Pierwsze symulacje oscylujących atomów.

Od ponad roku zastanawiam się nad budową struktury atomów, poszukuje nowych rozwiązań które mogły by pogodzić i wytłumaczyć założenia mechaniki klasycznej i kwantowej. Obecna zasada korespondencji w ogóle do mnie nie przemawia. Założenie że zjawiska kwantowe są zbyt małe by można je obserwować obecnie dostępnymi detektorami, jest oczywiście możliwa ale nikt jak do tej pory nie potwierdził tego eksperymentalnie. Nikt nie zaobserwował kwantu jednostki fizycznej którego nie da się podzielić. Skoro do tej pory nikt mimo wielomilionowych nakładów tego nie potwierdził to zdrowy rozsądek nakazuje poszukania innych rozwiązań. Ja im bardziej zagłębiam się w temat, tym mniej tam widzę magii kwantowych postulatów. Wręcz śmiem twierdzić że być może to klasyczne prawa i założenia stoją za zjawiskami kwantowymi.

Niestety nie jestem Fizykiem i pewnych umiejętności nie posiadam, ale na szczęście żyjemy w czasach gdy tą niedogodność można obejść. Zamiast tworzyć formalizm matematyczny mogę tworzyć wizualizacje moich pomysłów na programach komputerowych, których teraz jest od groma. Być może w ten sposób lepiej opiszę swoje pomysły i tym przekonam Fizyków że warto do nich stworzyć modele matematyczne a następnie je sprawdzić.

Znalazłem bardzo miły i prosty programik który na początek wystarczy

http://www.algodoo.com/

Przypomnę teraz moje założenia:

-jądro atomu składa się z ładunków dodatnich i ujemnych,

-mimo że jądro atomu na odległość jest dodatnie, to w niedużej odległości od niego znajdują się linie pola ujemnego,

-linie te mogą utrzymać inne nukleony czyli jest to oddziaływanie silne jądrowe, ale również odpycha elektron dzięki czemu elektron nie opada na powierzchnie.

-wszystkie elementy struktury są bardzo elastyczne. Wielu Fizyków w prywatnej rozmowie potwierdziło że elektron nie może być sztywną kulą ale jak do tej pory nie udało mi się zapoznać z ideami gdzie takie postulat jest uwzględniony. Przykład Gryzińskiego gdzie również stwierdza że elektron musi być elastyczny, mimo to w jego modelach pozostaje sztywną kulą.

Co z tego wynika? Elektron jest rozciągnięty na powłoce która znajduje się w miejscu równoważenia się sił dodatnich i ujemnych. Gdy elektron się oddali od jądra przeważa siła dodatnia i go przyciąga, gdy elektron przybliży się do jądra przeważa siła ujemna i zostaje on odpychany od jądra. Podobnie będzie się zachowywała struktura złożona z lekkiej piłki z ciężarkiem w środku, gdzie obydwa elementy połączone są sprężynami, tak że są one w stanie równowagi gdy ich środki równowagi się pokrywają.

Algodoo pozwala na symulacje takiej struktury, niestety jest on bardzo prostym narzędziem i ma sporo ograniczeń:

-nie ma w nim sił magnetycznych,

-nie ma wiersza poleceń z którego można by było wpisać współrzędne obiektów, częściowo poradziłem sobie z tym problemem poprzez przyciąganie do siatki, ale tym trikiem nie da się zrobić wszystkiego. Model jaki stworzyłem ma bardzo dobrą symetrie, jednak nie jest ona stuprocentowa.

-więzy są sztywne i nie można definiować ich stopni swobody. W modelu który stworzyłem dochodzi do zamierzonej oscylacji jądro powłoka, niestety dochodzi też do oscylacji spinu zarówno jądra jak i powłoki wokół więzów. Nie jest to duży błąd a nawet zastępuje on oscylacje elementów jądra. Efektem jest zmienność kształtu amplitudy drgań. Efekt ten chciałem uzyskać nieco później poprzez podział jądra na co najmniej trzy oscylujące względem siebie oscylatory, ale na tym etapie to co mam wystarczy.

I w ten sposób mogę sprawdzić jak taki oscylator z ciężkim jądrem i lekką powłoką się porusza czy też odbija od innych obiektów. Miałem wyobrażenie intuicyjne ale nigdy nie wiadomo czy intuicja cię nie zawodzi. Tym razem moje przewidywania okazały się trafne. Atom gdy się porusza drga ponieważ nakładają się oscylacje jądro powłoka z oscylacjami względem więzów, to kształt amplitudy jest zmienny. Dla obserwatora który nie wie że jądro w środku oscyluje wydaje się on chaotyczny.

Jest to bardzo uproszczony schemat sztywny na sprężynach jednak przedstawia on mój pomysł na dynamikę ruchu atomów. Z czasem będę go uelastyczniał sprężyny zastępował liniami pola i wprowadzał różne założenia na razie trzeba się cieszyć z tego co się ma:)

Parametry oscylatora:

-powłoka promień 2m masa 0,1kg

-jądro promień 0,25m masa 1kg

Wyzerowałem wszystkie tłumienia opory tarcia i wszystko co znalazłem a co mogłoby odbierać energie oscylatora.

Zamknąłem mój oscylator w prostokątnym pomieszczeniu, dostarczyłem mu energii i obserwowałem jego parametry efekty oceńcie sami.

Oscylator ten udostępniłem online na algodoo. Mam jeszcze kilka fajnych symulacji gdzie program ten wystarczy, jednak obecnie poszukuje coś bardziej zaawansowanego. VisualPython ale jego nauczenie zajmie mi sporo czasu zwłaszcza że nie mam poradnika w języku Polskim a mój Angielski jest na razie za słaby by uczyć się w tym języku. Jeżeli ktoś zna coś pośredniego między Algodoo a Vpython to będę wdzięczny za informacje. Na obecnym etapie wystarczające a nawet łatwiejsze w analizie są programy 2D.

Zobacz galerię zdjęć: