Диалектика Материи
Шрифт:
Массивные положительно заряженные ядра атомов создают вокруг себя мощное электромагнитное поле, в котором в фн. ячейках атомных орбиталей определенным образом располагаются электроны. Число электронов в атоме (равное заряду ядра), а также их расположение в пространстве определяют все химические, а, следовательно, и функциональные свойства каждого элемента. Поэтому любое изменение фн. свойств любого вещества, а также превращение одних веществ в другие связано с изменением внутренней структуры фн. ячеек их атомов, с количеством и составом заполняющих их фщ. единиц нижних подуровней.
Планетарная модель строения атома, существовавшая до недавнего времени, не могла объяснить не только все многообразие функциональных (химических) свойств различных атомов, но даже тонкой структуры спектров излучения. Поэтому в настоящее время все более утверждается модель атома, состоящая из ядра, охваченного замкнутыми стоячими волнами электронов, образующими "электронное облако",
Двойственная природа (дуализм) электрона, обладающего свойствами и частицы, и волны, приводит к тому, что его движение не может быть описано определенной траекторией. Траектория "размывается", возникает полоса неопределенности, в пределах которой и находится электрон. В любой момент времени невозможно определить и положение в пространстве, и скорость (или импульс) электрона. Движение электрона описывается с помощью волновой функции, являющейся функцией пространственных координат. Волновая функция должна быть однозначной, конечной и непрерывной в пространстве. Она равна нулю там, где электрон не может находиться. Получающиеся при расчете волновой функции объемные фигуры - "электронные облака", называемые атомными орбиталями, описываются тремя постоянными целочисленными величинами - квантовыми числами. Их значения указывают вероятностное нахождение электрона в атоме.
"Главное квантовое число" определяет наиболее вероятное расстояние электрона от ядра атома, то есть средний радиус электронного слоя (орбиты). "Азимутальное квантовое число" определяет момент количества движения электрона и характеризует электронные подслои (подуровни энергии), составляющие каждый слой. "Магнитное квантовое число" определяет ориентацию каждого подслоя в пространстве, которая не может быть произвольной.
Итак, электроны в каждом атоме располагаются слоями, слои дробятся на подслои, каждый подслой состоит из ориентированных в пространстве областей атомных орбиталей, в фн. ячейках которых вероятность пребывания электрона наиболее высока. Состояние электрона в атоме зависит также от его собственного момента количества движения, возникающего как бы из-за "вращения" электрона вокруг своей оси. При этом электрон, обладая электрическим зарядом, проявляет и собственный магнитный момент, характеризуемый спиновым квантовым числом. В связи с тем, что вращение электрона может происходить в двух взаимно противоположных напровлениях, пару фн. ячеек каждой атомной орбитали максимально может заполнить две фщ. единицы-электрона, причем оба они должны иметь противоположные (антипараллельные) спины.
Поскольку полная энергия электрона является его основной характеристикой, учитываемой волновым уравнением, ее величина и определяет вероятность нахождения электрона в фн. ячейке той или иной атомной орбитали. Уровни энергии электрона не могут быть произвольными, так как они должны быть кратными константе Планка. Известно, что при переходе с высшего дозволенного уровня на низший (ближе к ядру) электрон освобождается от избытка энергии, испуская ее в виде электромагнитных волн. В случае поглощения электроном энергии происходит обратный процесс - атом возбуждается. В невозбужденном атоме электроны обладают минимальной энергией и, следовательно, находятся в фн. ячейках атомных орбиталей, расположенных "ближе" к ядру. Точнее говоря, электрон занимает фн. ячейку той атомной орбитали, пребывание в которой позволяет ему бо?льшую часть времени находиться у ядра атома.
Естественно предположить, что электроны, участвующие в построении электронной оболочки атома, располагаются прежде всего в фн. ячейках атомных орбиталей, характеризуемых наименьшими энергиями, а по мере их заполнения, на все более высоких уровнях, то есть порядок построения электронной оболочки атома, порядок ее развития с ростом заряда ядра и соответствующим увеличением числа электронов совпадает с последовательностью раположения атомных орбиталей по их энергиям.
