3. Застывшие волны (электроны внутри атома)

3.1. Застывшая волна электрона - ключ к индивидуальности атома

Обратимся теперь к природе атома. Его можно представить себе в виде мясистого плода: если разрезать мякоть, то в центре мы увидим ядро. Хотя ядро очень мало (одна стотысячная диаметра атома), оно гораздо тяжелее, чем мякоть. И все же именно эта удивительная мякоть определяет почти все свойства атома.

"Мякоть" состоит из электронов. В окружающем нас мире нет ничего, что мы могли бы сравнить с электроном, потому что он двулик. Иногда электрон ведет себя как маленькая частица, которая быстро движется через весь атом-плод, проходя через определенные места чаще, чем через другие. А иногда, как показал французский физик де Бройль, электрон ведет себя - и именно так мы будем его здесь представлять - как волна, но волна очень своеобразная, в некоторой степени застывшая. Возьмем веревку и будем встряхивать ее за один конец. Если в какой-то момент сделать фотографию веревки, то на ней можно будет увидеть волну, распространяющуюся в одном направлении - вдоль веревки. Волна состоит из гребня (на рисунке синий) и впадины (голубая). Морские волны образуются и распространяются по поверхности в двух горизонтальных направлениях. Амплитуда волны в данный момент-гребень, впадина или зона покоя - измеряется по вертикали. А вот "застывшая электронная волна" имеет три измерения, и ее описывают, изображая объем, в котором находится волна. Мы увидим, что эти объемы могут принимать самые разнообразные формы. А для того чтобы различать гребни и впадины, потребовалось бы четвертое измерение. Гораздо проще окрасить волну: гребень синим, а впадину - голубым.

Плоская одномерная волна (например, веревка), колебание распространяется по горизонтали. По вертикали измеряется амплитуда волны

И еще одна особенность: в противоположность морским волнам, волна электрона никуда не бежит. Это - застывшая волна, окаменевшее колебание. Форма волны, которая является результатом тонкого равновесия естественных сил внутри атома, остается неизменной, стационарной.

Двумерная волна (морская волна), колебания распространяются в двух направлениях по горизонтали. И в этом случае амплитуда волны измеряется по вертикали

Эти застывшие электронные волны хранят ключ к индивидуальности атомов: форма волн определяет возможные связи с другими атомами, и своими гребнями и впадинами они дают как бы инструкции атомам во время реакции.