С некоторыми нюансами отличий мы здесь не будем конкретно разбираться. Но утверждаем только то, что в реальном атоме спектральная линия 656 нм излучаемого им фотона не может соответствовать переходу физиков 3–2, но зато соответствует переходу 4–2 – как переходу электрона с уровня четвёртой орбиты на уровень второй орбиты.

Подобными «упражнениями» мы можем заниматься хоть до посинения. Но точно знаем при этом, что всегда отыщем любую линию, интересующую любого физика. Более того, мы уверены ещё и в том, что классическая квантовая физика, при тщательном «подборе» её будущих спектральных формул (школьники – вперёд!) может оценивать эти линии не по 6-ти значащим цифрам, как у физиков, но по 8-ми–10-ти.

Теперь, используя выводы проделанной работы, мы можем уточнить многие положения физиков в разных разделах их многочисленных исследований.

Так, например, в радиоастрономии учёные с успехом используют так называемые «рекомбинационные радиолинии» (РРЛ) в исследовании дальних внутригалактических объектов типа туманностей – областей ионизованного газа с массами, равными сотням масс Солнца и удалёнными от нас на тысячи световых лет. Рекомбинационные радиолинии образуются при переходах между высоковозбуждёнными состояниями атомов. Такие излучения атомов относятся к широкому диапазону радиоволн от миллиметровых до декаметровых.

Первые РРЛ были обнаружены в 1964 году сразу двумя группами российских учёных: Физического института имени П. Н. Лебедева, на 22-метровом радиотелескопе в Пущино (Сороченко и Бородзич); а также группой Пулковской обсерватории (Дравских и др., на 32-метровом радиотелескопе). Было обнаружено, что в разрежённой межзвёздной среде устойчиво существуют атомы с уровнями возбуждения до n = 1000 и размерами вплоть до 0,1 миллиметра (хотя об этих размерах мы сейчас поговорим более подробно). Подобные атомы-гиганты могут существовать только благодаря чрезвычайной разрежённости атомов газа в космосе.

В нашей полемике с учёными мы используем отличную книгу «Рекомбинационные радиолинии. Физика и астрономия». – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003, двоих исследователей: Р. Л. Сороченко из Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (физик), и М. А. Гордона – из Национальной радиоастрономической обсерватории, Тусан, Аризона, США (астроном).

«Высоковозбуждённые атомы образуются в космическом пространстве в результате рекомбинации ионов и электронов». То есть внешний свободный электрон захватывается полем «открытого» атома (иона), того, у которого отсутствует один из электронов. В результате атом «рекомбинирует», то есть восстанавливается в своём нейтральном виде. «В них при последующих каскадных переходах, когда захваченный электрон как по ступенькам перепрыгивает вниз, происходит испускание квантов в радиодиапазоне. Поскольку уровни с высокими n заселяются в основном при рекомбинации, а излучаемые при переходах спектральные линии приходятся на радиодиапазон, то они получили название рекомбинационные радиолинии».

Итак, 27 апреля 1964 г. Сороченко и Бородзич в спектре туманности Омега обнаружили радиолинию водорода (H90a) на частоте 8872,5 МГц. По классической формуле электродинамики (по которой, видимо, физиками рассчитывались энергии) мы найдём энергии атомных систем в состояниях 91 и 90, для значений радиусов орбит (по теории Бора):