Александр Бакулин - Гравитация и эфир

Но с другой стороны, как мы о том уже говорили ранее, на расстоянии – очень далёком от атома, фактически разрывается связь между электроном и протоном, то есть разрывается сама потенциальная система. Значит здесь, на большом удалении, потенциальная энергия электрона (на самом деле – системы) превращается в нулевую. То есть возникает как бы противоречие: энергия – нулевая и в то же время – максимально возможная. Но на самом деле никакого противоречия здесь нет, если мы вспомним о том, что потенциальная энергия может быть отрицательной. Ноль больше любого отрицательного числа. Это говорит о том, что приближаясь из бесконечности к атому, энергия электрона падает от нуля всё больше и больше в минусовую сторону. Но работа А потенциального поля протона (как мы помним) при этом естественна, и следовательно, положительна.

То есть в атоме мы снова приходим к картине изменения энергий, аналогичной картине подбрасывания камня над Землёй. И падающий в поле протона электрон, и падающий в поле Земли камень будут увеличивать кинетическую энергию. Кинетическая энергия принадлежит не полю, но самому телу – электрону и камню. И она для них будет только положительна, потому что определяется по фундаментальной классической формуле:

Здесь даже для любого V (положительного или отрицательного) она всегда будет положительна. Во всех выводах Бора она у него всегда – только положительна.

Потенциальная же энергия атомной системы будет всегда отрицательна. Так получается только потому, что в атомной системе мы сами выбираем для электрона самую «высокую» подставку, с которой он будет скатываться «вниз» – к ядру. «Вниз» – это всегда уменьшение потенциальной энергии – как уменьшение потенциальной возможности системы далее продолжать совершать работу. В этом смысле система будет обладать минимальной потенциальной энергией тогда, когда электрон упадёт на ядро, и там у него не будет уже никакой потенциальной возможности совершить работу за счёт потенциальной энергии системы, которой (этой энергии) там уже не будет. Но зато у электрона там будет возможность совершить работу за счёт его максимальной кинетической энергии – как энергии той же системы, но энергии, оставшейся там в одиночестве.

Таким образом (забегая вперёд) мы видим, что электрон в атоме, стартуя с любой стационарной орбиты, может подбрасываться, подобно камню, «вверх», на более высокие орбиты, увеличивая там свою потенциальную энергию (энергию системы), но уменьшая кинетическую энергию электрона. Но поскольку эта кинетическая энергия входит в суммарную энергию системы атома как положительная, то на верхних орбитах энергия атома, за счёт уменьшения там этой кинетической энергии, уменьшается. Но зато суммарная энергия там, на верхних орбитах, увеличивается за счёт увеличения потенциальной энергии системы. Какое изменение какой энергии будет превалировать? В результате, как мы ещё раз повторяем, энергия такой системы превратится в действительную нулевую. Это произойдёт тогда, когда электрон оторвётся от атома, истратив (превратив в ноль) свою кинетическую энергию, «зависнув» без движения над атомом, а потенциальная энергия превратится (по математике – в максимальную), а практически тоже в нулевую, поскольку произойдёт фактически разрушение системы, когда ни о какой потенциальной энергии такой разрушенной системы говорить (теоретически) будет можно, но практически – говорить не будет иметь смысла.

В реальном же мире любого атомного вещества никакой электрон никогда не «зависает» над атомом, лишаясь своей кинетической энергии. Даже тогда, когда возбуждённый каким-нибудь фотоном, он уходит от своего протона «вверх» по эллиптической орбите, то там, на самом «кончике» этой орбиты, он: или снова возвращается к протону, не теряя слишком сильно своей скорости на этом «кончике», но лишь поворачивая вектор своей скорости из радиального в касательный и затем – снова в (обратный) радиальный; либо тогда, когда «высоко» подброшенный, он этим «высоким» кончиком эллипса вторгается в поле другого атома, отрываясь от своего бывшего и падая в поле уже другого атома. Но для того чтобы мы увидели действительно свободный (освободившийся) от атома электрон, этот последний должен улететь не только от данного атома, но от поверхности какого-нибудь, скажем, металла достаточно далеко. Но даже там, будучи уже свободным, он, «задумав», например, снова вернуться в атомную решётку, из которой только что вылетел, никогда не теряет своей поступательной скорости, но «медленно» меняя скорость с радиального направления на тангенциальное и далее – снова на обратное радиальное, сохраняет свою кинетическую энергию на этом повороте на достаточно приличном её уровне.

Внутри же металла свободные (освободившиеся от какого-то данного атома) электроны вообще никогда не могут иметь низкой скорости, а следовательно, низкой кинетической энергии. То есть внутри металла, например, они всегда могут вылететь из атома и влететь в пределы другого с приличными скоростями, не сильно отличающимися от их скоростей на нижних атомных орбитах. Так может происходить только потому, что атомы складываются в атомную решётку не на уровне каких-нибудь тысячных орбит, где вылетающий электрон мог бы действительно заметно потерять свою скорость и кинетическую энергию, но соединяются на уровне уже единичных или, в худшем случае, на уровне номеров орбит, не превышающих десятка.

Мы только что говорили фактически о тех электронах, которые вырываются, например, из металла подогретого катода любой лампы накаливания. В старых ламповых приборах (телевизорах или радиоприёмниках) нити накала ламп всегда светились красным светом. Для чего нити накала (или они же – фактически катоды ламп) подогревались проходящим по ним достаточно большим током накала? Для того, чтобы перевести множество электронов на возбуждённые орбиты. Из теории фотоэффекта мы знаем, что из холодного металла можно выбивать электроны только ультрафиолетовыми фотонами, имеющими высокую энергию порядка энергии ионизации металла из состояния первой орбиты (10–13 эВ). Но в телевизоре мы не применяем никакой ультрафиолет. Но зато сильно подогреваем металл катода лампы, как бы переводя заранее его электроны с нижних уровней на более верхние, когда он может ионизироваться с них уже не ультрафиолетовыми, но фотонами видимого диапазона, и даже не «белыми» или «жёлтыми», но уже «красными», то есть не такими уж и энергичными. Но их энергии уже хватает на то, чтобы выбить электроны – не с нижних орбит (с нижних всё равно не получится), но с «подогретых» верхних. Что и происходило в электронных лампах с подогревающимися катодами. Причём в этих лампах существовала так называемая «сетка». Она располагалась «выше» катода, но ниже ускоряющего анода. На эту сетку подавался отрицательный потенциал по отношению к потенциалу катода, из которого вылетали «подогретые» электроны. И в лампах существовали (как вполне рабочие) такие режимы, когда электроны с катода вылетали, но потом, отталкиваемые отрицательной сеткой, они не прорывались через неё к аноду и, следовательно, не давали никакого анодного тока лампы (где располагалась полезная нагрузка). То есть в этих режимах около катода наблюдалось действительное электронное облако из вылетевших электронов, затем закруглявших свои траектории и затем снова падающих на поверхность металла катода (а эта поверхность всегда удерживает атомные электроны, сохраняя таким образом атомную решётку).