Жмурки с электричеством-3

…Вот в ванне – водный раствор какой-нибудь алюминиевой соли.

Алюминий трёхвалентен, и опыт подтверждает, в согласии с законами электролиза Фарадея: для осаждения на катод N атомов алюминия, требуется пропустить через ванну в три раза большее количество электричества, чем для осаждения N одновалентных атомов.

Если кто подзабыл: количество прошедшего электричества определяют, измеряя гальванометром силу тока в цепи, и умножая эту силу тока на время, в течение которого ток тёк; а количество осаждённых атомов находят, деля массу осаждённого вещества на массу одного атома.

Как видно, вполне прозрачная арифметика. Которая вполне прозрачно намекает на то, что атомы алюминия в растворе и впрямь трижды ионизованы – к торжеству теории электролиза…

Эх вы, фанаты мокрых технологий! Знаете, сколько составляет сумма энергий связи трёх внешних электронов алюминия? Аж 53 эВ! Это чудовищная, по химическим меркам, величина. Тепловая трёхкратная ионизация атомов алюминия, при обычных температурах, совершенно исключена.

Что же это за силушки богатырские, которые делают из атома алюминия трёхкратный ион в растворе? На это академики, с сурьёзным выраженьем на лице, разъясняют – молекула соли, мол, состоит из уже готовых положительных ионов металла и отрицательных ионов остатка, и дипольные молекулы воды просто растаскивают молекулу соли на эти ионы.

Ага. «Просто»! Дяденьки, вы в вузах учились или просто их окончили? Каким это образом пара тройных противоположных зарядов может быть растащена слабо-дипольными молекулами – которые ещё и друг к дружке выстраиваются «мордочкой к попке»? Или эти слабо-дипольные молекулы способны по команде напрячься, да ещё хором пукнуть? Тогда, конечно, никакая молекула соли не устоит.

Только, если её таким авральным способом растащат на ионы, что же помешает эти ионам воссоединиться? «Вот это хороший вопрос, – обрадуются академики, потому что на него у них есть хороший ответ. – Каждый ион в воде окружён гидратной оболочкой. Вот они-то, гидратные оболочки, и не дают ионам воссоединяться!»

Да… хорошо звучит ответ. Только, дяденьки, вы прикиньте напряжённость «поля», порождаемого ионом на расстоянии от него, равном среднему расстоянию между ионами в воде, и сравните её с напряжённостью «поля», создаваемого электродами – при которой начинает течь ток через электролит.

Видите, вторая из них на много порядков меньше первой. Ну, теперь попробуйте объяснить – почему ваши хвалёные гидратные оболочки ведут себя по двойным стандартам. А именно: пресекают воссоединение ионов, но любезно разрешают им двигаться к электродам. Сильную тягу сводят на нет, а несоизмеримо более слабую тягу – вполне допускают!

Дяденьки, если вы такое приемлете, то у вас и деревянный конь обкакается. Ну, признайтесь, что вы не понимаете, как проходит электрический ток через растворы электролитов. А то с ионами вы совсем запутались.

Движением ионов электричество и вправду переносится, но где? Ну, например, в слабо ионизованных газах – желательно в разреженных, где это особенно хорошо получается. Или в космическом вакууме – после выстрелов из ионных пушек. А в электролитах – всё по-другому.

Нам подсказывают, что продуктами диссоциации там являются вовсе не ионы, а нейтральные атомы и радикалы. А вот окружающие их гидратные оболочки как раз имеют эффективные заряды. Вода – субстанция удивительная, она кишит электричеством; на этом остановимся подробнее.

Не будем перечислять аномальные физические свойства воды – список длинный. «Всё из-за того, что в воде много водородных связей», – бормочут академики, стараясь не смотреть нам в глаза.

Это они не от скромности, а от непонимания того, что такое «водородные связи». Ведь если академики не понимают природу обычных химических связей, откуда у них быть пониманию необычных связей, при которых расстояния между связанными атомами в полтора раза больше обычных – т.е. эти атомы, как сказал Гоголь, «висят эдаким чёртом, можете представить себе, без всякого, то есть, прикосновения».

Академики, с присущей им сообразительностью, констатировали, что атом водорода в молекуле воды, оставаясь химически присоединён к своему атому кислорода, с какой-то радости связывается с находящимся поодаль атомом кислорода другой молекулы воды.

