Текст книги "Гравитация и эфир"

Автор книги: Александр Бакулин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 16 (всего у книги 23 страниц)

Но далее, поскольку и среди дилетантов, и среди профессионалов наблюдается великая путаница в представлении всеми ими картины стационарных атомных орбит, то приведём масштабный рисунок орбит, на который мы равнялись прежде и будем равняться всегда в будущем.

Учитывая тот факт природы атомного резонанса, что каждая последующая стационарная орбита обязана отстоять от предыдущей ровно на длину волны кванта эфира «лёгкого» слоя электромагнитного вакуума, мы приведём масштабный рисунок распределения первых атомных орбит, а также формулу для подсчёта радиуса любой орбиты (рис. 21.1).

Здесь длина волны «лёгкого» кванта эфира:

где – диаметр нулевой атомной орбиты.

На длине этого диаметра, как и на каждом шаге новой орбиты, квант «лёгкого» эфира делает в пространстве один полный оборот вокруг оси своей конструкции, входя в конце каждого такого шага (на уровне очередной стационарной орбиты) в пространственный резонанс с конструкцией орбитального электрона, кружащего по этой орбите.

СТАЦИОНАРНЫЕ ОРБИТЫ АТОМА

Рис. 21.1

Приведём несколько примеров расчёта орбит.

Для первой орбиты:

Для десятой орбиты:

Для сотой орбиты:

Для тысячной орбиты:

Мы видим, что на самом деле (как мы в том теперь уже абсолютно уверены по многим причинам нашей уверенности) атом с орбитой номер 1000 (тысяча) имеет не тот гигантский диаметр, который этому номеру ставят в соответствие физики (0,1 мм), но всего лишь 0,035 микрон. Такой атом не только невидим глазом человека, но его только-только можно было бы «увидеть» в школьный микроскоп, если бы в микроскоп можно было бы видеть электронное атомное облако. Но гигантский атом с «тысячным» номером физиков, размером 0,1 миллиметр человеческий глаз увидел бы запросто, что немного не вяжется со здравым смыслом: человек своими органами, вроде бы, не должен видеть атомы, как и не должен видеть, например, ультрафиолет, а также ИК-диапазон фотонов.

Но у физиков, с их квадратичным распределением размеров орбит, размеры атома с действительно получаются следующими:

Но теперь, в дополнение к теме стационарных орбит, мы скажем о существующей в атоме сетке «супер-тонких» дискретов орбит, которые можно было бы назвать «суб-орбитами», о которых физики не только естественным образом не знают, но никогда не было и нет никаких предпосылок, в соответствии с которыми физики могли хотя бы что-то узнать об этих орбитах. Хотя некоторые отдалённые намёки на эти орбиты у физиков можно уловить тогда, когда они рассуждают о некой «тонкой структуре» перехода, естественно не понимая физики этой «структуры». Не знают же они (и не могут знать) ничего об этих суб-орбитах лишь потому, что они практически ничего не знают об эфире. Мы же не только говорим, но кричим физикам о том, что мы вместе с ними и вместе со всеми нашими атомами живём внутри нашего двухуровневого эфира. Это значит, что кроме квантов эфира «лёгкого» его слоя протон ядра обязательно излучает и кванты-частицы «тяжёлого» эфира, длина волны которых вдвое превышает размеры нуклона:

И поэтому между каждыми двумя последовательными стационарными орбитами, повторяющимися через длину волны «лёгких» квантов-частиц эфира,

укладывается следующее количество длин волн, а следовательно, суб-орбит, поддерживаемых (хотя и весьма слабо поддерживаемых) квантами тяжёлого уровня эфира. То есть между «полочками» стационарных орбит существуют и «полочки» – дискреты поля протона суб-орбит:

дискретов промежуточных орбит.

Тогда выражение для частот, например, серии Лаймана (для «классического» ) будет определяться не формулой

но формулой:

имея при этом в виду, что серия Лаймана будет, начинаясь от R, уменьшаться не на бесконечно-малую величину дискрета (как 0 при m но только на минимально-возможный дискрет частоты:

То есть следующей «полочкой» для частоты (а следовательно, для энергии квантов излучения и поглощения) будет

а вторым дискретом сетки частот (при отсчётах частоты «сверху-вниз» для серии Лаймана будет:

При этом можно быть уверенными в том, что в этой сетке частот из возможных 17630 дискретов серии Лаймана найдутся практически все любые – известные физикам.

