Размеры обитателей микромира

РАЗМЕРЫ ОБИТАТЕЛЕЙ МИКРОМИРА
Канарёв Ф.М.

kanarevfm@mail.ru
Анонс. Все обитатели микромира – локализованные (ограниченные в пространстве) образования, поэтому размер каждого обитателя микромира и пределы его изменения - главная исходная информация, формирующая правильные представления о нём.
Существует международная система единиц, в которой даны названия множителям изменения физических величин. Однако, в ней нет чёткого обозначения начала отсчёта. В результате названия множителей не содержат в себе интервал изменения величины. Чтобы они соответствовали интервалам изменения величины, необходимо ввести начало в шкалу её изменения. Тогда появляются диапазоны, которые формируют более чёткие представления о меняющихся размерах обитателей макро и микро миров.

Обычно за начало отсчёта берут ноль. Поступим и мы так же. Вводим в таблицу международной системы единиц ноль, как начало отсчёта, и сразу получаем диапазоны изменения величин с названиями, которые раньше соответствовали названиям множителей (табл. 1).

Таблица 1. Диапазоны изменения величин, их наименования и обозначения

Диапазон изменения	Наименование величин	Обозначения русское/междунар.
	йота
	зета	З/Z
	экса	Э/Е
	пета	П/Р
	тера	Т/Т
	гига	Г/G
	мега	М/М
	кило	к/k
	гекто	г/h
0,0-	дека	а/da
0,0	начало	Начало/Start (H/S)
	деци	д/d
	санти	с/с
	милли	м/m
	микро	мк/
	нано	н/n
	пико	п/p
	фемто	ф/f
	атто	а/a

Теперь понятие нано, например, характеризует не название множителя , а название диапазона изменения величины . Это важное новое свойство понятия нано повышает логичность его использования.

Поскольку в системе СИ в качестве единицы геометрической длины принят метр, то нано множитель - одна миллиардная часть метра. Одну десятую миллиардной части метра () называют ангстремом. Если обитатель микромира имеет размер, равный 1000 ангстрем, то мы можем записать его так , а можем и так . Если же размер объекта микромира равен 0,001 ангстрема, то его можно записать так или так . Что же взять за основу, чтобы облегчить формирование представлений о размерах обитателей микромира? Опыт показывает, что удобнее всего все размеры записывать так, чтобы до запятой стояли простые числа от 1 до 9. В этом случае формируется чёткое представление о порядках размеров обитателей микромира и легче устанавливается диапазон, которому они пригадлежат. Например, число означает, что размер объекта микромира равен трем миллионным метра и он соответствует нанодиапазону.

Отметим, что основными величинами в системе СИ являются: длина (L), измеряемая в метрах (м); масса (М), измеряемая в кг; время (Т), измеряемое в секундах (с); сила электрического тока (I), измеряемая в амперах (А); термодинамическая температура (), измеряемая в кельвинах (К); сила света (J), измеряемая в канделах (кд); количество вещества (N), измеряемое в молях (моль).

Остальные единицы измерений считаются дополнительными. Главное, что нам необходимо запомнить: энергия в системе СИ измеряется в джоулях (Дж), а в микромире используется внесистемная единица энергии электрон-вольт (эВ, eV). Один электрон-вольт равен .

Носителями тепла и информации являются, в основном, фотоны, которые излучаются и поглощаются электронами и протонами, поэтому они также - участники всех нанотехнологий, а их размеры изменяются (рис. 1) от атто диапазона до милли диапазона



Рис. 1. Шкала диапазонов изменения размеров обитателей микромира
Природа обитателей микромира такова, что все они изменяют свои геометрические размеры в определённых пределах [2]. Например, все параметры фотона: длина волны , равная радиусу , масса , частота колебаний и энергия , изменяются в интервале, примерно, 16-ти порядков (). Электрон в свободном состоянии всегда имеет строго постоянные параметры. Это постоянство обеспечивается совокупностью более 20 констант, управляющих формированием его структуры. Параметры электрона меняются только тогда, когда он находится в составе атома, молекулы или кластера. Протон – локализованное образование. В свободном состоянии он также имеет строго постоянные параметры. Они меняются только тогда, когда протон вступает в связь с нейтроном при формировании ядра. Нейтрон – также локализованное образование с постоянными параметрами, которые могут меняться при синтезе нейтронных кластеров [2].

Атомы, молекулы и кластеры (совокупности электронов, протонов нейтронов и молекул) – локализованные образования с меняющимися параметрами. Процессом изменения этих параметров управляют фотоны, излучаемые и поглощаемые электронами атомов и протонами ядер [2].

Мы уже отметили, что для облегчения формирования представлений о размерах обитателей микромира, желательно иметь названия диапазонов их изменений. Они появляются, если взять ноль (0) в качестве начала изменения диапазонов множителей системы СИ. В результате получаются и диапазоны, и их названия (табл. 1). В этом случае множитель превращается в диапазон изменения, который придаёт понятию НАНО обобщающий физический смысл.

Итак, мы ввели диапазоны изменения единиц, их наименования и обозначения (рис. 1). Используем эти диапазоны для представления размеров основных обитателей микромира: фотонов, электронов, протонов, нейтронов, ядер, атомов, молекул и кластеров, и таким образом свяжем эти размеры с системой СИ (табл. 1, рис. 1).

Введённый нами диапазон НАНО, соответствует параметрам обитателей микромира, изменяющимся в интервале м. (табл. 1 и рис. 1). Это - диапазон изменения размеров атомов, молекул и кластеров. Однако, атомы соединяют в молекулы электроны, а их размеры находятся в ФЕМТО диапазоне (табл. 1 и рис. 1). Теоретическая величина радиуса свободного электрона строго постоянна и равна . Она отличается от его экспериментальной величины в 6-м знаке после запятой . Размеры протонов, нейтронов и ядер находятся в ФЕМТО диапазоне . Носителями тепла и информации являются, в основном, фотоны, которые излучаются и поглощаются электронами и протонами. Их размеры изменяются от АТТО диапазона до САНТИ диапазона (табл. 1, рис. 1). Интересно отметить, что максимум излучения во Вселенной формируют фотоны с размерами . Это МИЛИ диапазон (табл. 1, рис. 1) [2].

Таким образом, мы придали более обобщающий физический смысл популярному греческому слову НАНО (карлик), но и в этом случае оно не охватывает все диапазоны изменения параметров обитателей микромира, поэтому логичнее было бы использовать для этого давно существующие понятия макромир и микромир, из которых следуют обобщающие названия «макротехнологии» и «микротехнологии».

Вполне естественно, что корректная интерпретация любого микротехнологического процесса невозможна без детальной информации об основных обитателях микромира: фотонах, электронах, протонах, нейтронах, ядрах, атомах, молекулах и кластерах. Анализу структур этих образований и их поведению посвящены два тома учебника «Теоретические основы физхимии микромира». Пятое интернетовское издание этого учебника мы готовим к размещению на сайте http://www.micro-world.su/ для свободного копирования. В нём показана глубина проникновения человеческой мысли в тайны микромира на данном этапе развития Земной цивилизации.

Считаем необходимым отметить ещё один важный факт. Неожиданно к научным проблемам микромира, которые мы решаем, присоединились и научные проблемы макромира. Так как теории, описывающие поведение обитателей микромира и макромира, взаимосвязаны, то анализ противоречий в старых теориях микромира показал, что некоторые из них являются следствиями ошибочности теорий макромира, считавшихся абсолютно правильными.

Ошибочным оказался закон равномерного движения тел - первый закон Ньютона, который гласит: «Всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку приложенные силы не заставят его изменить это состояние» [3]. Из этой формулировки следует, что сумма сил, действующих на равномерно и прямолинейно движущееся тело, равна нулю, что, как считалось, эквивалентно отсутствию математической модели, описывающей прямолинейное равномерное движение тела.

Более 300 лет все соглашались с ненадобностью математической модели для описания равномерного прямолинейного движения тела или его равномерного вращения, несмотря на явную потребность в такой модели. Если рассматривать равномерное прямолинейное движение автомобиля, то, двигаясь равномерно, он расходует топливо и совершает работу по перемещению автомобиля. Значит, существует сила, движущая автомобиль равномерно и совершающая работу. Из этого следует, что должна быть математическая модель для описания равномерного прямолинейного движения тела, в которую должна входить указанная сила и мы обязаны уметь рассчитывать её. Однако, более 300 лет существования динамики Ньютона, учёные не умели делать это.

В микромире равномерно и прямолинейно движется фотон – носитель информации и тепловой энергии. Так как фотон имеет массу, то согласно первому закону Ньютона сумма сил, действующих на него, равна нулю и мы лишаемся возможности описать прямолинейное и равномерное движение фотона и найти силы, движущие его с постоянной скоростью, близкой к 300000км/сек. Это явный и яркий пример нарушения принципа причинности. Следствие – равномерное прямолинейное движение фотона - очевидный факт, а причина, реализующая это движение, отсутствует в ортодоксальной физике.

Ошибка, сформировавшая такое представление, оказалась простой. Равномерное прямолинейное движение любого тела и любого материального объекта всегда следует после ускоренного движения, поэтому закон, описывающий равномерное движение любых материальных объектов нельзя ставить на первое место. Равномерное движение материальных объектов всегда - следствие ускоренного движения. Поставка на первое место следствия затрудняет определение причины рождения этого следствия. Вроде бы просто, но человечеству потребовалось более 300 лет, чтобы увидеть и понять эту простоту, в которой скрывалось нарушение причинно-следственных связей.

Исправление описанной ошибки, привело к пересмотру законов динамики Ньютона, которая получила уже более точное название – Механодинамика [3]. Так как обитатели микромира имеют массы, электрические и магнитные поля, то невозможно описание их поведения и взаимодействий без знаний новых законом механодинамики, и мы будем пользоваться этими законами по мере надобности.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Международная система единиц (СИ) – наиболее продуктивный коллективный научный результат учёных. Конечно, она уже нуждается в развитии и нет опасений в том, что в результате этого развития будут допущены коллективные фундаментальные ошибки, подобные тем, что оказались в теоретическом фундаменте точных наук, прежде всего, физики и химии. Фундаментальные теоретические ошибки в ортодоксальной физике и в ортодоксальной химии уже более 100 лет сдерживают их развитие.
Литература
1. Бурдун Г.Д. Справочник по международной системе единиц. М. Издательство стандартов. 1977. 232с.

2. Канарёв Ф.М. Начала физхимии микромира. Монография. 15-е издание.

http://www.micro-world.su/index.php/2010-12-22-11-45-21/139--i

или http://www.micro-world.su/

3. Канарёв Ф.М. Теоретическая механика. Учебник. 1-е издание.

http://www.micro-world.su/index.php/2012-02-28-12-12-13

или http://www.micro-world.su/