3. Электричество и магнетизм

Предваряя предстоящие рассуждения, сразу заявим, что самым главным положением, определяющим и электричество и магнетизм, является их связь с электронами: не может быть без электронов ни электричества, ни магнетизма, ни электрических и магнитных полей. Исключение составляют только так называемые электромагнитные волны, которые распространяются в эфире и в присутствии электронов не нуждаются; и объясняется исключение тем, что эти волны названы электромагнитными по недоразумению: их распространение не имеет ни какого отношения ни к электричеству ни к магнетизму.

Напомним что представляет из себя электрон: это — бегающие по кругу друг за другом три эфирных шарика — вроде вращающегося колесика; есть у этого колесика и ось: два осевых эфирных шарика, примыкающих к электрону с разных сторон и упирающихся друг в друга. Особенностью электрона является его «пушистость» — способность отталкиваться от других частиц с помощью своего стоячего теплового поля; другими словами: электрон постоянно шевелится и приводит прилегающий к нему эфир в некоторое упорядоченное возбужденное состояние — оно-то и делает его пушистым.
3.1. Электричество

Будем рассматривать электричество как совокупность физических явлений, главным участником которых является электрон; это: и такое выразительное природное явление, как молния, и электризация сухих волос при расчесывании их пластмассовой расческой, и свет электрической лампочки, и работа радио-телевизионной аппаратуры, и многое-многое другое, с чем мы постоянно сталкиваемся в своей жизни.

Начнем с того, что еще раз заявим; никаких загадочных электрических зарядов в природе нет; электрон как частица есть, а отрицательного электрического заряда у него никакого нет; зарядов вообще нет никаких, ни положительных, ни отрицательных. Печально, конечно, это осознавать, имея в виду, что более двухсот лет люди верили в существование зарядов, но лучше поздно, чем никогда.

Согласно эфирной теории электроны — это газ, и на них распространяются обычные законы пневматики. Как и в пневматике, поведение электронов характеризуется давлением (электрическим напряжением), расходом (током), сопротивлением и емкостью; как и в пневматике, в электронной среде есть понятие «атмосферного» давления: это тот потенциал, который характерен для данной точки пространства; давление электронов может повышаться выше «атмосферного» и снижаться ниже его, причем повышение не ограничено, а снижение имеет предел — нулевое давление; все как в пневматике. Размеры электронов в тысячи раз меньше размеров атомов газов, — и поэтому они могут течь по таким узким каналам, которые невозможно рассмотреть даже в микроскоп. Можно сказать даже так, что для электронов нет непреодолимых преград: он может проникать практически всюду, но где-то легко, а где-то с сопротивлением, большим или меньшим. (Приблизительно также ведет себя и газ: известно, что накаченное воздухом автомобильное колесо со временем спускает, а это значит, что воздух может проникать сквозь резину.) Легче всего электроны перемещаются вдоль присасывающих желобов атомов металлов: в этом случае они не приближаются к атомам и не удаляются от них, то есть не освобождают энергию и не требуют ее.

Трудности возникают тогда, когда необходимо оторвать электрон от атомов. В химии есть даже такое понятие, как ионизационный потенциал, характеризующий силу сцепления электронов с атомами: он определяет то напряжение в вольтах, которое необходимо для отрыва электрона от атома. Наибольшие значения ионизационного потенциала имеют атомы инертных газов, наименьшие — атомы щелочных металлов, но нет ни одного химического элемента, атомы которого отдавали бы электроны свободно. Во всем «виновата» присасывающая способность атомов, точнее — наличие у атомов присасывающих воронок и желобов.

Ионизационные потенциалы атомов определены чисто экспериментальным путем (поэтому их отрицать никак нельзя) и только в отношении так называемых нейтральных атомов, то есть таких, у которых давление электронов равно «атмосферному». Если же давление — пониженное, то ионизационный потенциал возрастает, а если — повышенное, то — снижается. Снижение наблюдается и при содействии некоторых физических факторов, таких как тепловые движения (чем выше температура, тем легче отрываются электроны), жесткое излучение, вакуумирование и др.

Поле электронного давления — электрическое поле.

Еще раз заявим, что нет никаких материалов, которые не пропускали бы в той или иной степени электроны; следовательно, они — электроны — есть везде. Натуральное давление электронов друг на друга образует так называемый электрический потенциал точки; изменение давления характеризует электрическое поле. Другими словами, под электрическим полем будем понимать распределение электронного давления в среде. Отсюда следует важный вывод о том, что электрическое поле без электронов не бывает: есть электроны — есть поле, нет электронов — нет поля. Никакого дальнодействия на электроны и электронов друг на друга, кроме непосредственного давления, не существует. Не может быть и отрицательного давления электронов: оно немыслимо.

