Пирамида Хеопса и постоянная тонкой структуры 2

Материал из Cheops.The encyclopedia.

(Различия между версиями)
Перейти к: навигация, поиск
(Точечный электрон)
 
Строка 1: Строка 1:
 +
<seo title="Пирамида Хеопса и постоянная тонкой структуры. Часть 2" metadescription=" в физике появился вопрос Каковы размеры электрона или его надо считать точечным?. В зависимости от решаемых задач пользовались или тем, или другим понятием. Одновременно возникла и проблема определения понятий электрон и Что принимать за размеры электрона?" />
= Движение электрона в магнитном поле =
= Движение электрона в магнитном поле =

Текущая версия

Содержание

Движение электрона в магнитном поле

С момента введения понятия "электрон" в физике появился вопрос "Каковы размеры электрона или его надо считать точечным?". В зависимости от решаемых задач пользовались или тем, или другим понятием. Одновременно возникла и проблема определения понятий "электрон" и "Что принимать за размеры электрона?".

(Для египтологов, лингвистов, физиков, математиков: есть небольшая вероятность обнаружения записи в Комплексе пирамид, чем-то похожей на формулу α2 c = v, где v - скорость электрона в магнитном поле протона, α - постоянная тонкой структуры, c - скорость света).

Точечный электрон

Ранее мы выяснили, что электрон в электрическом поле в атоме водорода с n = 1 движется по первой боровской орбите с

r0 = (h/2π)2 / (k'e2m) = (h/2π) / α mc.

Введем две системы координат. Система XOY: центр масс (ЦМ) протон-электрон совпадает с точкой O. Система X'O'Y': электрон в точке O'.
Взаимодействие протона с электроном
Взаимодействие протона с электроном

На рисунке r0 = OO' - радиус первой боровской орбиты, rp = (me/mp)r0 - радиус орбиты протона.

В квантовании атома по Бору центр масс совпадает с протоном и поэтому протон покоится. Следовательно, такой протон не создает магнитного поля - вокруг него есть только электрическое поле. Это электрическое поле заставляет двигаться по орбите электрон и отсюда получаются значения r0, v0, T0 и т.д.

В идеальном же случае это не так. Протон и электрон совершают движения вокруг центра масс (= окружности). Точно также можно говорить и о движении (вращении) протона вокруг электрона и электрона - вокруг протона. Это зависит от рассматриваемых систем отсчета.

В случае взаимодействия протона с электроном обязательно появляются 3 несовпадающие точки - центр протона, центр электрона и центр масс. Следствием этого является существование в окружающем пространстве двух полей - электрического и магнитного полей. Следовательно, электрон, двигающийся по орбите вокруг протона, всегда находится под влиянием (= действием) электрического и магнитного полей.

Итак, протон двигается относительно электрона по круговой орбите с (r0 + rp). Этим движением создается круговой протонный ток, который, в свою очередь, создает магнитное поле в области, где расположен электрон (точнее - вектор магнитной индукции Bp):

Bp = (μ0/2) × [Ip/(r0+rp)],

где μ0 - магнитная постоянная, Ip - сила тока (протонный ток), обусловленная движением протона вокруг электрона. Сила тока Ip может быть выражена через заряд протона e и период Tp обращения протона вокруг электрона:

Ip = e/Tp.

Период обращения протона Tp вокруг электрона равен периоду обращения электрона Te вокруг протона:

Tp = Te = T0 = (2πr0) / v0,

где v0 - скорость электрона на первой боровской орбите. Тогда

Bp = (μ0/2)[e/T0(r0 + rp)] = (μ0/2)[e / (2πr0/v0)(r0 + rp)] = μ0ev0 / 4πr0(r0 + rp).

Так как в этой формуле правая часть = const, то движение электрона происходит в постоянном магнитном поле, т.е. по окружности. Следовательно, на движение электрона в электрическом поле протона по орбите с r0 накладывается действие магнитного поля протона. Это наложение магнитного поля приводит к появлению дополнительной скорости электрона - скорости электрона относительно магнитного поля протона (v). Тогда применяем условие для электрона:

Fл = F,

где Fл - сила Лоренца, действующая на электрон. Далее получаем

ev0 Bp = (mv2) / r0,

где v - скорость электрона относительно магнитного поля на первой боровской орбите, m - масса электрона. Делая вместо Bp подстановку, имеем:

ev0 × (μ0ev0)/[4πr0(r0+rp)] = (mv2)/r0 или (μ0e2v02)/[4π(r0+rp)] = mv2.

Откуда получаем

v2 = (μ0e2v02) / 4π m(r0+rp).

Так как

r0 = 4πε0(h/2π)2/e2m и μ0=1/ε0c2,

то соответственно

v2 = e2v02 / 4π mε0c2[(4π ε0(h/2π)2 / e2m) + rp)].

После преобразований получаем:

v2 = α2v02(h/2π) / [(h/2π) + αcmrp], где α = e2 / 4πε0(h/2π)c.

Учитывая, что (h/2π) >> αcmrp, имеем

v2 = α2v02 или v = αv0 = α2c.

Окончательно

vм = v = αv0 = α2c ≈ 16 км/с.

Значит, наличие магнитного поля протона ведет к появлению дополнительной скорости vм для электрона - v2c - на первой боровской орбите.
Надпись над Истинным Входом в пирамиду Хеопса
Надпись над Истинным Входом в пирамиду Хеопса

Для анализа

  • α c = vэ≈2187км/с: связь скорости света и скорости электрона на первой боровской орбите под действием электрического поля;
  • α2 c = vм≈16км/с: связь скорости света и скорости электрона на первой боровской орбите под действием магнитного поля;
  • α vэ = vм: связь скорости электрона на первой боровской орбите под действием электрического поля и скорости электрона на первой боровской орбите под действием магнитного поля;
  • значки "э" и "м" при сравнении не учитывать.

