О каком-то важном изъяне в традиционном подходе к электричеству свидетельствует следующее противоречие с законом сохранения энергии [1]. Считается, что каждая пара элементарных зарядов, при отсутствии экрана между ними, испытывает электромагнитное взаимодействие. На ядерных масштабах энергия кулоновского взаимодействия такой пары сравнима с величиной m_ec², где m_e - масса электрона, c - скорость света. Казалось бы, при аннигиляции электрон-позитронной пары эта энергия должна превращаться в другие формы. Однако, энергии гамма-квантов, являющихся продуктами аннигиляции, свидетельствуют: при таком превращении освобождается энергия 2m_ec², т.е. сумма собственных энергий электрона и позитрона (см., например, [2]). Выходит, что сравнимая с этой величиной энергия кулоновского взаимодействия аннигилирующей пары исчезает бесследно.

Физический смысл электрического заряда. Как мы отмечали в предыдущих работах, электрон является квантовым пульсатором [3]. Напомним, что квантовые пульсации представляют собой чередование всего двух состояний, поэтому временная развёртка квантовых пульсаций является не синусоидой, а меандром; можно сказать, что, на уровне “первокирпичиков” вещества, мир является не “аналоговым”, а “цифровым”. Частота f квантового пульсатора и его масса m связаны формулой де Бройля:

hf=mc², (1)

где h - постоянная Планка. Ранее мы неявно использовали эту формулу без ссылки на де Бройля; о его авторстве узнали совсем недавно, из статьи [4]. Там говорится, что де Бройль много работал над тем, чтобы придать формуле (1) релятивистски инвариантный вид. Он полагал, что формула (1) справедлива лишь в системе покоя электрона – ведь считалось, что, по мере роста скорости, частота f должна была бы уменьшаться, а масса m, наоборот, возрастать. Но мы считаем, что формула (1) не нуждается в релятивистских коррекциях, поскольку ни f, ни m не испытывают релятивистских изменений, и обе они пропорциональны одной и той же величине – собственной энергии квантового пульсатора [3].

Как мы отмечали в предыдущих работах [5], частота свободного квантового пульсатора определяется только его местоположением на совокупности частотных склонов, ответственных за тяготение. Напомним, что заданное в некоторой области пространства распределение для собственной частоты квантового пульсатора - с градиентом, т.е. с частотным склоном – приводит к следующему. При перемещении квантового пульсатора в сторону понижения частоты, его собственная энергия убывает, причём разность превращается в кинетическую энергию, чем и обусловлено ускорение свободного падения [6]. Таким образом, частота пульсаций электрона, которую мы далее будем называть электронной частотой, равно как и масса электрона, зависят от гравитационного потенциала. Используя справочное значение массы электрона, которое соответствует потенциалу на поверхности Земли, мы получаем с помощью формулы (1) значение электронной частоты ~ 1.24× 10²⁰ Гц.

Уместен вопрос: имеет ли значение текущая фаза квантовых пульсаций на электронной частоте? Мы отвечаем на этот вопрос утвердительно: на наш взгляд, именно с этой текущей фазой связана сущность электрического заряда. Мы полагаем, что в каждой точке иерархии частотных склонов однозначно задана не только электронная частота, но и две противоположные фазы пульсаций на этой частоте, которые и ответственны за электрические заряды: меандры квантовых пульсаций положительного и отрицательного зарядов сдвинуты друг относительно друга на полпериода. Важно подчеркнуть, что все свободные заряды, находящиеся в одном и том же гравитационном потенциале, пульсируют синхронно: когда отрицательные заряды пребывают “на верхней полочке меандра”, то положительные – на его “нижней полочке”, и наоборот.

Рассмотрим уединённую пару элементарных разноимённых зарядов. Какие циклические процессы происходят в этой паре? Прежде всего, это две противофазные пульсации на электронной частоте, происходящие в местах локализации каждого из зарядов. Но, кроме этих пульсаций, здесь можно обнаружить ещё нечто, а именно: синхронные встречные перескоки состояний – верхней и нижней полочек меандра – из места локализации одного заряда в место локализации другого. Этот тип циклического движения можно рассматривать, как пространственные квантовые пульсации, которым – как и обычным, или временным, квантовым пульсациям – соответствует некоторая энергия. Чтобы получить для неё аналитическое выражение, обратим внимание на то, что энергия обычных квантовых пульсаций равна кванту действия h (с размерностью Дж× с), умноженному на частоту, или, что то же самое, делённому на дискрет пульсаций во времени. Рассуждая по аналогии, введём квант пространственного действия H, с размерностью Дж× м, чтобы, будучи поделённым на дискрет пульсаций в пространстве, т.е. на расстояние r между зарядами, он давал бы энергию пространственных квантовых пульсаций E. Тогда, в самом общем виде, можно записать

, (2)

причём здесь необходимы некоторые замечания. Двойка в знаменателе обусловлена тем, что за один цикл пространственных пульсаций происходит переброс состояний “туда-сюда”, т.е. на удвоенное расстояние между зарядами. Проблема сингулярности при r® 0 устраняется следующим образом. Энергия пространственных пульсаций имеет физический смысл лишь когда рассматриваемые пульсаторы не перекрываются в пространстве – этим и обусловлено наличие нижнего ограничения на расстояние между зарядами в (2). Характерным размером r_e электрона является, на наш взгляд, не его удвоенный классический радиус, а его комптоновская длина волны. Будем считать, что при 0<r<2r_e энергия пространственных пульсаций равна нулю. Отсюда вытекает значение константы в (2), которое оказывается равно H/2r_e. Теперь, сравнивая размерности h и H, мы замечаем, что эти две константы связаны через множитель с размерностью скорости:

H=hV, (3)

. (4)

. (5)

Что касается численного значения V, то оно оказывается равно отнюдь не скорости света в вакууме, как это можно было ожидать. Для точного соответствия силы (5) силе кулоновского притяжения элементарных зарядов в вакууме, следует положить V=7× 10⁵ м/с. Тогда, действительно, мы получаем две равные по величине и согласующиеся по размерности комбинации постоянных:

e²/4p e ₀= 2.3× 10^-28 Кл^2× м× Ф^-1, hV/2= 2.3× 10^-28 Дж× м,

где e - элементарный заряд, e ₀ - диэлектрическая проницаемость вакуума.

Интересно отметить, что значение скорости V, равное 700 км/с, поразительным образом совпадает со значением, которое Козырев называл “скоростью перехода причины в следствие” или “ходом времени” [7]. К сожалению, оказались безуспешными все наши попытки разобраться с физическим смыслом этой скорости и понять, что же движется с этой скоростью. По-видимому, физический смысл имеет лишь произведение постоянной Планка на скорость Козырева, дающее введённый выше квант пространственного действия:

H=hV= 4.6× 10^-28 Дж× м.

Связанные электрические заряды. При формировании устойчивых структур из элементарных частиц, характерной чертой является уменьшение собственной энергии этих частиц; так, даже атомарному электрону требуется сообщить энергию, чтобы он покинул атом. Таким образом, частоты связанных квантовых пульсаторов понижены по сравнению с частотами свободных квантовых пульсаторов, о которых говорилось выше.

Логично допустить, что, для обеспечения этого понижения частот, в объёме атома задано соответствующее ямко-подобное распределение частот квантовых пульсаторов (“частотное гнездо”, по терминологии Николаевского [8]). Для обобщения нашей модели электрического заряда на случай связанных квантовых пульсаторов, следует принять, что в объёме атома эта модель работает качественно так же, как и в случае свободных зарядов, а именно: для каждого пониженного значения электронной частоты заданы две противоположные фазы пульсаций, одна из которых обеспечивает наличие отрицательного заряда, а другая – положительного.

Теперь заметим, что связанные заряженные частицы имеют такую же возможность электрически взаимодействовать друг с другом, как и свободные. Спрашивается: каким всё-таки образом обеспечивается устойчивость структуры атома – почему атомарный электрон, взаимодействуя с положительным зарядом в ядре, не падает на него? Как в классической, так и в квантовой физике считается, что силой, препятствующей этому падению, является центробежная сила, возникающая при орбитальном движении электрона. Однако, как мы отмечали в работе [9], центробежная сила обусловлена радиальным градиентом скоростей у частиц вращающегося тела; эта сила может действовать лишь на структурное образование из элементарных частиц, но никак не на одиночную элементарную частицу.

Мы полагаем, что падение атомарных электронов на ядро исключается благодаря особому режиму их пульсаций, при котором отсутствует электрическая энергия взаимодействия электронов с положительными зарядами ядра, а, значит, отсутствует и притяжение электронов к ядру. В самом деле, выше отмечалось, что притяжение возникает у противофазных пульсаторов. Пока противоположные заряды имеют одинаковую электронную частоту, они пульсируют в противофазе и, соответственно, притягиваются. Теперь допустим, что частоты противоположных зарядов немного различаются. Тогда их разность фаз линейно растёт со временем, и притяжение возникает лишь тогда, когда эта разность фаз близка к нечётным числам p . Но можно регулярно переключать частоту электрона между двумя слабо разнесёнными значениями, при одном из которых рассматриваемая разность фаз линейно растёт, а при другом – линейно уменьшается. Тогда возможно удерживать разность фаз в коридоре ± p /2 и не давать ей приближаться к значению, при котором возникает притяжение. Таким образом, задача предотвращения падения атомарного электрона на ядро почти решена; остаётся лишь решить проблему – куда электрон будет отдавать часть своей энергии при переключении его частоты вниз, и откуда он будет получать её обратно при переключении частоты вверх. На наш взгляд, эта проблема решается организацией синхронных противоположных переключений у пар атомарных электронов, имеющих одинаковую среднюю энергию: электроны из такой пары просто по очереди передают разностную энергию друг другу. Из такой картины взаимодействия электронных пар, кстати, вытекают основные принципы, по которым происходит заполнение электронных оболочек в многоэлектронных атомах.

Чтобы оценить эту модель, достаточно поинтересоваться, с какой результирующей скоростью продвигаются электроны к положительному концу проводника. Например, Каганов [10] приводит следующие цифры: в типичном проводнике, при плотности тока 1А/см², среднее значение искомой скорости составляет ~ 10^-3 см/с. Эта цифра заставляет задуматься. В самом деле, тепловая скорость электрона при температуре 300⁰К есть ~ 10⁷ см/с. Метаясь с такими скоростями между атомами, электроны должны находиться в тепловом равновесии с ними, ведь нагрев куска металла при этом не происходит. Стоит, однако, приложить к нему разность потенциалов, и коллективный дрейф электронов с ничтожной скоростью, от которого практически не изменяется распределение их скоростей, приводит к тому, что проводник начинает заметно греться. Это настолько странно, что наглядная модель омического сопротивления металлов – в рамках концепции газа свободных электронов – до сих пор отсутствует.

Этими переключениями электронов из атома в атом и обусловлена, на наш взгляд, металлическая проводимость – как это и представляли раньше [11], до принятия ведущей в тупик концепции газа свободных электронов. Важно подчеркнуть, что в режиме стационарного тока переключение электрона в соседний атом, который до этого отдал один из своих электронов, означает, что навстречу перескоку элементарного отрицательного заряда происходит встречный перескок элементарного положительного заряда. Таким образом, “квант электричества”, передаваемый в металле в режиме стационарного тока, равен удвоенному элементарному заряду даже при обычных температурах. Как можно видеть, для объяснения величины этого “кванта электричества” нам не требуются умозрительные теории, призванные описать надуманное объединение электронов в куперовские пары.

Следует добавить, что самостоятельный незатухающий ток в кольцевом сверхпроводнике – это, на наш взгляд, предрассудок. Индуцированными токами сверхпроводник гасит внешние электромагнитные воздействия; если же нет внешних воздействий, то нет и “замороженных” токов в сверхпроводнике. Проблема в том, что сама процедура детектирования незатухающего тока, с помощью какого-либо магнитометра, индуцирует ток в сверхпроводнике; но есть ли в нём ток, когда магнитометр выключен – неизвестно. Мы полагаем, что при этом тока нет. Сверхпроводящие электромагниты, как известно, работают только с внешними источниками питания. Впрочем, взаимодействие незатухающих токов наблюдалось в опытах с парой сверхпроводящих колец [12]. Но эти незатухающие токи были обусловлены, по-видимому, тем, что ток в каждом из колец являлся внешним воздействием для другого кольца.

Пусть два уединённых элементарных заряда одинакового знака имеют локально-абсолютные скорости v₁ и v₂. Сила Лорентца, действующая на заряд q₂, в нерелятивистском приближении есть

F₂=m ₀ q₂[v₂H₁], (6)

где m ₀ – магнитная проницаемость вакуума, H₁ – напряжённость магнитного поля, создаваемого зарядом q₁. Выражение для магнитного поля движущегося заряда имеет вид [13]:

, (7)

где r₁₂ – радиус-вектор, проведённый от заряда q₁ к заряду q₂. Подставляя (7) в (6) и учитывая, что e²/4p e ₀=hV/2, получаем:

. (8)

Как ни непривычны эти выводы, но они, по-видимому, не противоречат фактам, хотя иногда это не очевидно. Например, треки электрон-позитронных пар в камере Вильсона, казалось бы, свидетельствуют о том, что одно и то же “магнитное поле” искривляет траектории как электрона, так и позитрона. Но обратим внимание: сильные магнитные поля в лабораторных установках создаются с помощью токов в металлических проводниках. Как отмечалось выше, ток в металлах представляет собой встречное движение положительного и отрицательного электричества. Поэтому можно считать, что на электрон и позитрон в камере Вильсона действует не “одно и то же магнитное поле”: электрон взаимодействует с током отрицательных зарядов, а позитрон – с током положительных. Этот же принцип – встречного движения отрицательного и положительного электричества – позволяет объяснить, почему пучок протонов управляется электромагнитами, а также почему постоянные магниты действуют на заряженные частицы обоих знаков. Ведь намагниченность вещества объясняется, на наш взгляд, не упорядочиванием орбитального движения электронов в атомах, и тем более не упорядочиванием спинов электронов, а замкнутыми токами по цепочкам из нескольких атомов. Коснёмся ещё одной ситуации, с магнитным полем Земли, которое, как мы полагаем, создаётся отрицательными зарядами [14]. Если верны наши представления, то магнитное поле Земли действует на отрицательно заряженные космические частицы, но не действует - на положительно заряженные. Так ли это? Считается, что в радиационных поясах Земли курсируют захваченные магнитным полем заряженные частицы обоих знаков – в частности, протоны. Наличие протонов в радиационных поясах подтверждается с помощью спутниковых избирательных детекторов – например, ядерно-эмульсионных и сцинтилляционных [15]. Но, даже если протоны попадают в радиационные пояса в основном из внешнего космоса, то где гарантия, что они захвачены именно магнитным полем, а не объёмным отрицательным зарядом, который создают захваченные электроны? Вторая их этих двух версий, кстати, лучше согласуется с феноменом космических лучей, более чем на 90% состоящих из протонов [16], которые бомбардируют Землю почти изотропно, словно её магнитное поле на них не действует.

Между тем, названный феномен возможно объяснить без привлечения каких-либо изменений характеристик электрона. Уменьшение эффективности магнитного воздействия на быстро движущийся электрон простейшим образом вытекает из единственной и, по-видимому, бесспорной предпосылки – о том, что локально-абсолютная скорость электрона не может превышать скорость света в вакууме. В самом деле, пусть электрон, движущийся со скоростью v, влетает в область магнитного воздействия, где он испытывает поперечное приращение скорости D v. С помощью теоремы Пифагора мы получаем, что максимальная величина D v, которую может приобрести электрон в данном случае, есть

, (9)

т.е. D v_max равно произведению c – максимально возможному приращению скорости – на релятивистский радикал. Поделив обе части (9) на промежуток времени, в течение которого происходит поперечное приращение скорости, и устремив этот промежуток времени к нулю, мы сразу получаем выражение, связывающее максимальные поперечные ускорения для случаев быстро и медленно движущегося электрона:

, (10)

где a₀ - максимальное поперечное ускорение медленно движущегося (v²/c²<<1) электрона при том же магнитном воздействии.

1. А.А.Гришаев (старший), частное сообщение.
2. Д.Д.Странатан. Частицы в современной физике. “Гос. изд-во технико-теоретической литературы”, М.-Л., 1949.
3. А.А.Гришаев. Масса, как мера собственной энергии квантовых осцилляторов. – Доступна на данной веб-странице.
4. Н.Е.Невесский. О законе фазовой гармонии Луи де Бройля. http://www.chronos.msu.ru/RREPORTS/nevessky_o_zakone .
5. А.А.Гришаев. Иерархия частотных склонов в роли “светоносного эфира”. – Доступна на данной веб-странице.
6. А.А.Гришаев. Энергетика свободного падения. – Доступна на данной веб-странице.
7. См. статьи Н.А.Козырева, например, на сайте “Прометей. Альтернативные науки и технологии”.
8. А.Николаевский. Ступени испепеляющие. http://andmbe.euro.ru .
9. А.А.Гришаев. Частотно-градиентная природа центробежных сил. – Доступна на данной веб-странице.
10. М.И.Каганов. Электроны, фононы, магноны. “Наука”, М., 1979.
11. И.Ф.Федулов, В.А.Кирееев. Учебник физической химии. “Госхимиздат”, М., 1955.
12. Описание этих опытов см., например, в: В.Буккель. Сверхпроводимость. “Мир”, М., 1975.
13. С.Г.Калашников. Электричество. “Наука”, М., 1977.
14. А.А.Гришаев. Вращающаяся гидросфера, как возможный источник магнитного поля Земли. – Доступна на данной веб-странице.
15. В.Хесс. Радиационный пояс и магнитосфера. “Атомиздат”, М., 1972.
16. Физический энциклопедический словарь. “Советская энциклопедия”, М., 1983.