Электричество от атома

Столетие назад это было большой загадкой в ​​физике. Согласно классической физике, электрон, вращающийся вокруг ядра, должен излучать электромагнитные волны и (очень быстро) приближаться к ядру по спирали.

Математически можно показать, что гамильтониан Шрёдингера с потенциалом притяжения 1/r ($1/r^2$сила) ограничена снизу, поэтому существует состояние с наименьшей энергией. Это частично связано с принципом неопределенности, но также зависит от формы потенциала. Для$1/r^2$(или более сильный) потенциал, гамильтониан может быть неограниченным ниже, чтобы вы могли извлекать бесконечную энергию.

У Джона Баэза есть хорошее обсуждение этого.

Это на самом деле из-за небольшой корректировки, необходимой в вашем первом предположении. Электричество — это не просто поток электронов. Это поток электронов от высокого потенциала к низкому потенциалу. Внутри атома электрон остается при постоянном потенциале, поэтому никакой работы не требуется.

Это похоже на то, как мы можем использовать водяное колесо для получения энергии от воды, текущей с большой высоты на более низкую, но мы не можем получить энергию от броуновского движения движущихся молекул воды в озере. Движение есть, просто оно не от высокого потенциала к низкому (в данном случае гравитационный потенциал), поэтому мы не можем произвести из него работу.

(1) Подумайте о сохранении энергии в этой ситуации — если бы мы могли использовать электрический ток орбитальных электронов для выполнения какой-либо работы, откуда бы бралась энергия? То, что электроны находятся на стабильных «орбитах»*, означает, что они отказались от любой избыточной энергии и находятся в мирном состоянии с наименьшей энергией. В лучшем случае мы могли бы лишить часть орбитальной энергии, вынуждая электроны переходить на орбиту с более низкой энергией, когда они отдают свою энергию, что не является устойчивым источником макроскопического тока.

И да, случайность ориентации атомов затруднила бы создание чистого тока, точно так же, как группа колеблющихся молекул воздуха (воздух в «покое») не хочет спонтанно вращать лопасть вентилятора.

(2) Существует форма радиоактивного распада, называемая внутренней конверсией, при которой возбужденное ядро ​​выбрасывает электрон. В противном случае ионизация или взаимодействие с любым другим атомом изменит «орбиту» электрона атома.

* ("орбита" в кавычках, потому что вы не должны визуализировать электроны, летающие вокруг ядра, как планеты вокруг Солнца - есть много других ответов SE по физике, которые решают эту проблему)

Рэнделл Миллс основал компанию в 1991 году, заявив, что открыл безграничный источник энергии, заставив электроны в водороде перейти на более низкий энергетический уровень, чем основное состояние, образуя так называемые «гидрино». См. Brilliant Light Power, Inc., ранее называвшуюся BlackLight Power, Inc. До 2006 года этой компании удалось получить 60 миллионов долларов в виде средств от доверчивых инвесторов, и, похоже, она все еще работает с таким же адекватным финансированием. Юристы компании заставили замолчать видных физиков, заявивших, что это противоречит законам физики. Таким образом, есть люди, которые думают, что энергию атомов можно использовать, и даже неплохо зарабатывают на этом.