Електрическият ток като спираловидно движение на етера

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-07 16:24

Решаването на проблемите с електрическата безопасност въз основа само на електронни (класически и квантови) модели на електрически ток изглежда недостатъчно, дори и само поради толкова добре известен факт от историята на развитието на електротехниката, че целия свят на електротехниката индустрията е създадена много години преди да се появи някакво споменаване на електрони.

По същество практическата електротехника не се е променила досега, но остава на нивото на напредналите разработки от 19 век.

Следователно е съвсем очевидно, че е необходимо да се върнем към изворите на развитието на електрическата индустрия, за да се определи възможността за прилагане в нашите условия на методологическата база от знания, която е в основата на съвременната електротехника.

Теоретичните основи на съвременната електротехника са разработени от Фарадей и Максуел, чиито трудове са тясно свързани с трудовете на Ом, Джоул, Кирхоф и други видни учени от 19 век. За цялата физика от този период е общопризнато съществуването на световната среда - етерът, изпълващ цялото световно пространство [3, 6].

Без да навлизаме в детайли на различни теории за етера от 19-ти и предишните векове, отбелязваме, че рязко негативното отношение към посочената световна среда в теоретичната физика възниква веднага след появата в началото на 20-ти век на работите на Айнщайн върху теория на относителността, която играе фатално роля в развитието на науката [I]:

В своя труд „Принципът на относителността и неговите последствия“(1910 г.), Айнщайн, анализирайки резултатите от експеримента на Физо, стига до заключението, че частичното увличане на светлина от движеща се течност отхвърля хипотезата за пълно увличане на етера и две възможности остават:

1. етерът е напълно неподвижен, т.е. той не участва в движението на материята;
2. етерът се отнася от движещата се материя, но се движи със скорост, различна от скоростта на материята.

Развитието на втората хипотеза изисква въвеждането на всякакви предположения относно връзката между етера и движещата се материя. Първата възможност е много проста и за нейното развитие на базата на теорията на Максуел не е необходима допълнителна хипотеза, която би могла да направи основите на теорията по-сложни.

Посочвайки по-нататък, че теорията на Лоренц за стационарен етер не е потвърдена от резултатите от експеримента на Майкелсон и следователно има противоречие, Айнщайн заявява: „… не можете да създадете задоволителна теория, без да изоставите съществуването на някаква среда, която изпълва всички пространство."

От казаното по-горе става ясно, че Айнщайн, в името на „простата“на теорията, е счел за възможно да се откаже от физическото обяснение на факта на противоречието на изводите, следващи от тези два експеримента. Втората възможност, отбелязана от Айнщайн, никога не е разработена от никой от известните физици, въпреки че самата тази възможност не изисква отхвърляне на средата - етера.

Нека разгледаме какво даде посоченото „опростяване“на Айнщайн за електротехниката и по-специално за теорията на електрическия ток.

Официално е признато, че класическата електронна теория е била един от подготвителните етапи в създаването на теорията на относителността. Тази теория, която се появи, подобно на теорията на Айнщайн в началото на 19 век, изучава движението и взаимодействието на дискретни електрически заряди.

Трябва да се отбележи, че моделът на електрически ток под формата на електронен газ, в който са потопени положителните йони на кристалната решетка на проводника, все още е основният при преподаването на основите на електротехниката както в училище, така и в университета програми.

Доколко реалистично се оказа опростяването от въвеждането на дискретен електрически заряд в обращение (при отхвърляне на световната среда - етер), може да се съди по учебниците за физически специалности на университетите, например [6]:

" електрон. Електронът е материален носител на елементарен отрицателен заряд. Обикновено се приема, че електронът е точкова безструктурна частица, т.е. целият електрически заряд на електрона е концентриран в една точка.

Тази идея е вътрешно противоречива, тъй като енергията на електрическото поле, създадено от точков заряд, е безкрайна и следователно инертната маса на точков заряд трябва да бъде безкрайна, което противоречи на експеримента, тъй като електронът има крайна маса.

