9900505 Наномир – мир энергетики будущего (н/п)

Началось все с вопроса: фотон – это волна или частица? Пытаясь на него ответить, Александр Кушелев предположил, что это самосфокусированные электромагнитные волны, но тогда возник вопрос: волны чего? и как фокусируются? Используя для сравнения структуры световых и звуковых волн стандартный научный метод аналогий, молодой ученый построил модель структуры наномира (это мир, линейные размеры элементов которого на 25 порядков меньше атома). Она помогла ответить на старые вопросы физики и поставить новые. Впрочем, обо всем этом и о своем коллеге-единомышленнике Дмитрии Кожевникове лучше других рассказывает сам Александр Кушелев.

Отец с детства научил меня задавать вопросы. Конечно, прежде всего, самому себе, и только, не найдя самостоятельно ответа, другим. Одноклассники смеялись над "нерадивым" учеником, постоянно переспрашивавшим учителей. А в выпускном десятом классе были удивлены все – и учителя, и сверстники – как это самый непонятливый ученик стал лучшим в школе.

В восьмом классе учительница физики Руфина Васильевна Романова попросила меня повесить над школьной доской наглядное пособие со шкалой электромагнитных волн (я был самым высоким в классе). На шкале были отмечены диапазоны видимого света и радиоволн. "Но свет, считаясь электромагнитным излучением, обладает, в отличие от радиоволн, свойством частиц", – подумал я, – "Почему?" Ответа на этот вопрос получить тогда не удалось. В учебниках это свойство света определялось двояко – "волна-частица". Учась на первом курсе Московского энергетического института и все еще пытаясь найти ответ на этот "простенький" вопрос, я и предположил, что фотон – самосфокусированный пакет электромагнитных волн. Правда, тут же возникли новые проблемы: почему волны фокусируются? Где граница проявления корпускулярных свойств? Волнами чего является свет? Есть ли структура у фотона? И если нет, то почему?...

Вопросы рождали новые предположения, предположения – новые вопросы, для ответа на которые пришлось залезать глубже в учебники, популярную и специальную литературу. В результате получился воздушный замок предположений, обвешанный вопросами, как дерево листьями. С ним меня и привел на семинар к сотруднику института Философии АН СССР Ю.П.Трусову институтский преподаватель Н.П.Егоров. Здесь я познакомился с научными подходами ученых-классиков. Применив метод аналогий для сравнения структуры световых и звуковых волн мне удалось усовершенствовать механическую модель эфира, предложенную в прошлом веке Максвеллом. Размер элементов эфира был поставлен в соответствие частицам, теоретически рассчитанным в начале века Максом Планком и названным в его честь планкионами. Их размер на 25 порядков меньше атома, поэтому в отличие от атомов – объектов микромира я предложил новое название элементов эфира: наномир. Построенная мною модель структуры наномира и дала начало долгожданной лавине ответов на скопившиеся (за добрый десяток лет) вопросы. Эти ответы проиллюстрированы фотографиями моделей, помещенными на обложке и в тексте. В самой модели структуры наномира кольца символизируют замкнутые волновые вихри, существующие в пикомире (это следующая после наномира ступень, ведущая вглубь материи). Когда вихри колеблются друг относительно друга, это смещение колец относительно их положения равновесия соответствует распространению электромагнитной волны. В таком случае фотон представляет собой самосфокусированную электромагнитную волну, т.е. луч. Если же луч замкнуть в кольцо – получим электрон. Если кольца-электроны сгруппируются вокруг атомного ядра – возникнет система кольцегранных электронных оболочек атома. Конечно же, экспериментально зафиксировать элементы структуры наномира пока затруднительно, но их колебания ежедневно принимают теле- и радиоприемники.

Модели из 1, 2, 8, 18, 32 колец соответствуют устойчивым оболочкам атома и одновременно симметричным многогранникам. Если такие модели сделать из магнитных колец, то магнитное притяжение будет удерживать их вместе. Если же заменить кольца шестеренками, то все они будут одновременно вращаться. Причем направление вращения станет чередоваться.

Из восьми элементов в форме морской звезды складывается форма человека. Из этих же элементов в соответствующем масштабе складываются и формы отдельных органов животных и даже органелл клетки, вплоть до оболочки самого простого вируса.

Последняя модель, сделанная во время подготовки статьи к печати – модель ДНК, имеет вид закрученной в спираль ленты шириной в 9 атомов и толщиной в один атом.

