В циклосферной теории строения электронных оболочек атомов и молекул, предложенной Кеннетом Снельсоном, электроны считаются отрицательно заряженными кольцевыми магнитами. При противоположной ориентации магнитных полей у смежных электронов их края притягиваются друг к другу и формируют электронные оболочки. Наиболее устойчивые оболочки атомов получаются из 8, 10 и 14 электронов.
Рис. 1. Иллюстрации к описанию атомных электронных оболочек из патента К. Снельсона
Эта теория хорошо объясняет известные химические свойства и структурные особенности различных простейших молекул, а также длину периодов в таблице Менделеева (см. «Химия Кеннета Снельсона»). И объясняет явно лучше квантовой механики с её многочисленными постулатами — орбиталями, принципом неопределённости, волновыми функциями и т.п.. Зато квантовая механика неплохо справляется с описанием спектральных свойств атома водорода, которые сложно объяснить исходя из простой кольцевой формы электрона. Но можно предположить, что у электрона кольцо не простое, а составное – состоящее из замкнутой цепочки мелких колечек. И попытаться обосновать этим линейчатость спектра водородного атома.
Предположим, что электрон атома водорода в наивысшем возбуждённом состоянии имеет простую кольцевую форму — ту же, что и свободный электрон. А переходы на нижележащие энергетические уровни (стационарные состояния) сопровождаются не только излучением, но и увеличением количества образующих его уменьшенных колечек. Точнее – пар колечек, поскольку только при чётном количестве они удерживаются вместе магнитным полем (Рис. 2).
Рис. 2. Схема основных стационарных состояний электрона
Такая плоская схема демонстрирует только общий принцип дробления электронного кольца. Но в атоме водорода все колечки, образующие электронную цепь, должны располагаться на эквипотенциальной сфере, для показа которой лучше использовать объёмные изображения (Рис. 3).
* Цифры соответствуют количеству пар электронных колец
Рис. 3. Низшие многокольцевые состояния электрона
Существование пяти основных спектральных серий атомарного водорода – Лаймана, Бальмера, Пашена, Брэккета и Пфунда – может объясняться излучательными переходами электрона на энергетические уровни, соответствующие этой пятёрке стационарных состояний (2, 3, 4, 5 и 6 пар колец). В таком случае существование серии Хэмпфри объясняется переходом электрона из однокольцевого состояния в двухкольцевое (или в соответствующее ему двухволновое). А многочисленность спектральных линий у этой серии может отражать множество возможных колебательных состояний однокольцевого электрона (Рис. 4).
* Цифры соответствуют количеству стоячих волн в электронном кольце
Рис. 4. Низшие колебательные состояния электрона
На схеме основных стационарных состояний электрона (Рис. 2) показана его гипотетическая двухкольцевая форма. Логично предположить, что она может формироваться из однокольцевого двухволнового варианта. Но ещё логичнее выглядит трансформация двухволнового кольца в четырёхкольцевую форму. Во всяком случае, при построении 3D-моделей трансформация четырёх колец в две волны (и наоборот) не вызывает затруднений (Рис. 5).
Рис. 5. Переходные формы электрона (двухволновой <--> четырёхкольцевой)
Если переходная двухкольцевая форма всё-таки существует, то её энергетический уровень не должен отличаться от уровня двухволновой формы. Поэтому её совсем не обязательно показывать на схеме излучательных переходов электрона в атоме водорода (Рис. 6).
Рис. 6. Серии излучательных переходов электрона в атоме водорода
Известны и другие серии излучения электрона, но все они лежат в далёкой инфракрасной области и с трудом поддаются изучению. Последняя, получившая именное название, — серия Хансена-Стронга – была описана в 1972 году. На приведённой выше схеме её основному энергетическому уровню соответствует трёхволновое состояние электрона.
У свободного кольцевого электрона, на который не действует поле притяжения атомного ядра, невозбуждённое состояние в идеале должно соответствовать наивысшему (нулевому) энергетическому уровню, показанному на Рис. 6. Такой идеал возможен только при бесконечно большом количестве стоячих волн, энергия которых стремится к нулевому пределу. Но достичь этого предела невозможно. Поэтому свободный кольцевой электрон всегда близок к идеалу (нулевому энергетическому состоянию), но не идеален. Причём его энергия при снижении количества (и увеличении амплитуды) стоячих волн не уменьшается, как в атоме водорода, а увеличивается.
Существование множества колебательных состояний свободного кольцевого электрона не представляет особого интереса для химиков, но способно пролить свет на некоторые астрофизические явления. Например, объяснить причины существования реликтового микроволнового излучения, обосновать концепцию старения света, дать альтернативное объяснение красному смещению, опровергнуть теорию Большого взрыва и доказать вечность и бесконечность Вселенной. Но сначала нужно доработать теорию Кеннета Снельсона – доказать, что электронные оболочки атомов и молекул можно строить не только из простых колец, но и из их многокольцевых цепочек.
Иллюстрации к этой заметке подготовлены 3DKiwi, за что автор выражает ему свою глубочайшую благодарность. Им же построены наглядные 3D-модели основных стационарных состояний электрона атома водорода, позволяющие детально рассмотреть все подробности:
https://p3d.in/2d5ol — 6 пар колец
https://p3d.in/DtkLu — 5 пар
https://p3d.in/TrAmL — 4 пары
https://p3d.in/fhaVp — 3 пары
https://p3d.in/9uWEb — 2 пары
https://p3d.in/gAwto — 2 волны
https://p3d.in/Te4xo — 3 волны
https://p3d.in/DkhLr — 4 волны
https://p3d.in/ZChp6 — 5 волн
https://p3d.in/o3S47 — 6 волн
https://p3d.in/CkBMl — 7 волн
Наверное, Снельсон одобрил бы эти модели. Если бы не умер в конце 2016 года.
Комментарии (17)
bepas
09.03.2020 19:14Спасибо за статью, но непонятно
Рис. 1. Иллюстрации к описанию атомных электронных оболочек из патента К. Снельсона
ведь в науке не бывает патентов, а в статье про это свойство науки ничего не говорится.
AntonSor
09.03.2020 19:14patents.google.com/patent/US3276148A/en?oq=3276148
— The present invention relates to a three dimensional model useful as an educational or research device for structurally representing atomic forms
— Настоящее изобретение относится к трехмерной модели, полезной для обучающего или исследовательского устройства для структурного представления атомных форм
— Т.е. это что-то вроде демонстрационного макета модели атома
Jef239
09.03.2020 19:14Да, есть такой патент на
Model for Atomic Forms. Наука не патентуется, но конструктор для популяризации науки вполне можно запатентовать.
Анекдот в том, что тут модели из конструктора зажили своей жизнью. Но это не первый случай.
Shkaff
09.03.2020 19:14А где мат аппарат? А то это:
И объясняет явно лучше квантовой механики с её многочисленными постулатами
— очень сильное заявление.
hurtavy
09.03.2020 19:14И ложное, ага. Этот конструктор только даёт аналогии к количеству электронов в оболочках. Даже не даёт размер и форму орбиталей
Shkaff
09.03.2020 19:14Да, было бы очень удивительно, если архитектор без спец образования бы разработал теорию, которая «лучше квантовой механики». А фигурки красивые, что уж там.
Правда, там заявка-то еще круче, надежда
… объяснить причины существования реликтового микроволнового излучения, обосновать концепцию старения света, дать альтернативное объяснение красному смещению, опровергнуть теорию Большого взрыва и доказать вечность и бесконечность Вселенной.
StrangerInTheKy
09.03.2020 19:14… объяснить причины существования реликтового микроволнового излучения, обосновать концепцию старения света, дать альтернативное объяснение красному смещению, опровергнуть теорию Большого взрыва и доказать вечность и бесконечность Вселенной.
Напомнило известную картинку:
Лучшая иллюстрация к статье.
ggreminder
09.03.2020 19:14Да-да, а «колечки» прям напомнили эпициклы из попыток обьяснить движение планет по небесной сфере. А бедную квантовую механику кто только не пинает. Сложно понять — значит точно неправильно или нас специально обманывают, такая позиция.
ebt
09.03.2020 19:14Если вам интересна квантовая химия, лучше внесите свой вклад в открытый движок симуляций на питоне или в промышленный онлайн-визуализатор структур или в любой другой проект на стыке информатики, физики и химии.
