Теория высокотемпературной сверхпроводимости

high_temperature super

Не нужно ещё раз повторять, что на сегодняшний день теории высокотемпературной сверхпроводимости не существует, и тем странна позиция современной науки полностью игнорировать этот факт.

Если создание новой концепции требует обрушить слишком много общепринятых и давно устоявшихся концепций, то вступает известный физический закон об энергетической выгоде — проще остаться со старыми теориями, которые объясняют наш мир только отчасти, чем искать новое оригинальное независимое решение, поиски которого должны встретить значительное противодействие со стороны научной «окружающей среды». Я не обладаю достаточным математическим аппаратом, чтобы строить последовательные теории и поэтому мои размышления носят исключительно качественный характер, который, тем не менее, может позволить кому-то ещё, кто обладает математическим аппаратом лучше меня попробовать написать последовательную количественную теорию. Для объяснения физического явления я не буду ограничиваться рассмотрением только строго физических явлений, но опишу аналогичные явления, связанные с психологией отдельных людей и психологией общества.

Их самых общих соображений нужно рассматривать не сверхпроводимость или сверхтекучесть, а более общую концепцию «бозе-конденсата». К такому конденсату относятся не только системы при очень низких температурах, как сверхпроводящие пары электроны с противоположным спином или сверхтекучий гелий, но также и высокотемпературные бозе-конденсаты — как например фотоны в лазере. Все фотоны в резонаторе лазера находятся в одном энергетическом состоянии — монохромны и когерентны. Основное свойство, которое определяет состояние сверхпроводимости или сверхтекучести выражается в том, что при определённых условиях для части конденсата — отдельной независимой частице энергетически выгоднее остаться внутри конденсата, чем выйти из него. Вследствие этого конденсат, как множество частиц со спином 1, бозе-частиц, которые находятся в одном и том же энергетическом состоянии, полностью теряет способность взаимодействовать с окружающей средой.

Самой ближайшей аналогией бозе-конденсата в обществе является наличие религиозной секты в светском государстве, да и любая религия тоже представляет собой своеобразный идеологический бозе-конденсат. Каждый член религиозной секты полностью когерентен единой идее и если энергия, необходимая для выхода из секты превышает энергетические преимущества, которые имеет её член, находясь в секте, то при этом выполняется главное условие устойчивости. Так, например, старообрядческие общины способны пережить столетия только благодаря очень сильным общественно-идеологическим связям между её членами. В Средние Века для критики общепринятого и интуитивно очевидного мнения о том, что Солнце вращается вокруг Земли, необходимо было очень много мужества. Тем, не менее, не смотря на это, объективная истина всегда оказывается сильнее любого бозе-конденсата.

Все современные теории сверх-чего-то рассматривают только мир только с корпускулярной точки зрения. Так в современной теории сверхпроводимости БКШ, связи между электронами — точечными частицами объясняются с помощью фононов — также своеобразных «частиц звука». Однако, корпускулярно-волновой дуализм говорит о полном равноправии у квантовых объектов свойств частицы и волны. Моё объяснение свойств вещества конденсированного вокруг определённого энергетического состояния потерять полностью способность взаимодействия с окружающей средой основано, прежде всего, на волновом представлении физических объектов, включая и электроны. Традиционные теории электронов в металлах и сверхпроводниках, описывая частицы, тем не менее, подчёркивают, что волновая функция свободного электрона в кристаллической решётке есть периодическая функция — синусоида с длиной волны равной примерно размером одной ячейки кристалла. Период этой синусоиды не имеет отношения к характерному «размеру» электрона, который определяется соотношением неопределённостей, называется «длиной волны электрона» и который возрастает с понижением температуры, а отражает именно геометрию кристалла.

Если посмотреть в общих чертах принципы взаимодействия волновых синусоидальных объектов с веществом, то окажется, что волны взаимодействуют со средой достаточно хорошо только при условии того, что длина волны сравнима и примерно равна характерной шероховатости объекта. Это очень хорошо можно наблюдать в современной сотовой связи. Если для связи используется длинноволновый диапазон СВЧ — 800-900 Мгц…, для которого длина волны дециметров, то такие волны просто проходят сквозь деревья и стены домов и их проще использовать в помещении. Если же используется коротковолновый диапазон — 2.5 ГГц то длина волны приближается к нескольким сантиметрам и такие волны испытывают сильное взаимодействие на обыкновенных шероховатостях. Приём таких волн внутри помещений и вне зоны прямой видимости от вышки сотовой связи обычно ограничен. К слову тут нужно упомянуть, что использование ультра-широкополосного, то есть импульсного излучения, обладающего малыми пространственными размерами, но очень широким спектром должно обладать особо высокой проникающей способностью, поскольку характерный размер шероховатости для такого вида излучения не определён. Такое излучение сможет пройти сквозь любую преграду с одной стороны и в то же время испытать небольшое отражение от любого даже очень маленького предмета. Именно поэтому ультра-широкополосное, импульсное излучение широко используется в радиолокационной технике и может быть успешно использовано для трёхмерной радиолокационной томографии.

Для того, чтобы электроны а решётке перестали с ней взаимодействовать необходимо наложение двух условий. Волновая функция, описывающая электрон должна иметь длину волны, значительно превышающую характерный размер кристаллической решётки и необходимо наличие некого аналога взаимодействия или притяжения между волновыми функциями. В традиционной теории сверхпроводимости посредство решётки кристалла принципиально необходимо. Если бы два электрона находились в открытом пространстве, то никакого «притяжения» между ними существовать бы не могло — только отталкивание, связанное с наличием одноимённых зарядов. В теории БКШ, «притягиваются» куперовские пары — электроны, которые находятся настолько далеко друг от друга, что их электростатическое отталкивание уже роли не играет и «притяжение» осуществляет электрон-фононное взаимодействие. Чисто волновые свойства частиц в БКШ игнорируются. Посмотрим отдельно на оба необходимых условия возникновения сверхпроводимости.

Когда я учился в физико-математической школе, то у меня была возможность проходить практику в лаборатории Московского Физико-Технического Института. Я хорошо помню, что мне тогда было предложено провести эксперимент по измерению скорости движения зеркала внутри лазера. После я повторил этот эксперимент на лабораторных занятиях 3-его курса института. Частота света очень велика и измерить её с помощью обыкновенного электротехнического оборудования совершенно невозможно. Но если в резонаторе лазера существуют две длины волны света, которые очень немного отличаются друг от друга, в моём эксперименте это было вызвано эффектом Доплера, вызванным движением одного из зеркал лазера, то разницу между ними померить можно. Если скорость движения зеркала порядка сантиметров в минуту, то разностная частота между различными длинами волн в резонаторе — порядка радиоволн. Обыкновенный фотоумножитель, подключённый к спектранализатору радиочастот, показывает наличие «световых радиоволн». Очевидно, что никаких физических радиоволн в резонаторе нет, тем не менее, некая виртуальная радиочастота присутствует.

Позже, на практике в НПО «Астрофизика» я провёл аналогичную работу по измерению скорости вращения объекта вокруг свой оси по отражённому от объекта лазерному излучению. Действительно от крутящегося объекта приходит свет отразившийся от его частей, которые по отношению к наблюдателю движутся в разные стороны, а следовательно опять возникает эффект Доплера и «световые радиочастоты».

Если вместе накладываются две совершенно разные идеологии, то моет также возникнуть некая низкая частота при наложении одной идеологии на другую. В детстве я столкнулся со следующим эффектом. Со мной в одной квартире жила моя прабабушка 1886 года рождения, очень интересный и сложный человек. Она родилась при Александре III. Когда императором стал Николай II, ей было 8 лет. Первую русскую революцию 1905 года она встретила в 19 лет, а революцию 1917 года в 31. Она хорошо помнила, как выступали на московских площадях Керенский и Троцкий, и много мне рассказывала о том времени. Умерла она в возрасте 98 лет, когда я уже учился на втором курсе института. Она была очень религиозной православной женщиной, регулярно выполняла все православные традиции, включая посты и каждый день, строго по часам, молилась на древнюю икону. Не смотря на то, что крестилась она щепотью, психологически она была близка к старообрядцам жила в Москве рядом со старообрядческой церковью у Белорусского вокзала, знала все православные секты и не признавала официального православия. Посещала никонианские церкви редко и предпочитала нейтральных святых типа Николая угодника, который одинаково тепло принимается и в никонианской и в православной традиции.