Мы несколько подробнее остановились на описании структур системных образований уровня В по ряду причин. Во-первых, в последние годы на основании дополнительных знаний, полученных учеными в результате экспериментов на мощных ускорителях частиц, наши представления о строении атома претерпевают все большие изменения, модель его структуры все более усложняется. Во-вторых, знание строения атомов необходимо для того, чтобы понять подлинную картину построения материального Мира, ибо этот организационный подуровень в настоящее время является узловым, поскольку в его строении раскрываются особенности развития нижних для нас подуровней Материи, его вариации определяют функциональные взаимодействия материальных структур высших уровней. В-третьих, тонкая структура построения атома и его частей должна показать, что материальные единицы являются не спонтанно сложившимися образованиями. Все они,
Итак, комплексные элементы подуровня В - атомы - по строению можно расположить в порядке возрастания зарядов их ядер. Это и было практически осуществлено Д.И. Менделеевым в 1869 году, в результате чего появилась довольно стройная периодическая система элементов его имени. Так как заряд ядра определяет число электронов, то атомы каждого последующего элемента имеют на один электрон больше, чем атомы предыдущего.
Самым распространенным элементом Вселенной является водород. На его долю приходится около половины массы Солнца и большинства других звезд. Он содержится в газовых туманностях, в межзвездном газе, входит в состав звезд. В недрах звезд происходит превращение ядер атомов водорода в ядра атомов гелия, при этом выделяются элементы подуровней А и АА, заполняющие затем фн. ячейки в различных системных образованиях Вселенной.
Нет основания отказываться от предположения, что движение Материи в качестве в определенный исторический период (-t) протекало во Вселенной именно по пути построения структурных образований атомов (то есть по подуровню В) от простейших элементов - водород, гелий - до все более сложных. Как долго длился этот период и насколько вновь образовавшиеся элементы распространились в пространстве сказать с точностью пока невозможно, но уже сейчас можно сделать ряд определенных выводов.
Во-первых, процесс образования элементов уровня В - атомов - происходил при поглощении значительных количеств кинетической энергии, ее системном связывании в структурах единиц нового уровня с переводом ее в условный энергопотенциал. Учитывая, что общее количество энергии для всей совокупной Материи является величиной постоянной, по мере увеличения числа гетерофункциональных атомных элементов и дальнейшей интеграции их структур слагаемое кинетической энергии все более уменьшалось, что привело к появлению во Вселенной своеобразных сгущений материальных образований - звезд, чередуемых сравнительно безграничными пространствами, энергетически пустынными. Иными словами, на указанном этапе Развития Материи в результате интегративного процесса системной организации в рамках уровня В энергия на всем протяжении пространства-времени Вселенной сгруппировалась в относительные уплотнения - галактики и точки-звезды, хотя размеры этих уплотнений и точек, выраженные в метрической системе, имеют впечатляющие величины.
Во-вторых, по этой же причине, ведущей к уменьшению числителя в формуле скорость распространения каждого материального образования последющих организационных уровней также уменьшается, в пределе стремясь к нулю.
В-третьих, в процессе движения Материи в качестве по подуровню В, начавшемся, как мы уже говорили, с образования водорода и гелия, было создано более 100 типов структур различных элементов. Появление более громоздких атомов, чем уран и плутоний, затруднено вследствие превышения сил отталкивания протонов в их ядрах над силами ядерной связи. В результате в таких атомах происходит распад на элементы с более устойчивыми ядерными структурами. В силу этого дальнейшее движение Материи в качестве по подуровню В стало невозможным и оно перешло в подуровень Г, к рассмотрению которого мы перейдем ниже. Однако, сделаем перед этим ряд важных для нашего исследования замечаний.
Все рассмотренные нами частицы подуровней А, АА, АБ, Б и В образуют группу функционирующих единиц, являющуюся условной основой развития всех дальнейших системных образований Материи. Общее число указанных элементов превышает 300, однако каждая их комбинация представляет собой новый вариант системной организации на данном уровне и ведет к созданию новой функционирующей единицы со строго определенными свойствами. Без знания закономерностей образования этих единиц и отличительных особенностей изменения их функциональных свойств невозможно познать общую картину Развития Материи. Мы также должны помнить, что для всех единиц и системных образований подуровней А - В характерны и постоянно действуют законы общей теории систем, в соответствии с которой каждую функциональную ячейку любого системного образования должна занять и всегда занимает только соответствующая ей функционирующая единица. Именно поэтому в любом ядре фн. место протона должен занять только протон со строго соответствующей фн. характеристикой, а не гиперон или мезон. Все фн. ячейки атомных орбиталей заполняются электронами со строго специфическими характеристиками и, в случае изменения хотя бы одной из них, электрон уже не может находиться в данной фн. ячейке, что влечет изменение фн. свойств всей системы данного атома. Вместе с тем, на временной разновеликости периодов существования фн. ячеек атомных орбиталей и фщ. единиц-электронов построены все химические соединения веществ.