Т.е., два атома кислорода из разных молекул воды оказываются связаны через «водородный мостик». Кристаллическая структура обычного льда, якобы, целиком держится на таких водородных мостиках. А жидкая фаза получается, когда часть водородных мостиков оттаивает – и чем больше их оттаивает, тем водичка получается жиже.

«Ладно», – скажем мы, но заметим: ваш «водородный мостик» должен строиться через один атом водорода. Подтверждается ли это структурными исследованиями? Вон же, в 1957 г. проводили нейтронографию монокристаллов тяжёлого льда.

Расшифровка картин рассеяния нейтронов показала: пары атомов кислород-кислород связаны через два атома дейтерия.

Т.е. в обычном, не тяжёлом, льду водородный мостик строится через два атома водорода, каждый из которых находится на химически обусловленном расстоянии от своего атома кислорода.

Новость про два атома водорода в водородном мостике вогнала специалистов в ступор. Ведь если учесть, что на один атом кислорода во льду приходится четыре мостика к четырём соседям, то, в свете структурных исследований, химической формулой воды должна быть Н₄О. «Нет, «аш два о» нельзя забижать, – прикидывали теоретики. – Надо придумать чё-нить такое».

И вот что придумали: в водородном мостике всё-таки один атом водорода, только он, мол, скачет зайцем туда-сюда – из одного устойчивого положения в другое. Как будто два атома кислорода играют в пинг-понг атомом водорода, понимаете?

И, как будто, два атома кислорода при этом связаны. Общее занятие – оно же связывает.

Знаете, дяденьки, подобные популярные объяснения восхитительны, да вот беда: у вас вместо физики – сплошные бытовые аналогии. А ведь есть и физическое объяснение длинных связей в воде – через один атом водорода и в полном согласии с результатами нейтронного зондирования.

Не может такого быть, скажете вы. Это потому, что вы погрязли в предрассудке о том, что водородные связи во льду являются стационарными.

Сделайте небольшое усилие и допустите, что длинные связи являются переключаемыми, и что, на каждый момент времени, на один атом кислорода во льду приходится, в среднем, две таких связи.

А чтобы так получалось, требуется сущий пустячок: чтобы четыре самые длинные атомарные связки «протон-электрон» у кислорода переводились из состояния валентных в состояния невалентных поочерёдно – так, чтобы валентными, на каждый момент времени, были лишь какие-то две из них.

Делается это, опять же, чисто программными средствами. Помните, выше мы говорили, что нечто аналогичное вытворяют с атомами металлов? Но у атомов металлов валентные переключения происходят независимо от агрегатного состояния. У атомов кислорода в молекулах воды – это несколько иначе.

Режим валентных переключений работает, когда в одну кучу собирается достаточное количество молекул воды. Есть мультик, в котором мартышка пристаёт с вопросами: «Три ореха – это куча? Нет? А – четыре?»

С какого количества начинается куча? Так вот, для молекул воды этот вопрос решён, и отнюдь не абстрактно. Собралось вместе такое количество молекул воды, что включился режим валентных переключений, и получилась микрокапелька – значит, собралась куча молекул.

И, обратно: капелька уменьшается-уменьшается из-за испарения, и вот в ней молекул становится меньше, чем куча – сразу выключается режим валентных переключений, и микрокапелька испытывает взрывное испарение!

Мы так подробно говорим о валентных переключениях в воде, потому что ими-то и обусловлены динамичность молекулярной структуры воды и её фантастические электрические свойства.

Атом водорода в молекуле воды может быть химически присоединён только к валентной кислородной связке «протон-электрон». При потере этой связкой статуса валентной, атом водорода станет свободным и будет присоединён к одному из соседних атомов кислорода – через его связку «протон-электрон», которая стала валентной.

Вода в конденсированном состоянии – это не конгломерат молекул, имеющих неизменный состав, а бурлящая на молекулярном уровне среда, в которой каждая молекула регулярно обменивается атомами водорода с соседями. Но это ещё не всё.

Вот полагают, что ничтожная часть молекул жидкой воды диссоциирована на ионы ОН^- и Н⁺. Элементарный расчёт показывает, что механизм этой диссоциации – не тепловой. «А какой же?» – с этим вопросом лучше не обращаться к науке, а то ей неудобно станет. Мы же говорим про регулярные переформирования составов молекул воды, с тотальным развалом на радикалы ОН и Н.

