Введение. Заблуждения Нильса Бора

Заблуждения Нильса Бора

ВТОРАЯ ЛЕКЦИЯ

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].

Таким образом, в соответствии с ошибочной идеей Луи Де Бройля в окружности радиуса , описываемой электроном при его орбитальном движении, укладывается целое число волн электрона. На основании этого имеем [6]

. (16)

Представим это равенство так

. (17)

Учитывая, что и , получаем постулированное соотношение Нильса Бора

. (18)

Далее, из законов Кулона и Ньютона следует равенство между кулоновской электростатической силой и ньютоновской силой инерции , действующей на электрон при его орбитальном движении в атоме

. (19)

Решая уравнения (18) и (19) совместно, найдем

. (20)

. (21)

Тогда формула для кинетической энергии электрона в его орбитальном движении становится такой

. (22)

Это в два раза меньше, чем в выражении (19) и мы не знаем почему? Тем не менее, можем написать уравнения кинетических энергий электрона, в момент пребывания его на орбитах и :

(23)

Разность этих энергий равна энергии излученного или поглощенного фотона. При этом считается, что масса электрона не изменяется . С учетом этого имеем

(24)

Это и есть Боровская формула для расчета спектра атома водорода, полученная из орбитального его движения вокруг ядра, то есть – протона [7]. Считается, что выражение равно энергии ионизации [7]. Тогда энергия излученного или поглощенного фотона определится по формуле

. (25)

Логичность изложенного и связь теоретического результата с экспериментом не оставляют сомнений в том, что формула (25) реально отражает процесс орбитального движения электрона в атоме водорода.

И все - таки, у нас есть основания для сомнения. Первое из них. А если в атоме не один электрон, а несколько или несколько десятков, то, как они могут соединять атомы в молекулы, летая по орбитам??? Ответа нет.

Далее, при переходе с орбиты на орбиту у электрона должна меняться сила связи с ядром. Поэтому должна существовать энергия, соответствующая этой силе, и она обязательно должна содержаться в спектрах атомов. Причем, должен быть закон зависимости этой энергии от номера орбиты, на которой находится электрон, то есть от величины . Все это даёт нам основание полагать, что формула (25) для расчета спектров имеет еще один вывод и не исключено, что в этом выводе будет другой физический смысл. Сейчас мы найдем новый вывод этой формулы и увидим, что у электрона нет энергии, соответствующей его орбитальному движению, но есть энергия связи его с ядром атома.

Предварительно отметим, что идеи Бора об орбитальном движении электрона в атоме нашли последователей и получили дальнейшее развитие в тупиковом направлении. Наибольший вклад в это направление внесли Э. Шредингер и П. Дирак, которые получили Нобелевские премии в 1933 г с такой формулировкой: «За открытие новых форм атомной теории», фактически за развитие ошибочных идей Бора [5]. Нобелевская премия, выданная П. Паули в 1945 г «За открытие принципа, названного его именем (принципа Паули)», окончательно закрепила ошибочную идею Бора об орбитальном движении электрона в атоме [5].

Венцом теории спектроскопии считается уравнение Э. Шредингера [8], [9], [11], [12], [13]. Оно позволило рассчитать спектры всех водородоподобных атомов (атомов с одним электроном) и анализировать вероятностное поведение электрона в атоме. Однако возможности уравнения Э. Шредингера оказались весьма ограниченными. Спектры всех последующих электронов, считая от ядра атома, с помощью уравнения Э. Шредингера уже не рассчитываются точно. В этих случаях, как отмечено в фундаментальной работе [10], для расчета спектров атомов и ионов привлекаются приближенные методы, которые основаны на уравнениях Э. Шредингера и Д. Максвелла.

Эмпирический характер приближенных методов затрудняет формирование представлений о взаимодействии электрона с ядром атома. В силу этого в современной Квантовой физике в соответствии с принципом В. Паули электроны распределяются по оболочкам, уровням и подуровням [14].

Особо отметим, что польза от приближенных методов расчета спектров атомов, ионов и молекул близка к нулю. Полезными можно признать лишь те методы, которые позволяют устанавливать закономерность формирования энергий связей между ядрами атомов и их электронами, а также между валентными электронами атомов в молекулах [1], [2].

Дата добавления: 2014-01-04