В процессе исследований, можно сказать случайно, была решена задача с двухтысячелетней историей: о трисекции угла. Любознательный читатель может задать вопрос: а какая практическая польза от всего этого? Можно ответить словами Эдисона: "Какая практическая польза от ребенка? – Он вырастет и станет человеком". И все же какое практическое значение может иметь исследование наномира?

Оценка плотности энергии вращения вихрей структуры наномира показывает, что в одном кубометре структуры содержится порядка 10¹¹⁴ джоулей энергии. Один кубометр ядерного топлива содержит порядка 10¹⁸ джоулей энергии, т.е. на 96 порядков меньше. Причем эту чудовищную энергию можно брать и отдавать в структуру наномира не с помощью опасной цепной реакции, а с помощью создания резонансного процесса, аналогичного электрону. Нарушение резонансных условий приведет лишь к уменьшению потока энергии, но никак не к взрыву. Конечно, использовать энергию можно и в целях созидания, и в целях разрушения, но с помощью автономного источника энергии наномира можно, например, ставить вопрос о создании "летающей тарелки", которой не нужно запасаться энергией. Кроме того можно говорить об экологически чистой энергетике наномира, которой обмен веществ не нужен.

Главная трудность наноэнергетики состоит в том, что для разработки преобразователя энергии потребуется консолидация всех сил науки и техники Земли, т.к. даже в таком преобразователе, как электрон (самая низкая плотность энергии), напряженность магнитного и электрического полей в миллион раз превосходит достигнутую искусственно. Кстати, частота процесса в электроне достигает сотен миллиардов миллиардов колебаний в секунду. Так что пока мы замахиваемся на источник энергии наномира каменным топором. Главное при этом не уничтожить свою цивилизацию.

Этими же проблемами занимается Дмитрий Кожевников, с которым я познакомился через год после окончания Московского энергетического института. Я работал инженером в институтской лаборатории технической диагностики, он был студентом-дипломником, и с первой же встречи нас объединил глубокий интерес к структуре атомных ядер. Кроме того, он пригласил меня на рок-н-ролл, сказав, что я этим так увлекусь, что обязательно буду танцевать.

Однако в результате нашего общения я увлек его наномиром больше, чем он меня – рок-н-роллом. Очень скоро он подсказал мне идею строить внутренние электронные оболочки атомов, как и внешние, кольцегранными, и мы стали делать их вместе. Это были модели атомных оболочек от 8 до 32-электронной и, как потом выяснилось, многие из них оказались открытиями. Я даже предложил назвать их в честь моего друга оболочками Кожевникова.

18-электронная оболочка, например, позволила нам открыть новую геометрическую фигуру – 18-гранник из правильных многоугольников. Мы стали очень часто встречаться, вместе работать, и фактически большая часть открытий в области наномира сделана нами совместно. Если кратко перечислить, они состоят в следующем: удалось разобраться в геометрии различных типов химических связей, в том, почему кольца-электроны меняют свои диаметры при удалении и приближении к ядрам, а также других, более мелких вопросах.

Дальнейшая наша совместная работа была продолжена на ВДНХ СССР, куда нас пригласили на выставку технического творчества молодежи. Сейчас на ней представлено примерно поровну моделей Кожевникова и моих. Но если мои модели в основном связаны с формой элементарных частиц, т.е. более близки к области физики, то у него очень много моделей, связанных с физической химией и органической химией. Д. Кожевников занялся развитием такого рода структурного моделирования в прикладной области, чтобы ближе привязать его к практическому результату. Мне это казалось не очень важным, но именно это направление привело к моделированию органических молекул, что в конце концов позволило создать новую модель ДНК матричного типа.

Как я уже говорил, она представляет собой перекрученную в спираль ленту толщиной в один атом и шириной в 9. Электроны в ней расположены в шахматном порядке: их южные и северные полюса чередуются как черные и белые поля на шахматной доске. А поскольку атомы фосфора, которые идут по краю ленты, по диаметру крупнее атомов углерода, она сама перекрутилась в спираль.

Это можно сказать, последнее достижение нашей совместной работы. Конечно, в процессе нее у нас бывают и разногласия, но когда мы их обсуждаем, то исходим из принципа: главное истина, а не кто прав, а кто – нет. Именно это и позволяет работать плодотворнее, чем поодиночке. И я надеюсь, что и дальше мы будем творчески сотрудничать, поскольку выигрывает от этого главное – наука.

http://ftp.decsy.ru/nanoworld/index.htm