Това противоречие обаче трябва да бъде съгласувано поради липсата на по-задоволителен и по-малко противоречив поглед върху структурата (или липсата на структура) на електрона. Трудността на безкрайна собствена маса се преодолява успешно при изчисляване на различни ефекти с помощта на ренормализация на масата, чиято същност е следната.

Нека се изисква да се изчисли някакъв ефект и изчислението включва безкрайна собствена маса. Стойността, получена в резултат на такова изчисление, е безкрайна и следователно е лишена от пряк физически смисъл.

За да се получи физически разумен резултат, се извършва друго изчисление, в което присъстват всички фактори, с изключение на факторите на разглежданото явление. Последното изчисление също включва безкрайна собствена маса и води до безкраен резултат.

Изваждането от първия безкраен резултат на втория води до взаимно отмяна на безкрайни количества, свързани със собствената му маса, а останалото количество е крайно. Той характеризира разглежданото явление.

По този начин е възможно да се отървете от безкрайната собствена маса и да получите физически разумни резултати, които се потвърждават чрез експеримент. Тази техника се използва например при изчисляване на енергията на електрическо поле.

С други думи, съвременната теоретична физика предлага самият модел да не се подлага на критичен анализ, ако резултатът от неговото изчисляване води до стойност, лишена от пряк физически смисъл, а след извършване на многократно изчисление, след получаване на нова стойност, която също е лишена с пряк физически смисъл, взаимно отменяйки тези неудобни стойности, за да се получат физически разумни резултати, които се потвърждават чрез експеримент.

Както е отбелязано в [6], класическата теория на електрическата проводимост е много ясна и дава правилната зависимост на плътността на тока и количеството отделена топлина от силата на полето. Това обаче не води до правилни количествени резултати. Основните несъответствия между теория и експеримент са както следва.

Според тази теория стойността на електрическата проводимост е право пропорционална на произведението на квадрата на заряда на електроните от концентрацията на електроните и от средния свободен път на електроните между сблъсъците и обратно пропорционална на двойното произведение на масата на електроните по средната си скорост. Но:

1) за да се получат правилните стойности на електрическата проводимост по този начин, е необходимо да се вземе стойността на средния свободен път между сблъсъците хиляди пъти по-големи от междуатомните разстояния в проводника. Трудно е да се разбере възможността за такива големи свободни бягания в рамките на класическите концепции;

2) експеримент за температурната зависимост на проводимостта води до обратно пропорционална зависимост на тези величини.

Но според кинетичната теория на газовете средната скорост на електрона трябва да бъде право пропорционална на квадратния корен от температурата, но е невъзможно да се допусне обратно пропорционална зависимост на средния среден свободен път между сблъсъците от квадратния корен на температурата в класическата картина на взаимодействието;

3) според теоремата за равноразпределението на енергията по степените на свобода трябва да се очаква от свободните електрони много голям принос към топлинния капацитет на проводниците, което не се наблюдава експериментално.

Така представените разпоредби на официалното учебно издание вече дават основа за критичен анализ на самата формулировка на разглеждането на електрическия ток като движение и взаимодействие на точно дискретни електрически заряди, при условие че се изостави световната среда – етер.

Но както вече беше отбелязано, този модел все още е основният в училищните и университетските образователни програми. За да обосноват по някакъв начин жизнеспособността на модела на електронния ток, физиците-теоретици предложиха квантова интерпретация на електрическата проводимост [6]:

„Само квантовата теория направи възможно преодоляването на посочените трудности на класическите концепции. Квантовата теория взема предвид вълновите свойства на микрочастиците. Най-важната характеристика на вълновото движение е способността на вълните да се огъват около препятствия поради дифракция.

В резултат на това по време на своето движение електроните сякаш се огъват около атомите без сблъсъци и свободният им път може да бъде много голям. Поради факта, че електроните се подчиняват на статистиката на Ферми - Дирак, само малка част от електроните близо до нивото на Ферми могат да участват във формирането на електронния топлинен капацитет.

Следователно електронният топлинен капацитет на проводника е напълно незначителен. Решаването на квантово-механичния проблем за движението на електрон в метален проводник води до обратно пропорционална зависимост на специфичната електропроводимост от температурата, както всъщност се наблюдава.

По този начин последователна количествена теория на електрическата проводимост беше изградена само в рамките на квантовата механика.

Ако признаем легитимността на последното твърдение, тогава трябва да признаем завидната интуиция на учените от 19-ти век, които, без да са въоръжени със съвършена квантова теория на електропроводимостта, успяват да създадат основите на електротехниката, които не са принципно остарял днес.

Но в същото време, както преди сто години, много въпроси останаха нерешени (да не говорим за тези, които се натрупаха през XX век).

И дори теорията на квантите не дава недвусмислени отговори на поне някои от тях, например:

1. Как протича токът: по повърхността или през цялото напречно сечение на проводника?
2. Защо електроните са в металите, а йоните в електролитите? Защо не съществува единен модел на електрически ток за метали и течности и не са ли приетите понастоящем модели само следствие от по-дълбок общ процес за цялото локално движение на материята, наречен "електричество"?
3. Какъв е механизмът на проявление на магнитното поле, което се изразява в перпендикулярната ориентация на чувствителната магнитна стрелка спрямо проводника с ток?
4. Има ли модел на електрически ток, различен от сега приетия модел на движението на "свободните електрони", обясняващ тясната корелация на топлинната и електрическата проводимост в металите?
5. Ако произведението на силата на тока (ампери) и напрежението (волта), тоест произведението на две електрически величини, води до стойност на мощността (ватове), която е производна на визуалната система от мерни единици "килограм - метър - секунда", защо тогава самите електрически величини не са изразени в килограми, метри и секунди?

В търсене на отговори на поставените въпроси и редица други въпроси се наложи да се обърнем към малкото оцелели първоизточници.

В резултат на това търсене бяха идентифицирани някои тенденции в развитието на науката за електричеството през 19 век, които по неизвестна причина не само не бяха обсъждани през 20 век, но понякога дори бяха фалшифицирани.

Така например през 1908 г. в книгата на Лакур и Апел „Историческа физика“е представен превод на циркуляр на основателя на електромагнетизма Ханс-Кристиан Ерстед „Експерименти върху действието на електрически конфликт върху магнитна игла“, който, по-специално, казва:

„Фактът, че електрическият конфликт не се ограничава само до проводящия проводник, но, както беше казано, все още се разпространява доста далеч в околното пространство, е съвсем очевиден от горните наблюдения.

От направените наблюдения може да се заключи също, че този конфликт се разпространява в кръгове; тъй като без това предположение е трудно да се разбере как същата част от свързващия проводник, намирайки се под полюса на магнитната стрелка, кара стрелката да се обърне на изток, докато е над полюса, тя отклонява стрелката на запад, докато кръговото движение се случва в противоположните краища на диаметъра в противоположни посоки …

Освен това трябва да се мисли, че кръговото движение, във връзка с транслационното движение по проводника, трябва да даде кохлеарна линия или спирала; това обаче, ако не се лъжа, не добавя нищо към обяснението на наблюдаваните досега явления."

В книгата на историка на физиката L. D. Белкинд, посветен на Ампер, е посочено, че „в книгата е даден нов и по-съвършен превод на циркуляра на Ерстед: A.-M. Ampere. Electrodynamics. M., 1954, стр. 433-439.“. За сравнение представяме последната част на точно същия откъс от превода на циркулярката на Ерстед:

"Ротационното движение около ос, съчетано с транслационно движение по тази ос, непременно дава спираловидно движение. Ако не се лъжа обаче, такова спираловидно движение очевидно не е необходимо, за да се обясни нито едно от наблюдаваните до момента явления."

Защо изразът – „не добавя нищо към обяснението“(т.е. „очевидно е“) беше заменен с израза – „не е необходим за обяснението“(с точно обратното значение) остава загадка и до днес.

По всяка вероятност изучаването на многобройни произведения на Ерстед е точно и преводът им на руски е въпрос на близко бъдеще.

„Етер и електричество“– така озаглави речта си изключителният руски физик А. Г. Столетов, прочетена през 1889 г. на общото събрание на VIII конгрес на естеството на Русия. Този доклад е публикуван в множество издания, което само по себе си характеризира неговата важност. Нека се обърнем към някои от разпоредбите на речта на А. Г. Столетов:

„Затварящият „проводник“е от съществено значение, но ролята му е различна, отколкото се смяташе преди.

Проводникът е необходим като абсорбатор на електромагнитна енергия: без него би се установило електростатично състояние; с присъствието си той не позволява да се реализира такъв баланс; постоянно поглъщайки енергията и я преработвайки в друга форма, проводникът предизвиква нова активност на източника (батерията) и поддържа този постоянен приток на електромагнитна енергия, който ние наричаме "ток".

От друга страна, вярно е, че "проводникът", така да се каже, насочва и събира пътищата на енергията, която се плъзга предимно по повърхността й и в този смисъл отчасти отговаря на традиционното си име.

Ролята на телта донякъде напомня фитила на горяща лампа: фитилът е необходим, но горим запас, доставка на химическа енергия, не е в него, а близо до него; превръщайки се в място за унищожаване на горимо вещество, лампата изтегля ново, за да замени и поддържа непрекъснат и постепенен преход на химическата енергия в топлинна енергия …

Въпреки всички триумфи на науката и практиката, мистичната дума "електричество" е укор за нас твърде дълго. Време е да се отървем от него – време е да обясним тази дума, да я въведем в поредица от ясни механични понятия. Традиционният термин може да остане, но нека бъде … ясен лозунг на огромния отдел на световната механика. Краят на века бързо ни приближава към тази цел.

Думата "етер" вече помага на думата "електричество" и скоро ще я направи излишна."

Друг известен руски експериментален физик IIBorgman в работата си "Електрическо сияние, подобно на струя в разредени газове", отбелязва, че изключително красив и интересен блясък се получава вътре в евакуирана стъклена тръба близо до тънка платинена жица, разположена по оста на тази тръба, когато това проводникът е свързан към единия полюс на бобината на Rumkorff, като другият полюс на последната се прибира в земята, а освен това между двата полюса се въвежда страничен клон с искрова междина.

В заключение на тази работа IIBorgman пише, че сиянието под формата на спирална линия се оказва много по-спокойно, когато искровата междина в клона, успоредна на бобината на Румкорф, е много малка и когато вторият полюс на бобината не е свързан към земята.

По някаква неизвестна причина представените произведения на известни физици от епохата преди Айнщайн всъщност бяха предадени на забрава. В преобладаващото мнозинство от учебниците по физика името на Ерстед се споменава в два реда, които често показват случайното откриване на електромагнитно взаимодействие от него (въпреки че в ранните трудове на физика B. I.

Много произведения на A. G. Столетов и И. И. Боргман също незаслужено остава извън полезрението на всички, които изучават физика и по-специално теоретична електротехника.

В същото време моделът на електрически ток под формата на спираловидно движение на етер по повърхността на проводник е пряко следствие от представените слабо проучени произведения и произведения на други автори, чиято съдба е предопределена от глобалният напредък през ХХ век на теорията на относителността на Айнщайн и свързаните с нея електронни теории за изместване на дискретни заряди в абсолютно празно пространство.пространство.

Както вече беше посочено, „опростяването“на Айнщайн в теорията на електрическия ток даде обратен резултат. До каква степен спираловият модел на електрическия ток дава отговори на поставените по-рано въпроси?

Въпросът за това как протича токът: по повърхността или през цялата секция на проводника се решава по дефиниция. Електрическият ток е спирално движение на етер по повърхността на проводник.

Въпросът за съществуването на носители на заряд от два вида (електрони – в метали, йони – в електролити) също се отстранява от спиралния модел на електрическия ток.

Очевидно обяснение за това е наблюдението на последователността на отделяне на газ върху дуралуминиеви (или железни) електроди по време на електролизата на разтвор на натриев хлорид. Освен това електродите трябва да бъдат разположени с главата надолу. Показателно е, че въпросът за последователността на отделяне на газ по време на електролизата никога не е повдиган в научната литература по електрохимия.

Междувременно с невъоръжено око има последователно (а не едновременно) освобождаване на газ от повърхността на електродите, което има следните етапи:

- освобождаването на кислород и хлор директно от края на катода;

- последващо изпускане на същите газове по целия катод заедно с т. 1; в първите два етапа на анода изобщо не се наблюдава отделяне на водород;

- отделяне на водород само от края на анода с продължение на точки 1, 2;

- отделяне на газове от всички повърхности на електродите.

Когато електрическата верига се отвори, отделянето на газ (електролиза) продължава, като постепенно замира. Когато свободните краища на проводниците са свързани един с друг, интензитетът на затихналите газови емисии, сякаш, преминава от катода към анода; интензивността на отделяне на водород постепенно се увеличава, а кислородът и хлорът - намаляват.

От гледна точка на предложения модел на електрически ток, наблюдаваните ефекти се обясняват по следния начин.

Поради постоянното въртене на затворената етерна спирала в една посока по протежение на целия катод, молекулите на разтвора, които имат обратна посока на въртене със спиралата (в този случай кислород и хлор), се привличат и молекули, които имат същата посока на въртене със спиралата се отблъскват.

Подобен механизъм на свързване - отблъскване се разглежда по-специално в работата [2]. Но тъй като етерната спирала има затворен характер, тогава на другия електрод нейното въртене ще има обратна посока, което вече води до отлагане на натрий върху този електрод и освобождаване на водород.

Всички наблюдавани времеви закъснения в отделянето на газ се обясняват с крайната скорост на етерната спирала от електрод до електрод и наличието на необходимия процес на "сортиране" на молекулите на разтвора, разположени хаотично в непосредствена близост до електродите в момента на превключване на електрическата верига.

Когато електрическата верига е затворена, спиралата на електрода действа като задвижващо зъбно колело, концентрирайки около себе си съответните задвижвани "зъбни колела" на молекулите на разтвора, които имат посока на въртене, противоположна на спиралата. Когато веригата е отворена, ролята на задвижващата предавка се прехвърля частично на молекулите на разтвора и процесът на отделяне на газ плавно се затихва.

Не е възможно да се обясни продължаването на електролизата с отворена електрическа верига от гледна точка на електронната теория. Преразпределението на интензитета на отделяне на газ при електродите при свързване на свободните краища на проводниците един към друг в затворена система на етерната спирала напълно съответства на закона за запазване на импулса и само потвърждава представените по-горе разпоредби.

Така не йоните в разтворите са носители на заряд от втория вид, а движението на молекулите по време на електролизата е следствие от посоката им на въртене спрямо посоката на въртене на етерната спирала върху електродите.

Третият въпрос беше повдигнат за механизма на проявление на магнитното поле, което се изразява в перпендикулярната ориентация на чувствителната магнитна стрелка спрямо проводника с ток.

Очевидно е, че спиралното движение на етера в етерната среда предизвиква смущение на тази среда, почти перпендикулярно насочена (ротационна компонента на спиралата) спрямо посоката напред на спиралата, което ориентира чувствителната магнитна стрелка перпендикулярно на проводника с текущ.

Дори Ерстед отбелязва в своя трактат: „Ако поставите свързващ проводник над или под стрелката, перпендикулярна на равнината на магнитния меридиан, тогава стрелката остава в покой, с изключение на случая, когато проводникът е близо до полюса. Но в в този случай полюсът се издига, ако първоначалният ток е разположен от западната страна на проводника, и пада, ако е от източната страна."

Що се отнася до нагряването на проводниците под действието на електрически ток и специфичното електрическо съпротивление, пряко свързано с него, спираловият модел ни позволява ясно да илюстрираме отговора на този въпрос: колкото повече спираловидни завъртания на единица дължина на проводника, толкова повече етерът трябва да се „изпомпва” през този проводник., тоест толкова по-високо е специфичното електрическо съпротивление и температурата на нагряване, което по-специално позволява да се разглеждат всякакви термични явления като следствие от промени в локалните концентрации на същия етер.

От всичко по-горе, визуалната физическа интерпретация на познатите електрически величини е както следва.

• Е съотношението на масата на етерната спирала към дължината на дадения проводник. Тогава според закона на Ом:
• Това е съотношението на масата на етерната спирала към площта на напречното сечение на проводника. Тъй като съпротивлението е съотношението на напрежението към силата на тока, а произведението на напрежението и силата на тока може да се интерпретира като мощността на етерния поток (в участък от веригата), тогава:
• - Това е произведението на мощността на етерния поток от плътността на етера в проводника и дължината на проводника.
• - това е отношението на мощността на етерния поток към произведението от плътността на етера в проводника към дължината на дадения проводник.

Други известни електрически величини се дефинират по подобен начин.

В заключение е необходимо да се посочи спешната необходимост от организиране на три вида експерименти:

1) наблюдение на проводници с ток под микроскоп (продължение и развитие на експериментите от I. I. Borgman);

2) установяване с помощта на съвременни високоточни гониометри на действителните ъгли на отклонение на магнитната игла за проводници, изработени от различни метали с точност до части от секундата; има всички основания да се смята, че за метали с по-ниско специфично електрическо съпротивление магнитната стрелка ще се отклони в по-голяма степен от перпендикуляра;

3) сравнение на масата на проводник с ток с масата на същия проводник без ток; ефектът на Бифелд - Браун [5] показва, че масата на токопроводящия проводник трябва да е по-голяма.

Като цяло спиралното движение на етера като модел на електрически ток позволява да се подходи към обяснението не само на такива чисто електрически явления като например „свръхпроводимостта“на инженер Авраменко [4], който повтори редица експерименти на прочутия Никола Тесла, но и такива неясни процеси като радиестезията, човешката биоенергия и редица други.

Визуален модел с форма на спирала може да играе специална роля в изследването на животозастрашаващи процеси на токов удар за човек.

Времето на „опростяванията” на Айнщайн отмина. Идва ерата на изучаването на световната газова среда - ЕТЪР

ЛИТЕРАТУРА:

1. Ацуковски В. А. Материализъм и релативизъм. - М., Енергоатомиздат, 1992.-- 190 с. (С. 28, 29).
2. Ацуковски В. А. Обща динамика на етера. - М., Енергоатомиздат,. 1990.-- 280 г. (стр. 92, 93).
3. Веселовски О. И., Шнайберг Я. А. Очерци по история на електротехниката. - М., МЕИ, 1993.-- 252 с. (стр. 97, 98).
4. Заев Н. Е. "Свръхпроводник" на инженер Авраменко.. - Технология на младостта, 1991, №1, С.3-4.
5. Кузовкин A. S., Nepomnyashchy N. M. Какво се случи с разрушителя Елдридж. - М., Познание, 1991.-- 67 с. (37, 38, 39).
6. Матвеев A. N. Електричество и магнетизъм - М., Висше училище, 1983.-- 350 с. (стр. 16, 17, 213).
7. Пирязев И. А. Спирално движение на етера като модел на електрически ток. Материали на Международната научно-практическа конференция „Анализ на системите на края на хилядолетието: теория и практика – 1999 г.”. - М., ИПУ РАН, 1999.-- 270 с. (стр. 160-162).