Некоторого уточнения требует соотношение между плотностью электронов и их давлением. Если в идеальной эфирной среде избыточная плотность приравнивается к давлению (и то и другое определяется степенью деформаций элементарных шариков), то в атомарно-молекулярной среде давление и плотность электронов сильно расходятся.

Возьмем, например, воздух: атомы газов в нем, как мы уже говорили, обладают пушистыми свойствами. В сплошной своей массе воздух напоминает ворох пушистых тел (игрушек). Электроны тоже пушисты, поэтому они с трудом могут проникать между атомами, занимая пустоты. Этих пустот в воздухе немного, и, следовательно, электронов в нем также немного, то есть плотность их совсем небольшая; но при всем при том давление электронов друг на друга может быть очень и очень большим. Всякое пополнение газовой среды даже считанным количеством электронов будет существенно увеличивать их взаимное давление. Таково соотношение плотности и давления электронов в воздухе.

В «непушистых» средах, то есть в жидкостях и в твердых телах, плотность электронов может быть значительно выше: они могут занимать пустоты не только между атомами, но и внутри них, то есть атомы могут абсорбировать электроны. Абсорбирующая способность (электроноемкость) различных атомов — различная: у одних она — ниже, у других — выше, — но в любом случае «непушистые» атомы и молекулы поглощают (абсорбируют) не единицы и даже не сотни электронов, а тысячи.


Поэтому незначительное пополнение «непушистой» среды электронами практически не скажется на росте их взаимного давления. Соотношение плотности и давления электронов в жидких и твердых средах, как мы видим, совсем иное, чем в газах.

Электрическое поле может быть охарактеризовано в полной мере в том случае, если распределение электронного давления в нем буде представлено в виде градиентов, определяющих не само давление, а его изменение в пространстве и направление такого изменения (градиент — вектор).

Электрические явления. Молния.

Каждый из нас и чаще всего с восторгом (или, напротив, с испугом) наблюдал молнии — явление удивительное и производящее сильное впечатление. Образованный человек знает, что проявляется проскакивание электронов между облаками или между облаком и землей. Уточним наше понимание молнии в свете эфирной теории.

Электроны на Земле гибнут в больших количествах: часть из них «сгорает» в пламени химических реакций, в том числе и при обычном горении, но большая часть проникает в недра Земли и там исчезает, пополняя тепло планеты. Поэтому на поверхности Земли электронов не так уж и много. Значительно больше их в высоких слоях над атмосферой Земли, где они накапливаются как результат солнечного ветра и образуют электронную оболочку (радиационный пояс). Воздух атмосферы почти не проводит электроны: его пушистые атомы и молекулы образуют своего рода перину, которой окутана планета. Радиационный пояс из пушистых электронов можно по аналогии сравнить с пушистым покрывалом на перине атмосферы. Плотность электронов в этом покрывале очень высока; она — максимальная, какая только может быть; и давление электронов в нем очень высокое: в масштабе электрических величин оно равно 10 в девятой степени вольт.

По своей удельной эфирной плотности электроны могут быть отнесены к самым атомарно тяжелым газам, то есть они стремятся опуститься вниз на землю, оттесняя вверх все другие газы воздуха; но сделать это им не просто, так как они пушисты и пушисты все атомы и молекулы воздуха. Одного медленного просачивания электронов сквозь всю толщу атмосферы недостаточно для того, чтобы рассосать электронную оболочку; остается только надеяться на молнии: они решают задачу переноса электронов на землю очень просто и эффективно — пробоем; и помогают им в этом грозовые облака.

Когда в жаркий летний день нагретый воздух устремляется вверх, он может достигать высоты, где начинается граница радиационного пояса. Там пары воды конденсируются и переходят из состояния газа в жидкость и даже в лед, то есть молекулы воды теряют свою пушистость. Пользуясь благоприятным моментом, электроны радиационного пояса облепливают молекулы воды как только могут — сотнями и тысячами на каждую молекулу. Подъем облака в силу его инерции рано или поздно прекращается, и оно устремляется вниз, увлекая вместе с собой неисчислимое количество прилипших электронов. На низкой высоте происходит пробой воздуха, и электроны лавиной уходят в землю.

Что такое — пробой? Обратимся к аналогии — к пневматике. Допустим, у нас имеется ресивер с высоким давлением воздуха; трубка, соединенная с ресивером, уперта своим открытым концом в толстый слой пористого поролона. При этом воздух, скорее всего, будет потихоньку просачиваться сквозь поролон, но давление в трубке будет сохраняться высоким; это — исходное состояние. Теперь начнем постепенно внедрять трубку в поролон все глубже и глубже. В какой-то момент, естественно, произойдет прорыв воздуха сквозь оставшуюся толщу поролона — это и есть пробой: воздух под давлением разорвет поролон, раздвинет его и устремится по возникшему каналу.

Точно также возникает пробой воздуха атмосферы скопищем электронов грозового облака; нет ни какой разницы, если не считать яркой световой вспышки молнии, которой у пневматики, разумеется, нет. Свет порождает гибнущие в шнуре пробоя электроны. Гром, который мы слышим при грозе, представляет собой волну давления, возникшую в результате резкого раздвигания стенок канала, по которому устремляется поток электронов. Известно, что диаметр этого канала достигает двадцати сантиметров и более, а ток в нем может превышать 200 000 ампер. При подходе к земле молния расщепляется на искры, то есть общий канал распадается на рукава. Средняя скорость молнии равна 10 000 километров в секунду, а длина молнии иногда превышает 10 километров.

Как только давление электронов в канале упадет, атмосферное давление его захлопнет, и молния прекратится; произойдет еще один хлопок — кавитационный.

Пережим канала молнии атмосферным воздухом происходит самым неожиданным образом, и может случиться так, что не все электроны смогут выскочить из него и уйти в землю, и часть из них окажется запертой как бы в ловушке — в мешке; так рождается шаровая молния. Съежившись в клубочек, она будет шипеть и искриться, как шипят и искрятся провода высокого напряжения. Коснувшись токопроводящего предмета, шаровая молния уйдет в него; и лучше, если этим предметом будет не человек.

Электризация тел.

Какое бы впечатление не производила на нас молния, более убедительные свидетельства существования электричества мы получаем в наши дни от работы электрических приборов и машин. Нагрев утюга, свет электрической лампы, голос радиоприемника, светящийся экран телевизора и многое другое и в быту и за пределами его — все связано с электричеством, все порождено им. И тем не менее сначала обратимся к осмыслению тех невзрачных проявлений движения электронов, с которых начинается изучение электричества школьниками.

Известно, что при трении предметов из некоторых материалов они электризуются; такой процесс происходит при трении стекла о шелк, янтаря или эбонита о шерсть, даже одной ткани по другой. Каков механизм электризации?

Мы уже не раз сравнивали электроны с пылью, воспользуемся этим сравнением и сейчас. При трении электроны буквально механически удаляются с одной поверхности и осаждаются на другой, как стирается, например, пыль мокрой тряпкой с мебели. Казалось бы, пыль должна одинаково распределяться между тряпкой и полированной поверхностью мебели, но нет: она вся осаждается на тряпке и полностью (почти полностью) удаляется с мебели; сказываются разные способности тряпки и полированной поверхности адсорбировать, то есть воспринимать, пыль.

То же самое происходит с электронами: они легко стираются шелком со стекла, янтарем с шерсти, одной тканью с другой и так далее. Но есть и такие материалы, и их большинство, которые адсорбируют электроны одинаково: как бы мы не терли друг о друга предметы из этих материалов электризация не обнаруживается.

В общем случае электризация выражается либо в избытке электронов, либо в их недостатке (и избыток и недостаток определяются относительно нормального «атмосферного» потенциала), и она свойственна как для проводников (металлов), так и для диэлектриков; но формы ее выражения во всех случаях — разные. В металлах и дефицит и излишек электронов рассредоточиваются по всему телу, а в диэлектриках этого не происходит; выше об этом мы уже говорили.

Каждый в отдельности атом (или молекула) диэлектрика способен удержать в независимости от своих соседей как излишек электронов, так и их недостаток; и этому способствуют, в частности, присасывающиеся воронки петель атомов; получается как бы точечная электризация. И такое свое состояние атом может удерживать некоторое время, пока в результате естественной миграции электронов их потенциал на атоме не выровняется с окружающим.

Говорилось уже и о том, что облепленные электронами присасывающие участки атомов нейтрализуются, а оголенные, наоборот, усиливают свои присасывающие способности. И поэтому уместно сравнение электронов с пылью: облепленные пылью куски сырой глины, как известно, не склеиваются.

Все эти особенности электризации очень удачно используются в светокопировальной технике типа ксерокс. С покрытой особым материалом (чаще всего — селеном) поверхности пластины удаляют электроны и оголяют тем самым все поверхностные атомы. Затем на пластину проецируют изображение; под действием света атомы снова насыщаются электронами, но там, где свет не попал, дефицит электронов сохраняется. После этого на пластину наносят порошок красителя; и там, где на пластине сохранились оголенные атомы, порошок прилипает. Пластину с прилипшим красителем прижимают к бумаге, и краситель переходит на нее; так получают копии изображений.

В качестве другого примера можно рассмотреть использование явлений электризации и слипания молекул в живой мышце. Ткань мышцы состоит из перемежающихся молекул актина и миозина, причем молекула миозина имеет полукруглую головку, упирающуюся в актин. Все пространство между молекулами заполнено жидкостью с избытком электронов; электроны облепливают молекулы миозина и актина и нейтрализуют их способность слипаться; мышца расслаблена. Сигнал на сокращение подается в виде порции кальцинированной жидкости с дефицитом электронов. Скатываясь по миозину и попадая на актин, эта жидкость отбирает у обоих молекул электроны, оголяя тем самым их присасывающие участки. В результате начинается слипание молекул; оно выражается в том, что головка миозина обкатывается по актину; при этом происходит частичное укорачивание мышцы. Если порции управляющей жидкости будут повторяться, то сокращение мышцы продолжится. Но как только поступление этой жидкости прекратится, начнется обратный процесс: избыточные электроны среды, проникая между головкой миозина и молекулой актина, будут заполнять их присасывающие участки, нейтрализуя их способность слипаться; мышца снова расслабится.

Можно предположить, что такой процесс разделения атомов и молекул под воздействием проникающих в присасывающие места электронов лежит в основе растворения веществ: электроны растворителя, имея возможность свободно перемещаться вместе со своим молекулами и подходить как угодно близко и с разных сторон к молекулам растворимых веществ, ослабляют их связи настолько, что они распадаются, то есть диссоциируют.

Наэлектризованность тел обнаруживается обычно визуально: тела либо притягиваются, либо отталкиваются; у тяжелых предметов эти явления не столь очевидны, но у легких — бросаются в глаза. Потертая о сухие волосы пластмассовая расческа притягивает к себе листочки бумаги, наэлектризованные легкие ткани слипаются, или наоборот, расходятся; таких примеров можно привести множество.

«Притяжение» и «отталкивание» наэлектризованных тел.

Перейдем к следующему вопросу: каков механизм притягивания и отталкивания наэлектризованных тел? Вопрос интересен в том смысле, что эфирная теория отвергает и притяжение, и наличие электрических зарядов, а без них взаимовлияние наэлектризованных тел как бы становится необъяснимым.

Основой всех механических перемещений притягивающихся или отталкивающихся наэлектризованных тел является различная эфирная плотность, возникающая в результате движения электронов: чем больше эти движения, тем меньше плотность эфира и, наоборот, чем меньше движения, тем она больше. Изменение плотности порождает изменение давления эфира, а разность давлений приводит к появлению силы. О связи движений эфирных шариков с их плотностью уже говорилось; мы повторяем это в данном месте для того, чтобы подчеркнуть значимость такого явления: именно оно позволило нам отказаться от пресловутого притяжения и понять гравитацию; с его помощью будем объяснять механические взаимовлияния наэлектризованных тел, отвергая в принципе, по-прежнему, наличие притяжения и в этом случае.

Подвесим рядом два лепестка из металлической фольги и подадим на них в избытке электроны. Сделать это можно традиционным школьным способом — прикосновением к ним натертой о волосы пластмассовой расческой, или более современным способом — с отрицательного полюса заряженного конденсатора. Лепестки разойдутся; почему?

Начнем объяснение с того, что отметим наличие утечек электронов с лепестков в окружающую среду; это, может быть, — самое главное в понимании процесса. Доказательством наличия утечек является то, что довольно скоро разошедшиеся лепестки вернутся в свое исходное вертикальное положение. Утечки электронов с лепестков будут происходить в разные стороны, но очень скоро их плотность в пространстве между лепестками возрастет, и в дальнейшем предпочтительным направлением для них будут внешние по отношению к лепесткам пространства. Повышенные движения электронов понизят там эфирную плотность, и каждый лепесток будет испытывать силу от разности эфирного давления, направленную во внешнюю сторону; лепестки разойдутся. Таково наше объяснение. Подчеркнем: лепестки разойдутся не потому, что будут толкать друг друга, а вследствие разности давлений эфира с разных сторон каждого в отдельности лепестка. И еще раз повторим: решающим фактором в данном опыте явилось уменьшение плотности эфира в пространстве с движущимися электронами. Сила, порождаемая разностью эфирного давления, оказалась даже больше реактивной силы срывающихся с лепестка электронов.

Из нашего объяснения следует, что отклонение лепестка, на который подан избыток электронов, может произойти и в том случае, если другого соседнего лепестка совсем не будет, но при условии, когда с разных сторон лепестка будут уходить в окружающую среду разные потоки электронов; они в разной степени возбудят эфир, и этого окажется достаточно для того, чтобы лепесток отклонился. Сделать это можно различными способами: нанесением на одну из сторон особого покрытия, созданием различных специальных по форме шероховатостей, использованием полупроводниковых материалов и другими.

От изложенного объяснения возникновения силы на отдельном лепестке недалеко до обоснования, по крайней мере теоретически, возможности существования мифического ковра-самолета: если каким-то способом создать на верхней стороне ковра ускоренные движения электронов, то спокойный эфир под ковром создаст подъемную силу.

Теперь тот же опыт с подачей электронов на два соседних лепестка повторим наоборот: создадим на них разрежение электронов; для этого достаточно прикоснуться к ним потертой о шелк стеклянной палочкой или положительным полюсом электрического конденсатора. Лепестки снова разойдутся. Будем и этот случай объяснять, руководствуясь эфирной теорией.

Исходим из того, что электроны есть везде; есть они и в воздухе; мы об этом уже говорили. Любое тело, находящееся в воздухе, в стабильном электрическом состоянии насыщено электронами настолько, что их давление и в воздухе, и в этом теле одинаково. (О плотности электронов в этом случае можно не говорить; естественно, она больше в металле и меньше в воздухе.) А при отсутствии перепада электронного давления не будет и организованного перемещения электронов ни из воздуха в сторону тела, ни навстречу; и только при появлении перепада начнется их направленное движение.

В нашем опыте электроны окружающего воздуха устремятся к лепесткам, потому что там искусственно создано их разрежение; но очень скоро их плотность в межлепестковом пространстве упадет настолько, что основными будут потоки, идущие только извне. Движущиеся электроны уменьшат плотность эфира в наружном пространстве от лепестков, и лепестки под воздействием более высокого давления эфира в зоне между ними разойдутся. Результат тот же, что и при подаче избытка электронов на лепестки; и в этом случае также никакого отталкивания лепестков не происходит, а «виноватой» оказывается по-прежнему, разность давлений эфира.

Продолжим опыты и подадим на один лепесток избыток электронов, а на другом создадим их разряжение; результат окажется противоположным: лепестки сблизятся. Как было бы заманчиво объяснить это явление притяжением зарядов — своего рода чудесной палочкой-выручалочкой, но притяжения на самом деле нет и нет никаких зарядов, и нам не остается ничего другого, как воспользоваться прежними нашими рассуждениями.

Электроны будут утекать с лепестка, где они в избытке, и пополнять недостающую плотность на другом. Наибольший поток электронов будет наблюдаться в зоне между лепестками; следовательно, там же будет создаваться пониженное давление эфира. Возникшая в результате на каждом лепестке в отдельности разность эфирного давления породит силу, направленную извне вовнутрь; лепесток отклонится туда же; то же самое сделает независимо от первого другой лепесток; возникает иллюзия их притяжения.

Рассматриваемый опыт хорош тем, что он имеет интересное продолжение. Допустим, пополнение недостающих электронов на одном из лепестков устранило этот недостаток: плотность электронов на нем стала нормальной, но на другом лепестке она сохранилась еще избыточной. Электроны, по-прежнему, будут уходить со второго лепестка в воздух как в сторону первого, так и наружу; при этом их поток в сторону другого лепестка окажется большим. Этому будет способствовать большая поглотительная способность (электроемкость) металлического лепестка, чем воздуха. Сохранившееся повышенное давление электронов в зоне между лепестками приведет к их отклонению в направлении друг к другу, то есть их первоначальное положение сохранится. Отсюда следует такой вывод: «незаряженный» электронами лепесток будет отклоняться в сторону «заряженного», а тот навстречу первому; при этом вовсе необязательно, что бы «незаряженный» лепесток был металлическим. Последнее утверждение основано на том, что абсорбируют электроны не только металлы, но и атомы и молекулы других материалов, твердых или жидких, кроме газообразных. Поэтому-то пластмассовая расческа после трения о волосы притягивает как кусочки металлической фольги, так и другие неметаллические легкие тела: обрывки бумаги, пушинки, тонкие струи воды и прочее.