Bedal
09.03.2020 19:14народ посмеивается — а зря. Иллюстративные конструкции (например, понятие «орбиталь», по сути, тоже чисто иллюстративное) имеют полное право на существование — и полезны. При условии, конечно, уточнения сферы применения и подчёркивания иллюстративной сущности.
hurtavy
09.03.2020 19:14Иллюстрация — да. Но тут ведь пытаются это натянуть на физику, опровергнуть Большой взрыв, что бы это не значило
Bedal
09.03.2020 19:14я давно говорю, что хабру требуется тег «pet theory». И без него из песочницы не выпускать :-) Причём не просто указывать в перечислении, а сверху достаточно крупно. Может, даже хаб такой сделать — и его указывать.
netricks
09.03.2020 19:14Рисунки не отображаются.… Хотя нет… Это какая-то более общая проблема. Или у меня, или у сайта.
genseq Автор
09.03.2020 19:14Пользуясь случаем хочу поблагодарить неизвестного редактора, заменившего мои бестолковые теги их осмысленным перечнем, благодаря которому эта небольшая заметка всего за один день набрала больше 5 тысяч просмотров.
Ещё хочу извиниться перед пользователем с ограниченным аккаунтом, комментарий которого я не одобрил. Не хотел переводить обсуждение на уровень эфирных кольцевых вихрей и прочих слишком сложных и не очень научных понятий. Хотя обсудить возможные пересечения теории Снельсона с теорией струн, суперструн и т.п. было бы забавно. Тем более, что описываемые ими струнные элементарные частицы, несмотря на их многомерность, часто считаются кольцевыми:
habr.com/ru/post/490974
habr.com/ru/post/473490
vgivanov
09.03.2020 19:14«И объясняет явно лучше квантовой механики с её многочисленными постулатами — орбиталями, принципом неопределённости, волновыми функциями и т.п.»
Что-что? Что именно эта «теория» объясняет лучше квантовой механики, любопытно было бы узнать.
vladipirogov
09.03.2020 19:14Есть еще одна точка зрение на строение атомов. Ранее было изложено на Хабре habr.com/ru/post/408409 или в первоисточнике naturalscience.world.coocan.jp/atsyukovsky-startup-vol-2-original.pdf. «Свободный электрон сначала представляет собой тор в виде тонкого кольца большого диаметра. На каждый элемент поверхности этого кольца действуют: с внешней стороны кольцевой трубки — внешнее давление свободного эфира, с внутренней стороны кольцевой трубки — внутреннее давление движущегося винтом эфира. Внешнее давление существенно выше внутреннего, потому что кольцо — это бывший поверхностный слой нейтрона, отброшенный из области высокого давления протона в свободный эфир. Под действием разности сил кольцо начинает сжиматься с возрастанием линейных и угловых скоростей. Это продолжается до тех пор, пока плотность тороидального вихря не возрастет приблизительно до тех же значений, что и у протона. Но по сравнению с протоном свободный электрон имеет существенно меньшие размеры.» «Существует еще и третье устойчивое состояние протона, при
котором вокруг протона организуется вторичный вихрь – так
называемый «присоединенный вихрь» (термин, введенный в
аэродинамику Н.Е.Жуковским). Такой вихрь получается, если внешние
потоки эфира, ранее замыкавшиеся через центральное отверстие
протона, будут замыкаться вовне. В таком вихре кольцевое движение
будет иметь то же направление, что и кольцевое движение протона, а
тороидальное – противоположное, поэтому знак винтового движения и
присоединенного вихря будет противоположен знаку винтового
движения протона, что и будет восприниматься как отрицательная
полярность электрического заряда всего присоединенного вихря –
электронной оболочки атома. Поскольку кольцевое движение целиком
замыкается внутри этой внешней оболочки и не проникает во внешнюю
область, вся система в электрическом отношении оказывается
нейтральной. Так образовался атом водорода „
vilgeforce
А не изобрел ли автор теорию кристаллического поля, часом?