Найдем дополнительный путь электрона Lм при движении в магнитном поле движущегося протона за время T0 полного оборота электрона по первой боровской орбите:

Lм = vмT0 = α2c × [2π(h/2π)3 / k'2e4m].

Массу электрона выразим из формулы для первого боровского радиуса:

m = (h/2π)2 / k'e2r0.

Тогда

Lм = α2c × (2π(h/2π)3) / k'2e4 ×[(h/2π)2/k'e2r0] = α2c × [2π(h/2π) / k'e2]r0 = α2 × [4πε0(h/2π)c / e2]2πr0 = (α2/α)2πr0 = 2 π α r0.

Отсюда получаем

Lм / 2 π r0 = α.

Пройденный путь в магнитном поле во много раз меньше пройденного пути в электрическом поле, т.к. α - малая величина:
Смещение электрона в атоме водорода
Смещение электрона в атоме водорода

Lм << 2 π r0.

Значит, при наличии только электрического поля протона электрон делает полный оборот вокруг протона: L0 = 2 π r0. Но в действительности на электрон действует еще и магнитное поле протона (учет центра масс). Поэтому электрон оказывается не в точке А, а попадает в точку В по какой-то траектории. Если бы электрон двигался по эллиптической орбите, то это можно было бы рассматривать как смещение периядра электрона. (В общей теории относительности в уравнении для смещения перигелия планеты δφ существует и при эксцентриситете орбиты e = 0).

Протяженный электрон

Образование электрона
Образование электрона

Предположим, что точечный электрон (= элементарный электрический заряд) при движении по первой боровской орбите в электрическом поле протона со скоростью v0 = αc (радиус r0) и с дополнительной скоростью vм = α2c, обусловленную наличием магнитного поля протона (O2O3 = R - смещение электрона), совершает круговое движение вокруг O3 (радиус l). Масштаб расстояний не соблюден.

Предполагая также, что за процессы, происходящие внутри орбиты радиуса l ответственно слабое взаимодействие и, принимая во внимание установленную взаимосвязь электромагнитных и слабых взаимодействий, можно считать: вращение точечного электрона вокруг O3 происходит под действием слабых сил или ≈ магнитных сил.

Тогда вокруг точки O3 вращается протон, создающий вектор магнитной индукции B в точке O3. Если O2O3 = R << r0, то магнитное поле в области O2 с радиусом R можно считать квазиоднородным. Точечный электрон, вращающийся вокруг O3, создает вектор магнитной индукции B1 в точке O3. По принципу суперпозиции полей, получаем:

B' = B + B1 - векторная сумма.

Магнитная индукция, созданная протоном в O3:

B = μ0e v0 / 4π r02.

Магнитная индукция, созданная точечным электроном в O3:

B1 = - μ0e v / 4π l2,

где v - скорость движения точечного электрона в магнитном поле по орбите радиуса l. Тогда

B' = B - B1.

Если |B| << |B1|, то пренебрегаем B:

B' = B1

(без учета знаков B' и B1, т.к. необходимо находить l). Учитывая

Fл = F,

получаем

μ0 e v2 / 4 π l2 = mv2 / l.

Отсюда находим (учитывая, что μ0 = 1 / ε0c2):

l = μ0 e2 / 4 π m = e2 / 4 π ε0 c2 m.

Массу m электрона выражаем из формулы первого боровского радиуса:

m = 4 π ε0(h/2π)2 / e2 r0.

Тогда

l = e2 / 4 πε0c2[(4 πε0(h/2π)2) / e2r0] = [e4 / 16 π2ε02c2(h/2π)2] r0 = α2r0.

l = re = α2r0 ≈10−15 м - классический радиус электрона.

Получается, что точечный электрон создает протяженный электрон.

Выводы по движению точечного электрона в магнитном поле

  • наличие магнитного поля протона приводит к смещению точечного электрона;
  • размер протяженного электрона определяется в какой-то степени слабым взаимодействием (≈магнитная сила);
  • условие B' = B + B1 - условие существования слабых сил во внутренней области радиуса l (= re).

Итог из вышеизложенного

Исходя из вышеизложенного, можно констатировать, что безразмерная физическая величина - α (постоянная тонкой структуры) или 1/α - играет существенную роль в атоме водорода: она связывает различные физические и геометрические понятия. Именно в силу этого Создатели Комплекса пирамид взяли эту постоянную в качестве высоты пирамиды Хеопса (137,3 м).

Продолжение

См. также

Ссылки

Более хорошее математическое внешнее оформление на http://ru.science.wikia.com

Литература

  • Физический энциклопедический словарь.М."Советская энциклопедия".1983
  • В.Б.Берестецкий, Е.М.Лифшиц, Л.П.Питаевский. Теоретическая физика//Квантовая электродинамика.Т.IV.М."Наука".1989
  • Ю.А.Храмов. Физики//Биографический справочник.М."Наука".1983
  • О.П.Спиридонов. Универсальные физические постоянные.М."Просвещение".1984
  • Л.Р.Стоцкий. Физические величины и их единицы.М."Просвещение".1984
  • Дж.Нарликар. Гравитация без формул/перев. с англ./.М."Мир".1985
  • В.Чолаков. Нобелевские премии//Ученые и открытия/перев. с болг./.М."Мир".1987
  • Я.Б.Зельдович, И.М.Яглом. Высшая математика//Для начинающих физиков и техников.М."Наука".1982
  • Г.Корн, Т.Корн. Справочник по математике//Для научных работников и инженеров/перев. с амер./.М."Наука".1984
Личные инструменты