Заметим, что более всего «тонкая структура» перехода, о которой иногда говорят физики, будет проявляться для положения электрона на его первой (боровской) орбите, когда положение электрона наиболее стабильно, по причине высокой там скорости электрона и одновременно высокому там уровню напряжённости поля протона, цепко держащего электрон на этой орбите сильным потоком квантов эфира (поля протона), держащих резонансным способом электрон на этой орбите.

Рассчитаем, для примера, дискрет суб-орбиты на уровне первой стационарной орбиты:

Для мириадного количества «квантов энергии», ежесекундно прошивающих атом того мира вещества, нагретого до той температуры (20°С), при которой мы, люди, живём в космосе, энергия квантов является весьма заметной. Для орбит же высоких атомных уровней она такова, что может запросто ионизировать атом, находящийся (хотя и кратковременно) в высоковозбуждённом состоянии.

При всём этом мы ещё раз хотим повторить следующее. В своей книге «Философия здравого смысла» мы занимаемся никакой не физикой, но только философией физики. То есть все наши вычисления ни в коем случае нельзя считать какими-то точными физическими. Этими вычислениями мы лишь иллюстрируем возможные подходы к тем задачам, которые могут решаться значительно проще и точнее, чем их решают физики. То есть если физики того захотят когда-нибудь, то они могут профессионально уточнять наши формулы и наши вычисления. Если же они не захотят, то это же могут захотеть сделать школьники. И тогда физики смогут отдыхать.

* * *

А сейчас мы начнём приводить в соответствие со здравым смыслом сильно запутанную физиками энергетику атомных орбит. При этом будем решать все задачи, естественно, только классической физикой. Но предварительно поговорим об электродинамике.

В главе «Ошибка Максвелла» (том 3 Философии) мы показываем, что вектор-направление магнитного поля неверно отражает направление реальных потоков квантов этого поля. Например, в теории атома физики говорят о том, что атомная орбита стремится ориентироваться своим спином вдоль направления магнитного поля (Н). Но спин электронов, как его представляют физики, ориентирован у них всегда: либо параллельно механическому моменту атома, либо антипараллельно ему. Но приводимый нами сейчас рисунок (рис. 21.2) чётко говорит о том, что поле Н, ориентированное так, как на рисунке, то есть параллельное-антипараллельное спину S электрона, вообще никак не может влиять на электрон той орбиты, плоскость которой перпендикулярна полю Н (только при такой ориентации поле Н параллельно спину S). Потому что поток квантов с направления поля Н, показанного на рисунке, всегда будет налетать на рёбра электромагнитных колец конструкции орбитального электрона и, следовательно, никак с электроном не будет взаимодействовать.

Вообще говоря, очень похоже на то, что макро-физику Максвелла, с его векторами электромагнитной волны Е и Н, к теории атома лучше не привлекать. Здесь, внутри атома, вполне можно и даже нужно обходиться лишь электрическим полем Е. Когда же физики в опытах по явлению Зеемана (влияние на атомные спектры магнитных полей) и явлению Штарка (влияние на спектры электрических полей) привлекают гигантские электрические и магнитные поля больших напряжённостей (40 000 эрстед – для магнитного поля и 100 000 В/см – для электрического поля), то все эти векторы Е и Н по отношению к атомам, в которых плоскости поляризации орбит электронов распределены чуть ли не по равномерному закону (для разных орбит разных электронов, кружащих в полях своих протонов ядра одного и того же атома), приводят физиков к такому сумбуру, в котором абсолютно непонятно, как какой-нибудь конкретный атом может быть ориентирован к этим векторам, и как он может, следовательно, реагировать – то ли на поле Е, то ли на поле Н.

Рис. 21.2

Поэтому вектор Н мы оставим макро-физике (например, процессу излучения электромагнитной волны дипольной антенной при протекании по её излучающим трубкам токов радио-частоты – то в одну сторону трубки, то в другую). Но в атоме мы вполне будем обходиться только напряжённостью электрического поля Е. Да и Ландсберг в знаменитом учебнике «Оптика» говорит о том (в исследованиях, напрмер, процессов отражения и преломления света), что (стр. 108):

«Магнитный вектор играет лишь второстепенную роль, и действие его непосредственно почти не сказывается».

