Гравитация и эфир

Полная энергия атома для уровня второй орбиты, по расчётам квантовомехаников, составляет величину «минус 3,4 эВ», хотя у нас к этой цифре могут быть вопросы. Это значит, что энергия «минус 3,4 эВ» является тем математическим ожиданием для уровня энергии, который характерен для второй стационарной атомной орбиты. Но поскольку при такой данной температуре атом постоянно «дышит», возбуждаемый внешними «тёплыми» и видимыми фотонами, включая и редкие ультрафиолетовые и ещё более редкие в отношении каких-то наших «нормальных» условий – рентгеновские фотоны (очень энергичные), то полная энергия атома постоянно колеблется то вверх, то вниз, но колеблется около её «математического ожидания» – «минус 3,4 эВ». На нижней диаграмме рисунка 21.5 она колеблется от средней в пределах от «0» до .

При этом мы отлично видим, что уровень этих плюс-минус колебаний в среднем равен уровню кинетической энергии электрона, которой этот электрон обладает на второй орбите.

Такие отклонения от среднего в плюс-минус сторону в математике называются «дисперсией». То есть для второй (бальмеровской) орбиты мы имеем:

математическое ожидание –

дисперсия –

При этом дисперсия имеет знак отклонения от математического ожидания (от среднего) в обе стороны, приводя к колебаниям полной энергии в пределах от

до

Исследуя таким образом любую атомную систему, мы приходим к удивительно простому по своей физике результату:

математическим ожиданием значения энергии системы, как её средним значением, является полная энергия атома –

дисперсией системы является кинетическая энергия орбитального движения электрона.

Действительно, если мы остановим движение «заряда» – электрона на уровне его орбиты, обнулив таким образом его кинетическую энергию, то у системы останется лишь потенциальная энергия с «зависшим» в поле протона зарядом Но какой будет эта потенциальная энергия?

Ещё раз. Когда электрон вращался на уровне второй орбиты – как в стационарном состоянии атома, то у него была какая-то полная энергия (а на самом деле – не «у него», а у атома) – как средняя энергия этого состояния атома. Но если мы из этой средней энергии убираем (всегда положительную) кинетическую энергию движения электрона по этой орбите, то значение оставшейся энергии атома должно «провалиться» (отклониться от среднего в «минус» сторону) на значение кинетической энергии. Значит истинной потенциальной энергией атома с «зависшим» неподвижным электроном (при этом остаётся «голая» электростатика без электродинамики) является следующая:

То есть имеем (по теореме вириала):

Действительно, потенциальной энергией системы тел (у нас – системы из двух «зарядов») является (по определению) работа по перемещению одного из зарядов в бесконечность, на уровень нулевого потенциала поля оставшегося (не перемещаемого) заряда. Мы говорим о перемещении отрицательного электрона. Он (в определении потенциальной энергии) перемещается с уровня второй орбиты в бесконечность. Причём работа в этом случае будет отрицательной. Почему? Потому что мы перемещаем отрицательный заряд в поле положительного (в поле протона), перемещаем его – дальше от положительного. То есть перемещаем явно – сторонними силами против действия сил самого поля. Силы в поле положительного протона будут положительными тогда, когда притягивают отрицательный заряд ближе к положительному. Тогда работа этих сил будет естественной для поля, то есть положительной, то есть такой, которую выполняет само поле. Но у нас работа отрицательна (неестественна для поля), а поэтому выполняется сторонними силами. Но по определению работы (в консервативной системе), она равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком:

У нас потенциальная энергия (при перемещении заряда из точки орбиты в бесконечность) изменяется в положительную сторону (от значения отрицательной до нулевой). То есть «изменение потенциальной энергии» – положительное имеет знак «плюс»). Значит работа А имеет знак «минус». Всё верно и соответствует нашим предыдущим рассуждениям.

Итак, когда из самого нижнего отклонения энергии системы от её среднего (как из состояния «зависшего» без движения там «заряда» – электрона) мы приводим электрон в движение по орбите, возвращая системе её кинетическую энергию, то из максимально отрицательного значения отклоняем систему в положительную сторону до нормального среднего её полной энергии (то есть убираем отрицательную дисперсию и возвращаем в математическое ожидание – как в «нулевое среднее» по дисперсиям, сходящееся к значению математического ожидания).