В последние два столетия в науке происходило бурное размежевание научных дисциплин. В физике помимо классической механики Ньютона появились электродинамика, термодинамика, ядерная физика, физика различных агрегатных состояний, специальная и общая теории относительности, квантовая механика и многое другое. Произошла узкая специализация. Физики перестали понимать друг друга. Теорию суперструн, например, понимают лишь насколько сот человек во всем мире. Чтобы профессионально разбираться в теории суперструн, нужно заниматься только теорией суперструн, на остальное просто не хватит времени.
Не следует однако забывать, что столь разные научные дисциплины изучают одну и ту же физическую реальность - материю. Наука, а особенно физика, вплотную подошла к тому рубежу, когда дальнейшее развитие возможно только на путях интегрирования (синтеза) различных научных направлений.
Рассмотрим периодическую систему измерения физических величин (-систему) - первый шаг в этом направлении. В отличие от международной системы единиц СИ, имеющей 7 основных и 2 дополнительные единицы измерения, в периодической системе единиц измерения используется одна единица - метр. Переход к размерностям периодической системы измерения осуществляется по правилам:
,
Где: L
,
T
и М -
размерности длины, времени и массы соответственно в системе СИ.
Размерности всех остальных физических величин установлены на основании так называемой "пи-теоремы", утверждающей, что любая верная зависимость между физическими величинами с точностью до постоянного безразмерного множителя соответствует какому-либо физическому закону. Результаты расчета для всех основных, вспомогательных и части производных единиц системы СИ представлены в таблице.
- система обладает рядом замечательных свойств. Например, физические величины образуют цикл, в котором (энергия) замыкается на (абсолютное ньютоново время), поэтому энергия и ньютоново время - физические синонимы. На время, как носитель энергии впервые еще в середине прошлого века указал Козырев Н.А.
- система позволяет проводить неожиданные физические параллели. Так механическая сила, постоянная Планка, электрическое напряжение и энтропия имеют одинаковую размерность: , а это означает, что законы механики, квантовой механики, электродинамики и термодинамики - инвариантны.
Например, второй закон Ньютона и закон Ома для участка электрической цепи имеют одинаковую формальную запись:
~ ~
~ ~
В химии тоже существуют циклы, связанные с числом 7. В атомах различают до 7 электронных оболочек K
,
L
,
M
,
N
,
O
,
P
,
Q
и до 7 подуровней оболочек s
,
p
,
d
,
f
,
h
, i
. До последнего времени загадка числа 7 оставалась неразгаданной. Объяснение нашлось в - системе. В L
-
системе нет физических величин с размерностью более 7. Связано это с тем, что физика изучает либо замкнутые системы, и тогда выполняется закон сохранения энергии , либо открытые системы, и тогда взаимодействие оценивается мощностью ~.
Существенное влияние на химические свойства атомов оказывают первые 4 подуровня s
,
p
,
d
,
f
, определяющие форму электронных облаков (см. рис).
Количество химических элементов в цикле:
Где: - порядковый номер цикла.
Так как - это сумма ряда нечетных чисел 1, 3, 5, 7 …, то максимальное количество химических элементов системы равно
и оно опять связано с числом 7 в ряде нечетных чисел.
Известно, что Д.И. Менделеев считал, что периодическая система химических элементов должна начинаться с нулевого ряда и с нулевой группы, а не с первого ряда и с первой группы. В этом случае в начале таблицы находилось место для двух дополнительных элементов, которые ученый предложил назвать "ньютонием" и "коронием".
Если под номером 0 в первом цикле поместить ньютоний, а под номером 1 - короний, то под номером 3 окажется водород. Если вспомнить теперь, что номер в периодической системе соответствует элементарному заряду (1 = 3/3), то легко установить, что у ньютония заряд равен нулю, у корония - 1/3 (как у и кварков), а у элемента, занимающее место перед водородом - 2/3 (как у кварка). Таким образом, нам удалось установить место кварков в периодической системе.
Исключив из таблицы кварки и присвоив водороду первый порядковый номер, приходим к выводу, что количество химических элементов периодической системы не может быть больше, чем 118.
Менделеев отождествлял ньютоний с эфиром, который у него был похож скорее на физический вакуум Дирака.
Коронием должна начинаться и коронием должна заканчиваться периодическая система элементов материи. Д.И. Менделеев утверждал, что "… периодическому закону - будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает ". Спустя 100 лет мы можем констатировать, что ученый не ошибся.
Обозначе-ние |
Наименование физической величины |
Размер-ность |
|
Постоянная электрическая. |
|
|
Емкость электрическая. |
|
|
Проводимость электрическая. |
|
|
Магнитное сопротивление. |
|
|
Время, плотность эл. заряда поверхностная, заряд удельный. |
|
|
Абсолютное ньютоново пространство и время, плоский угол, телесный угол, плотность эл. заряда линейная, плотность эл тока. |
|
|
Длина, эл заряд, термодинамическая температура, частота, угловая скорость, напряженность магнитного поля, магнитная постоянная, намагниченность |
|
|
Масса, сила эл тока, количество вещества, площадь, скорость, угловое ускорение, динамическая вязкость, магнитодвижущая сила, индуктивность, магнитная индукция. |
|
|
Объем, ускорение, давление, кинематическая вязкость, теплоемкость удельная, освещенность, гравитационная постоянная, эл. сопротивление. |
|
|
Момент инерции, импульс, поверхностное натяжение, теплопроводность, магнитный момент эл. тока, поток магнитный, спектральная плотность энергетической светимости. |
|
|
Сила, сила света, момент импульса, энергетическая яркость, энтропия, постоянная Планка, постоянная Больцмана, эл. напряжение. |
|
|
Работа, энергия, количество теплоты, момент силы. |
|
|
Мощность. |
|
Периодическая система элементов материи
|