Поэтому делаем вывод: настоящим направлением «магнитного поля» для данной орбиты атома (если оно претендует на влияние на электрон) может быть только то направление, которое совпадает с плоскостью орбиты. Итак, именно в плоскости орбиты электрона действует внутреннее электрическое поле атома, удерживающее на орбите атомный электрон. И это означает только то, что истинное и эффективно действующее на электрон электрическое поле (являющееся внешним для атома) совпадает (в данном случае) с направлением внутреннего электрического поля, и оно, следовательно, перпендикулярно тому (Н), какое показано на рисунке. Оно может иметь только направление векторов Е, параллельных оси Y и перпендикулярных оси Х (как оси, параллельной векторам Н).

Уважаемые школьники, если вы хотите выяснить направление любого поля в любом случае, то ищите не «векторы» физиков, но потоки квантов-частиц этого поля. При этом вы никогда не ошибётесь, ибо поле – это (чтобы физики себе уяснили) поток квантов-частиц электромагнитного эфира, ориентированных-собранных в этот поток источником этого поля.

Максвелл, неверно выбравший в пространстве взаимное расположение векторов Е и Н в электромагнитной волне, сбил физиков с их понимания реальных процессов не только в электродинамике электромагнитных волн, но и в квантовой электродинамике, а заодно и в квантовой механике. В последней физики дошли-докатились до того, что назвали «спин» – чисто квантово механическим параметром (внимание!!!), «не имеющим аналогов в классической физике». Таким образом, мы со школьниками прекрасно видим, как физики убегали, сломя голову, от классики при каждом следующем своём шаге, вводя в свой обиход каждую следующую «чисто квантово механическую» характеристику.

Возвращаясь к рисунку 21.2, мы прекрасно видим, что если, например, в поле Е преобладают отрицательные кванты-частицы электромагнитного поля, излучённого каким-нибудь эквивалентным «отрицательным зарядом», то такое поле будет ускорять (отталкивать вперёд) электрон, находящийся сейчас в точке А орбиты, и тормозить этот электрон, когда он окажется в точке В орбиты. При этом орбита электрона будет стремиться стать не круговой, но эллиптической, вытянутой в направлении отрицательных значений оси Y. И если, скажем, мы нарисуем справа от этой орбиты другую, параллельную нашей, но принадлежащую другому ядру-протону (в одном и том же, например, атоме гелия), то там направление движения электрона по орбите будет противоположным показанному на рисунке (спин того атома с вращающимся по орбите электроном будет направлен в другую сторону, то есть вдоль положительного направления оси Х). И поэтому ясно: в той орбите это же наше поле Е будет действовать на электрон аналогичных точек А и В прямо противоположно рассмотренному нами на рисунке. Оно будет тормозить электрон точки А (летящий теперь навстречу отрицательным квантам поля Е) и ускорять электрон точки В (убегающий от квантов Е). При этом ясно, что эллипсы двух атомных орбит одной и той же орбитали атома гелия будут сдвинуты по своему азимуту (по числу Зоммерфельда) один относительно другого, что явно приведёт к слегка разным спектрам от этих двух орбит в одном и том же поле Е, излучаемых атомом в каком-то одном и том же заданном направлении, где расположен анализатор спектров исследователей. То есть там будет наблюдаться расщепление уровней возбуждения атома гелия, а как следствие – расщепление уровней испускания – поглощения в спектре гелия, подвергнутого влиянию на атом внешнего поля Е.

После всего этого мы со школьниками спрашиваем физиков: а стоило ли в вашей «квантовой механике» вам убегать от классики, фантазируя себе при этом чисто квантово-механические штучки, «не имеющие аналогов в классической физике»?

Итак, поскольку Бор фактически ниоткуда не вывел энергетическую зависимость стационарных уровней от квадрата номера орбиты (от ), сфантазировав её таковой из каких-то своих соображений, то мы у себя в философии «сфантазируем» другую зависимость стационарных уровней – как пропорциональную не квадрату номера орбиты, но первой степени этого номера. Только при этом мы увидим очередной резонанс природы – «атомный», то есть увидим явление интерференции атомных уровней по отношению к длине волны квантов эфира, собранных протоном ядра в потоки поля этого ядра. Физики, конечно же, не только были далеки от такой философии во времена Бора, но они и сейчас ещё далеки от неё. Нельзя в квантовой физике работать без самих – не бумажных, но истинных квантов, какими являются кванты-частицы эфира. Будешь наказан.

