Этот «цифровой» физический мир

У многоэлектронных атомов, все атомарные связки «протон-электрон» удерживаются с помощью разных частот атомных прерываний – что даёт, соответственно, разные энергии связи и разные расстояния r_ат электрона от ядра. Известно, что при последовательном отрывании электронов от атома, дающем всё более высокие степени его ионизации, энергия каждого последующего отрывания всегда заметно больше, чем энергия предыдущего [Т1]. Ортодоксы полагают, что это обусловлено тем, что, по мере роста степени ионизации, отрыв очередного электрона затрудняется его взаимодействием с растущим избыточным положительным зарядом ядра. Такое объяснение странным образом игнорирует тот факт, что энергии выбивания тех же самых электронов из нейтрального атома – электронами, ультрафиолетовым и рентгеновским излучениями – совпадают с энергиями последовательных ионизаций. Это означает, что энергии последовательных ионизаций представляют собой в чистом виде энергии связи соответствующих электронов, и для определения их расстояния от центра атома можно использовать формулу (4.9.1). Кстати, экспериментальные атомные радиусы [Т1] практически не растут по мере роста атомного номера - и, значит, наращивание электронных оболочек происходит «вглубь» атома. Оценивая, с помощью формулы (4.9.1), расстояния от центра атома для самых сильно связанных (~100 кэВ) электронов, можно видеть: популярный тезис о том, что «атом состоит в основном из пустоты», не всегда справедлив, поскольку, по мере роста атомного номера, в атоме становится довольно-таки тесно. У тяжёлых элементов, самые сильно связанные электроны, из К-оболочки, «сидят» чуть ли не на самом ядре!

Теперь заметим: из формулы (4.9.1) следует, что в возбуждённых стационарных состояниях атомарной связки «протон-электрон», имеющих место при уменьшенных частотах атомных прерываний и соответственно уменьшенных энергиях связи, расстояние r_ат электрона от ядра больше, чем в основном состоянии. Однако, вывод о том, что, при возбуждении атома, его радиус увеличивается, трудно согласовать с экспериментальными фактами.

Во-первых, если этот вывод был бы справедлив, то он приводил бы, в ряде случаев, к весьма завышенным коэффициентам линейного теплового расширения твёрдых тел – по сравнению с теми значениями, которые обнаруживаются на опыте. Действительно, атом в условиях теплового равновесия имеет среднюю энергию возбуждения, соответствующую максимуму равновесного теплового спектра. При увеличении температуры этот максимум сдвигается, увеличивая среднюю энергию возбуждения атома; оценим соответствующее увеличение атомного радиуса. Из сопоставления потенциалов ионизации и атомных радиусов [Т1] следует, что атомный радиус увеличивается вдвое при уменьшении энергии связи, в среднем, примерно на 9 эВ. А, согласно закону смещения Вина, сдвиг максимума равновесного теплового спектра соответствует приращению энергии ~5kT, где k – постоянная Больцмана, T – приращение абсолютной температуры. Тогда, без учёта тепловых колебаний ядер, а единственно из-за теплового увеличения атомных радиусов, коэффициент линейного теплового расширения – особенно у тела, состоящего из однотипных одновалентных атомов – составлял бы примерно 10010^-6 град^-1. Между тем, у многих металлов эта характеристика на порядок меньше.

Во-вторых, рассмотрим случай прохождения мощного коллимированного светового луча сквозь твёрдый образец, не являющийся идеально прозрачным, так что створ луча в образце отлично виден из-за бокового рассеяния. Это рассеяние говорит о том, что часть атомов (или молекул) в створе луча пребывает в возбуждённом состоянии – перед тем как переизлучить поглощённый квант. Соответствующее увеличение атомного радиуса (или размера молекулы), в случае кванта из сине-зелёной области, составляло бы, ориентировочно, 30% - но образец-то не разрушается! От этого парадокса не отмахнуться допущением того, что структура твёрдого тела и его оптические свойства обеспечиваются разными атомарными электронами. Ведь существуют полупрозрачные вещества – поваренная соль, например – состоящие только из одновалентных атомов, которые имеют только по одному электрону для обеспечения как структуры, так и оптических свойств.

Таким образом, нам придётся сделать вывод о том, что размеры атомарной связки «протон-электрон» в её возбуждённых стационарных состояниях равны её размеру в основном состоянии. Такое постоянство атомного радиуса легко обеспечивается программными средствами: требуется всего лишь задать, для каждого стационарного возбуждённого состояния, своё значение множителя K (см. (4.9.1)), который играет роль коэффициента пропорциональности между временными и пространственными масштабами, характерными для связующего алгоритма.

По логике вышеизложенного, у многоэлектронных атомов расстояния от ядра, на которых находятся области удержания электронов, жёстко заданы. Что же касается взаимного расположения этих областей удержания, то здесь, по-видимому, допускается некоторая вариабельность.