Я был пионером, комсомольцем и проч. и мне хорошо были известны все культовые мероприятия, связанные с коммунистической идеологией, в которых я принимал активное участие. Поскольку культовые мероприятия, связанные с православием очень напоминали в каком-то смысле культовые коммунистические мероприятия, то вместе с отрицанием обоих догматических идеологий я очень хорошо осознал общее концептуальное понятие о «культе», как традиции рассчитанной на объединение людей и идеологическую пропаганду. Традиции объединяют независимо от того, относится это к религии или коммунизму и независимо от истинности или ложности лежащих в основе традиций понятий. Также с обобщённой точки зрения коммунистическую идеологию можно назвать религий, а православную религию можно назвать одним из социальных теоретических построений, основанных на равенство и братство людей очень похожее на то, что хочет обещать коммунизм.

Высокочастотные составляющие идеологий — коммунизма или православия в таком представлении полностью зачёркиваются боле глубоким концептуальным и низкочастотным представлением о «традиции» и её роди в обеспечении стабильности общественных групп. Низкочастотная составляющая «выше» в том смысле, что переходит в глубокую абстракцию по отношению к обыкновенным высоким частотам и перестаёт взаимодействовать с реальным — коммунистическим или православным миром. Взаимное исключение близких по характеру идеологических течений приводит к своеобразному «очищению» от высокочастотных идеологий и усилению лишь самых общих объективных идеологических категорий.

Для примера полезно вспомнить героя книги Максима Горького «Жизнь Клима Самгина», Клима Самгина. С раннего детства, она находился на перекрестье многих противоречащих друг другу мнений и мировоззрений, но постоянно пытался найти такое мировоззрение, которое было бы «истинным». Для Клима каждый человек представлялся в очень упрощённом виде, как выбравший для себя какую-то наиболее удобную идейку и спрятавшийся за ней. Сам Клим с этой точки зрения был достаточно честным перед самим собой и никогда не скрывался за какой-то идейкой, но только и занимался, что критиковал чужие идеи. До самых последних строчек романа, он так и выбрал для себя ничего подходящего и не придумал ничего нового. Другое название романа Максима Горького «История пустой души», до своего последнего дня — его душа не наполнилась никакой идеей и книга закончилась фактически риторическим вопросом «А что, в действительности, есть истина?». Но, проблема Клима Самгина представляется как раз в том, что обладая энциклопедическими знаниями и памятью, он не смог провести детальный анализ и синтез различных религиозных и идеологических направлений с целью выделения низкочастотных составляющих.

Моя гипотеза о реинкарнации подразумевает сравнение различных воплощений одной и той же души в разных хорошо исторически известных и задокументированных жизнях. Если два человека жили в разное время, то при детальном сравнении этих людей можно исключить все высокочастотные составляющие, которые имеют отношение к тому материальному и идеологическому окружению, характерному для какого-то конкретного времени и места. При этом будут выделены такие характеристики и свойства, которые являются объективными и не зависящими от конкретного человеческого воплощения. Если предположить, что Герцен и Солженицын — один и тот же человек через реинкарнацию, то получается следующее. Герцен был защитником марксизма против самодержавия, а Солженицын был защитник православия, царизма и борцом против коммунистической диктатуры. Но обоих объединяет борьба за демократические преобразования в государстве и вследствие этого обоих трудно представить вне иммиграции. Булгаков и Гоголь близки настолько, что похождения Воланда в Советской России можно представить, как продолжение приключений гоголевской нечисти, типа «Ревизора Мёртвых Душ»…

Обнаруженная мною символика на картине Умягчения Злых Сердец имеющая отношение к буддистской символике, родноверию, гаданию на картах и каббале взаимно зачёркивает все вовлечённые символьные системы. На пересечении всех этих систем возникает некая низкочастотная идеологическая составляющая, которая уже может жить совершенно независимо и от родноверия и от каббалы и от гадания на картах.