В теории Бора шкала энергетических состояний атома намеренно сдвинута «вниз». То есть за нулевую энергию выбрана та, при которой связанный в атоме электрон становится свободным от атома. Мы не выступаем против такой шкалы, но утверждаем, что школьник очень плохо понимает физику энергетических состояний атома, когда используется эта «сдвинутая» шкала энергий. Приведём фразу из стандартного учебника физики, обосновывающую выбор такой шкалы: «Когда электрон находится в атоме, то у него энергии меньше, чем когда он свободен». Из этой фразы мы видим, что тот, кто написал подобный учебник, не понимает того, о чём он говорит. А мы хотим после этого, чтобы школьник понимал физику атома. Уважаемый автор учебника, сейчас мы попробуем вам объяснить обратное: когда электрон попадает внутрь атома и задерживается там на атомных орбитах, то его, электрона, энергия там возрастает. Причём она возрастает всё больше и больше по мере того, как электрон спускается всё ниже по орбитам, приближаясь к самой нижней по отношению к ядру орбите – «нулевой».

Ещё раз. Мы утверждаем, что школьник не понимает, о чём физики ему говорят своей энергетической шкалой: об энергии самого электрона, движущегося как единичное тело внутри атома, или об энергии атома, включающей в себя эту энергию электрона. Поскольку электрон в атоме явно не релятивистский (он движется там со скоростями на 2 порядка меньшими скорости света), то его собственную энергию с большой степенью точности можно и нужно считать чисто кинетической, вычисляемой по фундаментальной классической формуле:

где V – скорость поступательного движения центра масс электрона в любом месте движения электрона внутри атома, то есть при его движениях – как на стационарных орбитах, так и при переходах с орбиты на орбиту. И здесь ни к чему даже никакие ухищрения современных физиков, пытающихся отдать дань господствующей у них ныне теории относительности Эйнштейна. Потому что все поправки на скорость, на 2 порядка меньшую скорости света, приводят к таким малым погрешностям, которые спектроскописты в результате не замечают в изучаемых ими спектрах атома «дышащего» своими электронными переходами. Причём эта кинетическая энергия (как ясно из самой формулы) никогда не может быть никакой «отрицательной», но всегда остаётся только положительной. Кстати, во всех выводах и формулах самого Бора она тоже – только положительная.

Но у электрона-частицы, как у единичного не релятивистского тела, не может быть никакой «потенциальной» энергии. То есть когда физики, в связи с атомом, начинают говорить о потенциальной энергии, то школьник должен чётко понимать, что они теперь говорят не об энергии электрона, но об энергии атома – как об энергии физической системы, состоящей из двух тел: из электрона и из ядра атома (из единичного протона в простейшем атоме водорода). Только у системы тел бывает «потенциальная энергия». Например, когда камень падает на землю, то, хотя физики жаргонно и говорят, что мол «поднятый над землёй камень имеет потенциальную энергию», но думают при этом обязательно о системе тел: о камне и о Земле, в потенциальном гравитационном поле которой падает камень. Поэтому Бор в своей теории, хотя и говорит кое-где (мы специально по этому поводу не исследовали первоисточники) о «потенциальной энергии электрона», но думает обязательно «о потенциальной энергии атома» – как системы тел. В выводах Бором его формул присутствуют оба типа энергий, из которых складывается полная энергия атома: присутствует кинетическая энергия (естественно – только электрона, ну не атома же) и присутствует потенциальная энергия – жаргонно – того же электрона, а на самом деле – атома.

А теперь вернёмся к выражению физиков, взятому нами в кавычки: «Когда электрон находится в атоме, то у него (выделено нами) энергии меньше, чем когда он свободен». Вот здесь сдвинутая шкала физиков явно запутывает школьника.

– Как же так, – думает школьник, – это получается, что чем глубже электрон «ныряет» в нижние атомные орбиты, тем у него там энергии меньше? Но я чётко помню о том, что кинетическая энергия тела, падающего в потенциальном поле, возрастает. То есть, например, у планеты Меркурий, самой близкой к Солнцу, самая большая скорость среди других планет. А это значит, что у какой-нибудь «единицы массы» тела Меркурия кинетическая энергия больше, чем у такой же «единицы» массы Венеры и тем более больше, чем у аналогичной «единицы» массы, кружащей в составе Земли по орбите Земли. То же и у электрона: чем «ниже» он скатывается по орбитам, стремясь в поле ядра к своему протону, тем больше на этих нижних орбитах его скорость, а значит, тем выше его кинетическая энергия. И наоборот, чем выше он поднимается по орбитам по возрастающему радиусу верхних орбит, тем меньше у него там скорость, а следовательно, тем меньше его кинетическая энергия. И если бы в природе существовали бы атомы с какими-нибудь «тысячными» орбитами, то там на них электрон, поднимаясь «наверх» всё больше и больше, терял бы свою скорость всё больше и больше, а значит, терял бы свою кинетическую энергию. И наконец, на какой-нибудь очень высокой орбите он настолько бы потерял свою скорость, что почти перестал бы двигаться по именно «орбите» такого гигантского атома, но его движение (еле уже заметное) можно было бы считать свободным от атома. В пределе, этот электрон мог бы вообще остановиться-зависнуть «над ядром». И тогда бы его кинетическая энергия превратилась в действительную нулевую. То есть он бы никуда не двигался: ни около ядра атома по касательной, намекая при этом на какое-то движение по «виртуальной», в таком случае, орбите; ни падая в сторону ядра, по причине полного разрыва с прежним ядром, около которого он раньше вращался. И можно ли при этом считать, что у системы тел есть какая-то «потенциальная» энергия, когда сейчас и самой-то системы уже нет как нет, поскольку электрон теперь полностью от неё свободен? То есть физики-то, как я понимаю (напоминаем, что это – мысли школьника), хотели бы мне в этом случае сказать, что электрон-де теперь обладает, хотя и нулевой кинетической энергией, но зато максимально возможной «потенциальной» энергией. Интересно, какой же такой «потенциальной» он в этом состоянии обладает?

Мы видим, что школьник, рассуждая логически, самостоятельно понял то, что электрон, далеко улетевший по каким-либо причинам от атома (от ядра – протона) не обладает там никакой уже потенциальной энергией системы «ядро-электрон». Физики это тоже прекрасно понимают. Они это понимали ещё задолго до исследования ими атомной системы, ещё тогда, когда были выведены законы электростатики. Потому что о самой потенциальной энергии заряда (электрона, а мы скажем – о потенциальной энергии не «заряда», но системы, состоящей из двух зарядов) можно говорить лишь тогда, когда один «заряд» (электрон) находится в потенциальном поле другого «заряда» (протона) и наоборот: когда протон находится в потенциальном поле электрона. Но поскольку рассматривается та система, в которой не ядро атома (протон) падает на электрон, но электрон падает на протон, то даже школьнику ясно, что такая система отличается по своим особенностям от, например, потенциальной системы «камень-Земля». В чём главном отличаются эти системы? В системе «камень-Земля» камень всегда находится не только в сильном гравитационном поле Земли, но практически в одном и том же сильном поле, лишь слегка отличающемся от положения поднятого камня и камня, лежащего на Земле – как на подставке, на которую упал камень. Если убрать эту подставку (поверхность Земли), то камень продолжит падать в потенциальном гравитационном поле Земли к её центру. Но у поднятого над поверхностью камня фактически есть новая (другая) подставка (где он либо лежит, либо что-то его держит на ней «за верёвочку»), где его кинетическая энергия равна нулю. То есть в этой системе движение камня происходит между двумя «подставками», на каждой из которых у камня есть своя потенциальная энергия. Но для кинематики движения камня в потенциальном поле удобно одну из подставок считать как бы «нулевой». Физики, для того чтобы прозрачно объяснить школьнику суть закона сохранения энергии, прибегают к картинке коромысла (качелей или чашек рычажных весов). На одной чашке весов как бы находится потенциальная энергия камня; на другой – кинетическая энергия камня. Когда камень поднят на высоту и там покоится, то его потенциальная энергия – максимальна (мы опять «жаргоним» вместе с физиками, говоря о потенциальной энергии одного тела, а не системы тел – как надо говорить правильно), а кинетическая энергия в верхнем положении равна нулю. В момент же касания упавшего камня поверхности земли (а точнее – перед самым-самым этим моментом) его кинетическая энергия максимальна, а потенциальная равна нулю. Максимальная потенциальная энергия перешла в максимальную кинетическую, а общая энергия системы тел, следовательно, всегда остаётся прежней, одной и той же (если в системе нет потерь, скажем, на какое-нибудь «трение»). Всё понятно: закон – он и есть закон.

Но у атомной системы двух тел – тогда, когда электрон далеко оторван от атома (от ядра), обе энергии равны нулю: электрон как бы завис над ядром и никуда не движется (кинетическая его энергия – нулевая), по причине очень малого (нулевого) там поля, действующего со стороны протона атомного ядра (система по потенциалу поля находится как бы в разрыве, а следовательно, её потенциальная энергия тоже равна нулю) Да, даже там, на этой «высоте», всё же есть малое электростатическое поле протона, и поэтому электрон всё равно, рано или поздно, но начнёт падать на протон. Но практически удобно считать, что система разорвана, со всеми вытекающими последствиями для её потенциальной энергии.

Но «классические» физики любили доскональность во всех своих механических и немеханических системах. Это только потом, физики 20-го века, предавшие почти во всех своих делах классику (механику), вынуждены были (как наказание для них) убежать от этой доскональности. Доскональность же классиков, в их отношении к определению ими потенциальной энергии, была и философски, и даже математически – идеальной. Покажем это.

Возвращаясь к камню, поднятому над землёй, мы видим, что на какую бы высоту мы ни поднимали этот камень, он всё равно будет падать с этой высоты на Землю. Будет ли он падать на Землю, если мы перенесём его, скажем, в другую галактику? Будет. Почему? Потому что даже там до него всё равно долетят гравитационные кванты поля, излучённого Землёй в направлении камня. Да, практически он, находясь в другой галактике, никогда не упадёт на Землю под влиянием этого её поля. Потому что там это поле Земли будет перебиваться значительно более сильным полем той галактики. И только поэтому камень не упадёт на Землю. Но если оттуда убрать ту галактику, оставив там камень в одиночестве, а также убрать все другие гравитационные тела, которые обязательно в реальности располагаются в космосе между тем камнем и Землёй, то рано или поздно камень всё равно упадёт на Землю под влиянием её гравитационного потенциального поля. То есть потенциальная система двух тел сохранится. Почему? Потому что сохранится третье тело, которое участвует в этой потенциальной системе. Когда мы говорим о том, что это тело «участвует» в системе, то при этом сильно принижаем значение этого третьего тела. Потому что если бы его, этого тела, не было, то камень никогда не упал бы на Землю, если только его изначальный курс не был бы направлен «лоб в лоб» точно на Землю. И здесь мы подходим к самому главному, говоря о потенциальной системе. Любая потенциальная система состоит на самом деле из трёх тел: из двух – взаимодействующих и одного – «посредника» между ними. Но именно этот посредник всегда совершает непосредственную работу по взаимодействию двух других тел в системе.

Начиная со времён Фарадея, в физику прочно вошло понятие «поля» (электрического, магнитного). Правда, гравитационному полю в 20-ом веке явно не повезло. Это только мы в нашей философии, да дилетанты всех мастей продолжаем говорить о «гравитационном поле». Но физики в 20-ом веке заменили это поле (внимание, школьники!!!) – пространством. У них два гравитирующих тела стали притягиваться не полем, но …… пространством. Правда – смешно? То есть физики от Фарадея снова скатились к пустому пространству. Потому что оно у них (тогда, когда они говорят о гравитации) ничем теперь не заполнено. Если же физики скажут, что пространство у них заполнено какими-то «массами», то мы скажем, что между любыми их «массами» всё равно остаётся какое-то пространство, причём пустое пространство, раз уж там нет гравитационного поля.

Но старинные физики (ещё до «полей») тоже работали с телами в как бы пустом пространстве. Однако они тогда были похитрее «двадцатово-вековых» физиков. Не зная пока ничего про поля, они работали в пустоте, но с силами. У них все тела передвигались (со времён Ньютона) – силами. Причём великолепно передвигались: точь-в-точь по законам механики. Но в 20-ом веке на поле физики наступил…, простите – ступил, новый учёный – Альберт Эйнштейн. Он предложил физикам свою новенькую теорию (ОТО), в которой в отношении гравитации убрал – запретил все силы. И у него всю работу по перемещению гравитирующих тел стало выполнять пустое…, простите – математическое, пространство. Но мы с этого учёного в нашей философии не будем брать пример, но вернёмся к старинным учёным и к их «силам».

Итак, у тех мудрых и неспешных физиков всю работу по перемещению любых тел выполняли соответствующие силы. В гравитационных взаимодействиях, например, всю работу выполняли «силы тяжести». Но мы, в 21-ом веке, возьмём за основу их «силы тяжести», но дополним их гравитационным потенциальным полем, беря пример с фарадеевых электрических полей. То есть чётко остаёмся на поле классики. Тогда, возвращаясь к камню, поднятому над Землёй, мы будем говорить сначала о работе этих самых «сил тяжести», совершаемой на самом деле гравитационным полем Земли по перемещению – притягиванию камня в потенциальном поле к Земле. Здесь работает, в соответствии со вторым законом Ньютона, сила тяжести:

где – масса камня,

– ускорение, которое, со времён Галилея, называется у физиков «ускорением свободного падения». Но если мы в классике силу умножим на путь, то получаем энергию (потенциальную):

Здесь h – это высота поднятия камня над землёй, когда он падает с этой высоты h на подставку – Землю .

Эту величину , равную произведению массы тела m на ускорение свободного падения g и на высоту h тела над поверхностью Земли физики называли тогда и называют сейчас потенциальной энергией взаимодействия тела и Земли.

Но теперь перейдём к общему случаю нахождения – движения тела в потенциальном поле Земли, когда тело падает (а мы скажем – передвигается полем Земли) с высоты до высоты . В этом случае старинные физики говорили (до Эйнштейна), что «силы тяжести» совершают работу над телом m, перемещая его из той точки, где оно обладало потенциальной энергией взаимодействия тела и Земли, равной , в другую точку другой высоты, где тело обладает другой потенциальной энергией :

То есть здесь действует сила на пути , которая и совершает работу А.

Далее нам надо будет вспомнить о классических «консервативных силах». Старинные физики ещё пока не говорили о «работе потенциального поля Земли» по перемещению тела из точки с уровнем потенциальной энергии на высоте в другую точку с уровнем энергии на высоте . Но они говорили о «работе сил тяжести». Эта работа может совершаться как против сил тяжести (когда кто-то поднимает тело выше над Землёй), так и в направлении действия этих сил – к Земле. Тогда работа сил тяжести из верхней точки в нижнюю – естественна и положительна. Но работа сил из нижней точки в верхнюю – отрицательна. В сумме же эти две работы «сил тяжести» дают нулевую работу. То есть если мы (а вернее не мы, а силы) перемещаем тело по замкнутой траектории, а суммарная работа при этом равна нулю, то такие силы называются консервативными.

Но далее мы переходим к понятию изменения потенциальной энергии тела. А под этим изменением величины понимается разность между конечным (именно – конечным) и начальным значениями энергии тела. Так – по определению. Следовательно, для этого изменения (по определению) напишем формулу:

И далее, так как для сил тяжести

то работа сил будет отрицательна:

То есть если при перемещении тела с верхней (начальной) точки в нижнюю (конечную) работа сил тяжести естественна и, следовательно, положительна, то при перемещении тела из конечной (нижней) точки в начальную (верхнюю) работа этих сил «неестественна» и, следовательно, отрицательна. Так – у физиков с их силами тяжести.

Но наше объяснение должно быть проще, для понимания и запоминания школьником, когда мы будем говорить о тех же «силах тяжести», но как о «силах поля тяжести». Если поле притягивает верхнее тело (естественно) вниз, то работа такого поля будет положительна, но потенциальная энергия тела изменится отрицательно (упадёт). Если же над этим телом в этом поле совершается работа, неестественная работе самого поля, то есть тело поднимается снизу-вверх, то работа здесь будет совершаться (кем-то) отрицательная, хотя потенциальная энергия тела (от «нижнего» начального значения до «верхнего» конечного будет возрастать. В любом случае работа сил поля и изменение потенциальной энергии тела будут иметь противоположные знаки.