Так не имеет ли эта картина некоторую электрическую окраску? Ещё как имеет! Когда кислородная связка «протон-электрон» теряет статус валентной, она на некоторое время «зависает» в состоянии максимального отрицательного зарядового разбаланса. Поэтому группа ОН, остающаяся после «отпада» атома водорода, ведёт себя как радикал, имеющий элементарный отрицательный заряд.

«Отпавший» же атом водорода в ответ индуцирует максимальный положительный зарядовый разбаланс – проявляя себя при этом как протон. Вот откуда берутся в воде так называемые ионы ОН^- и Н⁺!

Это не ионы вовсе – их электрические заряды проимитированы через зарядовые разбалансы! Вода – это своеобразная жидкая плазма, она буквально бурлит электричеством!

Тут внимательный читатель заметит, что это бурление, выходит, имеет тотальный характер, затрагивая каждую молекулу воды – а на опыте обнаруживается диссоциация на ионы ОН^- и Н⁺ лишь ничтожного количества молекул.

Всё верно – но противоречия здесь нет. Концентрация ионов в растворах определяется через измерения электропроводности – при молчаливом предположении о том, что ионы являются долгоживущими.

Но ведь переформирования молекул в воде происходят за характерные химические времена, около 10^-11 с, а «ионы» ОН^- и Н⁺живут и того меньше. Поэтому в случае с водой, вклад в электропроводность дают лишь её тончайшие приэлектродные слои – что и приводит к чудовищному занижению измеряемых концентраций ОН^- и Н⁺.

Зато слабый электрический ток через чистую воду возможен при малых напряжениях между электродами. Поэтому Дэви и удалось получить выделение кислорода и водорода на погруженных в воду электродах, присоединённых к вольтову столбу, который давал какую-то пару вольт.

Это называется «электролиз» – разложение электричеством. Друзья, да жидкую воду не надо разлагать электричеством – она сама себя разлагает.

Успевай только растаскивать продукты разложения на электроды – и будет полный ажур. Кто не верит – пусть попробует получить «электролиз» бензина при паре вольт.

А мы посмеёмся. Потому что знаем, что здесь потребуется пробивное напряжение – этак, десятки киловольт. Только, дети, если вы надумаете проводить эти опыты, то имейте в виду, что вряд ли вы сделаете открытие – здесь авторское свидетельство уже выдано:

Школьник высокие вольты включил,
В чистом бензине пробой получил!
Долго за жизнь его бились врачи…
От школы остались одни кирпичи…

Так вот, значит: вода кишит радикалами ОН^- и Н⁺ – в этом и секрет её потрясающей химической агрессивности, в том числе мощной растворяющей способности, а также коррозионного воздействия.

Странным образом, водную коррозию чёрных металлов теоретики выдают за электрохимическую – через образование гальванической пары металлов и растворение того из них, который имеет более положительный потенциал.

Но ведь даже дети знают, что, при контакте с водой, железо не растворяется, а превращается в ржавчину. В школе детям объясняют, что ржавчина – это гидроокись железа…

Э! Так это же результат химической реакции! Те дяденьки, которые учат, что при водной коррозии происходит растворение металла, они, что – тупые? Ну, тут ответ неоднозначен. Раньше они не знали про валентные переключения в металлах и в воде. Теперь они про это знать не хотят.

Пытаясь во что бы то ни стало сохранить своё невежество, они действуют вполне последовательно.

Где же они – «тупые»? Наоборот, вон они какие целеустремлённые! Ну, да не для них будь сказано: радикалы ОН^- и Н⁺, которыми вола кишит, должны легко «садиться» на временно свободные валентные связки атомов металла, замыкая их на себя и постепенно исключая атомы металла из динамической кристаллической решётки.

Так и формируется конгломерат гидроокиси. Кстати, становится понятно, почему так эффективен метод защиты от водной коррозии через создание отрицательного потенциала на защищаемом изделии – например, через подключение его к «минусу» источника постоянного напряжения.

Отрицательный потенциал позволяет взаимодействовать с изделием радикалам Н⁺, но не ОН^- – поэтому гидроокись, при всём своём желании, образоваться не сможет.

А теперь, наконец – про чудеса в электролитах. Вот, смотрите – соли металлов. Они химически неустойчивы и гигроскопичны из-за валентных переключений у атомов металлов. Что будет, если такая соль, которая держится на честном слове, окажется в воде, кишащей радикалами ОН^- и Н⁺?

Да ясно, что будет: водичка быстро повыковыривает из соли атомы металла – вот и получится «растворение».

Только радикалы ОН^- и Н⁺ будут отнюдь не с равным успехом «цепляться» к атомам металла. Выше мы говорили, что заряды у ОН^- и Н⁺ обусловлены не избытком-недостатком электронов, а зарядовыми разбалансами.

Так вот: когда в атоме металла, готовом образовать химическую связь, имеет место отрицательный зарядовый разбаланс, к нему присоединился бы атом водорода с положительным зарядовым разбалансом – но этом атом водорода поворачивается к атому металла своим протоном, а не электроном, и связи не получается.

Наоборот, при положительном зарядовом разбалансе в атоме металла, радикал ОН^- поворачивается к нему именно электроном, и связь, с большой вероятностью, образуется. Но заметьте, что рядом с нейтральным соединением «металл – группа ОН» остаётся радикал Н⁺!

Если металл трёхвалентен, то рядом с нейтральным соединением «металл – три группы ОН» остаются три радикала Н⁺! Конечно, связи «металл – ОН» неустойчивы – из-за валентных переключений у атома металла, структура соединения «металл – группы ОН» является динамической.

Но в результате формируется динамический гидратный комплекс с эффективным электрическим зарядом, порождаемым радикалами Н⁺ – в количестве, равном валентности металла. Этими гидратными комплексами и обеспечивается электропрводность водных растворов солей металлов.

Никаких тут сказочных ионизаций – всё реалистично. Что касается водных растворов кислот и щелочей, то в первом случае в растворе оказывается избыточное количество радикалов Н⁺, а во втором – радикалов ОН^-.

Эти сдвиги электрического равновесия и обеспечивают прохождение электрического тока. И ещё: молекулы спиртов и сахаров тоже содержат группы ОН и Н и отлично растворяются в воде – но эти растворы плохо проводят электрический ток.

Странно? Отнюдь: при растворении спиртов и сахаров образуются одинаковые количества радикалов ОН^- и Н⁺ – что эквивалентно добавлению чистой воды.

Надо уточнить, что выше мы говорили о постоянном электрическом токе через электролиты.

С переменным током через них всё получается гораздо веселее. Неповоротливые гидратные комплексы перестают откликаться своими подвижками на переменное напряжение, начиная уже с довольно низких частот.

При частотах в десятки килогерц, весь ток через электролиты обусловлен уже не переносом вещества, а максвелловскими «токами смещения» – т.е. волнами зарядовых разбалансов. На близких к нулю частотах, через водную среду прут гидратные комплексы, что оказывает механическое и тепловое действие.

На высоких же частотах, за подвижками зарядовых разбалансов ничего подобного не замечалось. Это мы к тому, что человеческое тело на 75% состоит из водных растворов электролитов.

И тогда понятно, почему малое, но постоянное электрическое напряжение может оказаться для человека весьма опасным, а быстропеременное напряжение, с несоизмеримо большей амплитудой, оказывается безвредным. Тесла уверял, что оно даже полезно!

Да, и вот ещё что. Говоря о фантастических электрических свойствах воды, грех умолчать о таком феномене, как структурированность воды, её «память». Это настолько антинаучный феномен, что самые невинные вопросы о нём моментально приводят академиков в бешенство.

Ибо они искренне считают: то, чего они не могут объяснить, в природе не существует. А если оно всё-таки существует, то тогда только бешенство и помогает…

Смотрите: структурированность воды не может сводиться к наличию в ней молекулярных комплексов, которые держатся на стационарных связях – ведь длинные связи в воде являются принципиально переключаемыми. Но эти переключения могут быть специфически упорядочены – что давало бы соответствующие электрические эффекты.

Вспомним про гидратный комплекс, в центре которого находится атом металла. Его валентные переключения приводят к тому, что нескомпенсированные заряды, имитируемые радикалами Н⁺ в гидратном комплексе, скачкообразно перемещаются. Должно это сказываться на динамике структурных переключений в окружающей воде?

А как же! И если учесть, что скачки положительного заряда в гидратном комплексе происходят циклически, то напрашивается вывод: от гидратного комплекса в воде должны расходиться структурные волны – пока они не потонут в шумах. Структурные волны в воде – это не шутка, дорогой читатель.

Похоже, некоторые обитатели морей их неплохо воспринимают! Проводились опыты с акулами: на значительном удалении они быстро и безошибочно реагировали на появление в воде свежей крови – при том, что зрительные или обонятельные восприятия здесь были исключены. Результаты этих опытов были засекречены – чтобы не волновать академиков.

Но это – ещё что! Подумаешь – структурные волны в воде расходятся и где-то там затухают! Гораздо круче, когда источник структурных волн находится в небольшом объёме воды – и весь этот объём оказывается специфически структурирован.

При осторожном разбавлении такой воды, добавленная чистая вода приобретает такое же структурирование.

Этот результат повторяется при огромном количестве разбавлений. Дело доходит до «мнимых растворов» – гомеопаты подтвердят.

Скажем, на десять баночек с такой водой приходится не более одной молекулы исходно растворённого вещества – а вода из каждой из этих баночек оказывает одинаковое, высоко избирательное, целебное действие.

После структурирования воды, контакт с исходным веществом – уже не нужен! Более того – можно обойтись вообще без растворения в воде исходного вещества. Ведь если динамика структуры воды сопровождается электрическими эффектами, то специфическую упорядоченность этой динамики можно получить, обрабатывая воду электромагнитным излучением с соответствующим специфическим спектром.

Проверено – работает! Целебный эффект – тоже во всей красе! Дяденьки академики, будете дальше валять дурака и отрицать всё это?

Впрочем, дорогой читатель, академикам и без этого досталось – когда их ткнули носом в биологические свойства талой воды. Вышло так: какие-то рядовые биологи в экспедициях чересчур впечатлились тем, что в воде вблизи тающих льдов жизнь кипит бурнее, чем обычно. Ну, и – опубликовались сдуру.

Пришлось из-за них созывать конференции по «биологическому действию талой воды», выпускать сборники трудов… Даже вывод сделали: да, талая вода особо благоприятна для живых организмов, а чтобы узнать, почему это так – требуются дополнительные исследования.

До сих пор эти дополнительные исследования требуются… А, можно, мы подскажем? При замерзании воды, пропадает её структурированность, в том числе и патогенная. А при оттаивании льда, талая вода является некоторое время «незамутнённой» в структурном смысле. Живые организмы, не упустите свой шанс!

Кстати, едва ли не все бабушки знают, что в ночь на Крещение (на 19 января) жидкая природная вода приобретает особые, биологически благотворные, свойства.

Не является ли это результатом принудительного сброса патогенного структурирования воды? В этом месте реакция академиков предсказуема – им до зарезу нужно знать, кто конкретно производит этот принудительный сброс патогенного структурирования воды.

Дескать, если мы не назовём имени и должности этого чувака, и не предъявим его характеристику с места работы, то нечего и бубнить дальше.

Экие вы, дяденьки, любознательные бываете! Чувака вам сдай с потрохами! А он есть, чувак-то? Или, может, принудительный сброс патогенного структурирования воды давно проводится в автоматическом режиме? Что значит «как»? Примерно так же, как на ваших компьютерах раз в месяц жёсткий диск автоматически чистится от всяких бяк!

Уф, надо дух перевести. Видите, в разговоре про электричество применительно к металлам – без зарядовых разбалансов худо получается.

Применительно к воде – то же самое. Может, хотя бы у диэлектриков электрические свойства легко объясняются без учёта зарядовых разбалансов? Ну, что вы!

Вот, например, важной характеристикой диэлектрического материала является его способность к ослаблению, в своём объёме, внешнего электрического «поля» – коэффициент этого ослабления называют диэлектрической проницаемостью.

При внесении диэлектрической пластины между обкладками плоского конденсатора, «поле» внутри пластины оказывается слабее «поля» в конденсаторе до внесения пластины. Каким образом диэлектрик ослабляет внешнее «поле» в пределах своего объёма?

Были бы в твёрдом диэлектрике свободные заряды, они разбежались бы к противоположным поверхностям пластины – положительные к одной, отрицательные к другой – и сбацали бы ослабляющее «поле». Увы, нет в диэлектрике свободных зарядов. Но даже в такой аховой ситуации настоящие теоретики не растерялись.

Прежде всего, они лихо обтяпали дельце с материалами, в молекулах которых эффективные центры положительных и отрицательных зарядов немного раздвинуты. С электрической точки зрения, такая молекула выглядит палочкой о двух концах – на одном конце сидит некоторый положительный заряд, а на другом отрицательный.

По-научному такая штука и называется «электрический диполь». Свободный диполь в электрическом «поле» ориентируется против вектора напряжённости – и между концами диполя результирующее «поле» оказывается слабее внешнего.

Вот счастье-то привалило! Дальше, мол, всё проще простого: дипольные молекулы в диэлектрике разворачиваются против внешнего «поля» и, так сказать, ослабляют его!

Дяденьки, а вы, так сказать, чувствуете разницу между молекулами свободными и входящими в состав твёрдого тела? Может, вы полагаете, что молекулы в твёрдом теле могут свободно крутиться-вертеться по двум углам, как пассатижи в полёте?

И что в твёрдом теле, построенном из таких вертлявых молекул, нет никаких межмолекулярных связей?

А какие же тогда нечистые силы поддерживают кристаллическую решётку? Или расчёт был на то, что для восприятия вашей теории надо в себе дурака включить?

Да и потом – многие молекулы ведь не являются диполями. Как же ослабляют внешнее поле диэлектрики, состоящие из таких молекул?

Здесь теоретиков заклинило на том, что, под действием внешнего «поля», обычные молекулы превращаются в диполи, т.е. их эффективные противоположные заряды разъезжаются – как копыта у коровы на льду. Вот вам, мол, и дипольчики, вот вам, мол, и ослабление внешнего «поля»!

Да, душевно получается. только вы, любезные, прикиньте – по вашим же замечательным формулам – насколько должны разъезжаться заряды в молекулах, чтобы обеспечивать наблюдаемые ослабления «поля».

Особенно – в случае сегнетоэлектриков, у которых диэлектрическая проницаемость составляет десятки тысяч и более. У вас должны получиться чудовищные разъезжания зарядов, превышающие межмолекулярные расстояния – и это при напряжённостях «поля», ещё далёких от пробивных.

Такого надругательства кристаллическая решётка не перенесла бы – рассыпалась бы в прах. Однако – не рассыпается. Чихала она на ваши баечки про то, как «поле» в диэлектрике гасят молекулы, превратившиеся в дипольчики! Кстати, согласно этим баечкам, молекулы превращаются в дипольчики во всём объёме диэлектрика – чтобы гасить «поле» мощью всего дружного коллектива.

Да, навалиться всем скопом – оно, конечно, легче. Но есть одна заковыка: всем скопом здесь наваливаться бесполезно. «Поле» между пластинами плоского конденсатора создаётся макроскопическим разделением противоположных зарядов. И ослаблено оно может быть лишь макроскопическим же разделением зарядов – например, противоположными зарядами, индуцированными на той и другой поверхностях диэлектрической пластины.

Диполи внутри пластины могут быть ориентированы хоть прямо, хоть вкривь и вкось – это всё равно не даст ослабления внешнего «поля», поскольку средняя объёмная плотность заряда в толще пластины будет по-любому равна нулю.

В деле ослабления внешнего «поля» придётся отдуваться только поверхностным зарядам на противоположных сторонах пластины. Для молекулярных диполей создать такие заряды – слабо. А для зарядовых разбалансов – милое дело!

И это была лишь первая часть учения о диэлектриках – о том, как они внешнее «поле» ослабляют. Это называется – так себе, «область слабых полей». А ещё есть «область сильных полей».

Там всё гораздо серьёзнее – там теоретики толкуют о феномене электрического пробоя. Знаете, как пробивает твёрдый диэлектрик? Пу-пумс! – и насквозь. Само собой, без теории твёрдого тела физики блуждали бы в потёмках, наивно полагая, что свободных электронов в диэлектриках нет.

А что говорит нам теория твёрдого тела? Она говорит, что твёрдый диэлектрик кишит свободными электронами, как и металл – и, как у металла, кристаллическая решётка твёрдого диэлектрика держится на электронном газе. Теории твёрдого тела по фиг – твёрдый тебе металл или твёрдый тебе диэлектрик.

Вы, белочки и зайчики, спрашиваете – почему тогда диэлектрики проводят постоянный электрический ток не так хорошо, как металлы?

Ну, это не для средних умов. В диэлектриках, как учит нас зонная теория, для каждого свободного электрончика, какой бы вектор импульса он ни имел, непременно есть другой свободный электрончик – с точно противоположным импульсом. Ну, чисто куперовские пары – да ещё при комнатной температуре (за это тоже можно было дать Нобелевскую премию, но её дважды за одно и то же не дают).

Так вот: в диэлектрике, значит, туча свободных электронов, которые мечутся как угорелые, но их суммарный импульс всегда равен нулю – а, значит, переноса электричества принципиально нет.

Вы можете делать с диэлектриком, что хотите – бить по нему молотком, гнуть, пилить на части, нагревать или охлаждать, подавать на него «слабое» электрическое напряжение – суммарный импульс электронов останется нулевым. Что – непонятно, как такое может быть?

Да физики сами этого не понимают. Чтобы было на кого спихнуть ответственность за эти чудеса, они специально распустили слух про чудище Ферми-Дирака (мы о нём уже говорили в «Фокусах-покусах квантовой теории»). Это оно, чудище Ферми-Дирака, обеспечивает нулевой суммарный импульс свободных электронов в диэлектрике. Больше – некому.

Ага! Тогда теория электрического пробоя должна быть очень проста. При подаче пробивного напряжения, чудище Ферми-Дирака перестаёт справляться со своими обязанностями, и всё!

Может, пробивное напряжение его парализует. А, может, от пробивного напряжения это чудище вообще копыта откидывает. Тут такой простор для полёта теоретической мысли! Но нет, чегой-то эти перспективы не заинтересовали теоретиков.

Они наплодили кучу теорий электрического пробоя, но ни одна из них не исходит из неприятностей у чудища Ферми-Дирака. Такое впечатление, что теоретики сговорились и дурака валяют – всяк на свой лад.

Вот, например, что придумали: что канал проводимости в диэлектрике образуется в результате ионизации электронным ударом. Из той кучи теорий, эта особенно недурна; есть в ней для сердца физика что-то такое… к поцелуям зовущее.

Конечно, есть у неё и недостаточки, но они тоже – премиленькие. Вот, например: атомы в твёрдом теле упакованы плотно, и электрон, на отрезке всего лишь в междуатомный промежуток, должен был бы набирать энергию, достаточную для ионизации атома. Но для этого требуются напряжённости, которые превышают экспериментальные пробивные значения на пару порядков.

Чтобы теория пробоя через ионизацию электронным ударом была в согласии с опытом, длина свободного пробега медленного электрона в твёрдом диэлектрике должна составлять несколько сотен Ангстрем – а это невозможно при плотно упакованных атомах. Что – затрудненьице? Та оно-ж легко преодолимо-ж!

Теоретики привели под ручки квантовую механику – разберись, мол, всеядная ты наша – и, на всякий случай, отошли подальше. Тут же раздались хруст и довольное чавканье, а на выходе получилось то, чему и полагается в таких случаях.

Мол, медленный электрон, да, не может пройти сквозь отдельный атом, но когда этих атомов много, электрон нутром чует их всех сразу, и сквозь все сразу и прёт.

Проперев таким макаром положенные сотни Ангстрем и набрав энергию, достаточную для ионизации атома, электрон теряет дар чутья всех атомов сразу – потому что от души вмазывается только в один из них, отчего тот ионизируется. Смотрите-ка, стало уже два свободных электрона!

Они смогут ионизовать ещё два атома, и так далее. Возникнет электронная лавина, забодай её коза! Это же и получится электрический пробой! Только, тю ты, опять неувязочка из кармана вылазит.

Первичный-то электрон может инициировать лавину, начиная с любого места в толще образца. Но никто никогда не наблюдал такого канала пробоя в твёрдом диэлектрике, который начинался бы где-то из середины образца – этот канал всегда начинается на его поверхности! Мистика какая-то…

Да и вообще, теория пробоя через ударную ионизацию, когда затравочных свободных электронов можно пересчитать по пальцам одной руки, насмерть обижает зонную теорию, по которой даже непробитый диэлектрик кишит свободными электронами.

Где же уважение к достижениям предшественников? Или, пардон, зонная теория – это и не достижение вовсе? А чего ж её до сих пор в вузах преподают? Без неё – студентам скучно, что ли?



По материалам сайта «Наброски для новой физики», http://newfiz.narod.ru

О.Х.Деревенский

***

Источник.