Опустимся теперь с неба на землю. Экспериментальные наблюдения показывают, что высокотемпературная сверхпроводимость возникает в веществах с очень сложной кристаллической структурой, приготовленных особым образом. При этом хорошо известно, что сверхпроводящие свойства таких веществ нестабильны и со временем или под воздействием внешних факторов быстро деградируют. Отсюда можно сделать вывод… интересно, почему такого вывода ещё никто не сделал — что главной принципиальной причиной возникновения высокотемпературной сверхпроводимости является особая сложность кристаллической решётки, а точнее существование в одном кристалле одновременно нескольких НЕЗАВИМЫХ кристаллических решёток. Если существует насколько очень близких друг к другу кристаллических решёток, то волновая функция электрона в такой составной сложной решётке будет состоять из нескольких независимых частей, очень мало отличающихся друг от друга по длине волны. Какое в точности это отличие можно только на основании строго математического анализа или математического моделирования. Но, так или иначе, нужно предположить, что при интерференции слабо отличающихся составляющих волновой функции должна возникнуть составляющая с очень большой длиной волны — аналог «световых радиоволн» при движении зеркала внутри резонатора лазера. Такая виртуальная низкая частота при этом может обладать некими определёнными свойствами реального объекта, который почти не реагирует с кристаллической решёткой по причине очень большой длины волны и который не имеет прямого отношения к реальным частицам. Размер таких низкочастотных квазичастиц может быть настолько большим, что свойства этих частиц, имеющие отношение к «заряду» перестанут себя проявлять, и мы имеем в наличии просто нейтральные волны, которые будучи представленными как объединение двух электронов с противоположными спинами представляют собой бозе частицы, способные к бозе-конденсации.

Теперь встаёт другой вопрос — как вообще волны в принципе могут «притягиваться» друг к другу. Обычно понятие «притяжения» означает наличие силы, а сила возникает при существовании градиента потенциала. Потенциал возникает при наличии какого-то поля. Так почему же синусоиды могут притягиваться или отталкиваться? В чисто геометрической модели это совершенно невозможно. Общепринято, что электромагнитные волны являются линейными объектами, а, следовательно, при наложении нескольких волн друг на друга строго выполняется условие 2+2=4. Никаких преимуществ при объединении нескольких линейных составляющих быть не может. Однако, рассмотрим некоторые известные наблюдения и жизни элементарных частиц.

Основным принципом, в соответствии с которым возможно существование многообразия атомов, является «принцип запрета Паули». Две частицы с полуцелым спином не могут находиться строго в одном состоянии. Объяснение этого простого принципа достаточно тёмное и неочевидное — оказывается две такие частицы как бы «гасят друг друга». При наложении их друг на друга они как бы вообще исчезают из пространства. Понять это можно просто — если две одинаковые синусоиды наложены друг на друга через полуволну, то в результате они погасят друг друга — в прямую линию. Две синусоиды, наложенные друг на друга в фазе, удвоят свою амплитуду.

Если бы существовал потенциал, который бы зависел от амплитуды синусоиды функции, то объяснение происходящему очень простое — чем больше усиливается результирующая амплитуда суперпозиции двух функций, тем это «энергетически выгоднее». Значит, если две синусоиды представлены самим себе, то они должны быть «в фазе» для того, чтобы было выполнено требование энергетической выгоды. А это фактически означает, что синусоиды должны «притягиваться» по принципу одинаковой фазы. Так, электроны в атомах с противоположными спинами «притягиваются» и создают устойчивые пары, а электроны в одинаковых состояниях быть в принципе не могут.

Если такой принцип выполняется, то дальнейшее объяснение высокотемпературной сверхпроводимости просто. Низкочастотные составляющие волновых функций возникающих вследствие дифракции электронов на очень похожих, но принципиально отличных кристаллических решётках «притягиваются» по принципу противоположному «принципу запрета Паули». Это создаёт условия для возникновения бозе-конденсата. Чем больше частиц оказываются в нужной фазе… то есть в когерентном состоянии, тем тяжелее для отдельной частицы покинуть конденсат. В тот момент, когда работа выхода из конденсата превышает минимальное воздействие со стороны окружающей среды, возникает сверхпроводимость.

Но почему волновые функции не могут «гасить» друг друга и почему им так выгодно быть «когерентными»? Байда про столбцы детерминанта Слэттера кажется искусственным и больше математическим, чем физическим объяснением явления. Мне представляется, что для объяснения, что же в реальности происходит в данном случае — я бы опять вернулся к социальным аналогиям.

Что является главным связующим механизмом для существования стабильных идеологических образований, например старообрядческой община или цыганского табора. Ответом должна быть, прежде всего, материальная заинтересованность. Если член общины или табора оказывается «сам по себе в миру», то чисто материально ему выжить будет довольно сложно. Вместе, людям проще и легче жить. Аналогом такой «материальной заинтересованности» в мире физики может быть гравитация, если понимать гравитацию, как искривление пространства. С этой точки зрения, потенциал зависит от амплитуды волновой функции, определённой на, в общем случае, криволинейном пространстве. Принцип Паули работает, потому, что если две функции полностью гасят друг друга то потенциал «взаимодействия» волны с пространством минимален и достигает максимума при полной когерентности волн. Большим преимуществом такого механизма взаимного «притяжения» волновых функций является независимость от нахождения электронов в каком-то материале, то есть принципиальная возможность существования «сверхпроводящих электронов» вне кристаллической решётки в свободном виде. По моему мнению — шаровая молния как раз и представляет собой совокупность склеенных между собой электронов с когерентными волновыми функциями. При этом главным условием стабильности шаровой молнии является то, что работа выхода из конденсата больше, чем энергия взаимодействия конденсата с воздухом. Воздух, однако, это не кристаллическая решётка. Он более разряжен и, следовательно, высокотемпературная сверхпроводимость при комнатной температуре для воздуха вполне осуществима, что и наблюдается при возникновении шаровой молнии.

Теория «гравитационного потенциала» волн принципиально отличается от концепции «эфира». В случае «эфира», мы имеем электромагнитные волны, как колебания эфира. В случае наличия «гравитационного потенциала» электромагнитная волна представляет собой математическую функцию, которая определена на криволинейном пространстве, никакого «эфира» в такой модели не требуется. Кстати, через «гравитационный потенциал» можно попробовать объяснить так же существование всех других «потенциалов» или взаимодействий…. в этом случае то же электромагнитное взаимодействие оказывается следствием взаимодействия некой математической функции с кривым пространством. Делая ещё один шаг — можно предположить, что стабильность элементарных частиц — электрона и фотона как раз и объясняется тем, что эти частицы являются солитонообразными решениями обыкновенных гармонических функций, определённых на криволинейном пространстве. При этом, взаимодействие с пространством, а точнее эффект наличия кривизны пространства приводит к той самой нелинейности, которая необходима для возникновения солитонов типа решения нелинейного уравнения Шредингера или Синус-Гордона.

И наконец, с этих позиций, мне хочется опять подчеркнуть принципиальную возможность осуществления холодного ядерного нуклеосинтеза. Если шаровая молния является объектом высокотемпературной сверхпроводимости, то есть объектом, состоящим из электронов с когерентными волновыми функциями, склеенными вместе, то очевидно должен существовать такой механизм, излучение особого вида, который способен так хитро взаимодействовать с атомами, что электроны начинают высыпаться из атомов с нулевой кинетической энергией, что и позволяет их волновым функциям склеиваться вместе. Если такой механизм существует для электронов, что ничего не запрещает существование аналогичного хитрого излучения, которое способно освобождать нуклоны из ядер тоже с нулевой энергией. Причём в случае нуклонов они не будут образовывать куперовские пары, для них актуальным является ядерное взаимодействие. После путешествия нуклона из одного ядра в другое, будет выделяться значительная энергия, которая может быть использована для создания новой альтернативной энергетики.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *