V. Плотность энергии пространства, заполненного газом

Предположение, сделанное выше о том, что энергия вакуума каким-то образом потенциально связана с атомами и молекулами газового пространства, предполагает также и следующее: уменьшение числа молекул в откачиваемом объеме уменьшает и пространственную плотность энергии, потенциально связанной с уходящими атомами. Однако такое представление об изменении потенциальной энергии газовой среды предполагает также, во-первых, присутствие в одной и той же области пространства различных вакуумов, каждый из которых характеризуется своей плотностью энергии, и, во-вторых, не отвечает на вопрос: что же все-таки является носителем энергии вакуума?

V.1. Квантовый подход к описанию электронных орбиталей [174, с.272-274,276-278] (волновой функцией де Бройля [13] или шредингеровской волной [14] для частицы с энергией : не предполагает полной экрани­ровкиполей ядер атомов зарядом электрон­ных орбиталей и в пространстве, и во времени.

В квантовой теории поля (например, [174,с.275-278]) электрон в качестве заряженной частицы, описываемой волной де Бройля, появляется в квантованном пространстве электромагнитного поля при взаимодействии с этим пространством волн де Бройля, описывающих протоны в ядрах атомов. Последнее предполагает, что электрон в качестве заряженной частицы проявляется только в той, дискретной области пространства, с которой взаимодействует достаточное для этого время () достаточно сильное по­ле ядра конкретного атома (т.е. на определенном удалении от него, в области прост­ранства с координатой ). Только в этом случае эта локальная область пространства приобретает свойства заряженной частицы с импульсом (энергией ) и длиной волны (),— законы квантовой и волновой механики предполагают формирование электронного “пакета”, "облака вероятности" или де-бройлевской волны каждого из электронов атома только в определенной области пространст­ва, характеризуемой радиусом вектором и фазово-временной координатой (например, [34,с.133,134]), т.е. сфера действия сил центральных полей ядер атомов не замыкается пространственной границей области локализации их электронных орбиталей, — эти поля существуют и за пределами этих границ.

В силу этого на межатомное пространство за пределами электронных орбиталей осуществляется малое (но совместное!),кратковременное (для единичного атома, но посто­янное! – для большого числа атомов) воздействие полей их ядер. Малость и кратковременность подобного взаимодействия компенси­руется постоянством одновременного взаимодействия локальной области межмолекулярного пространства с множеством полей ядер всего остального пространства. Обстоятельства такого взаимодействия и обеспечивают, во-первых, потенциальный характер пребывания “нулевой” () плотности прост­ранственного заряда, и, во-вторых, ненаблюдаемость этого пребывания в силу невозмож­ности его проявления (из-за малости взаимодействия) в инструментальных наблюдениях.

V.2. Размерность давления газа совпадает с размерностью плотности энергии (Дж/м ³, Па, Торр). Однако давление рассматривается в качестве газокинетической характеристики движущихся частиц (атомов, молекул), определённое количество () которых пребывает в единичном объёме , обладая в нём скоростью перемещения , однозначно определяемой температурой газа : , когда , а ~ T^1/2.

При удалении от поверхности Земли с уменьшением числа атомов (молекул) газа можно получить такое его состояние, когда в течение определённого времени (меньшего обратной величины нейтрально-нейтральной столкновительной частоты) в объёме будут отсутствовать атомы (молекулы) газа. Но утверждать при этом, что объём является совершенно пустым - нельзя, подобное состояние пространства определяется понятием вакуума, который наряду с прочими свойствами, обладает локальными значениями и энергии , и импульса [256¸258].

V.3. В атмосфере Земли плотность пространственного заряда задается ее центральным полем, которое через объем пространственного заряда, приходящегося на одну молекулу газа, определяет нор­мальное состояние земной атмосферы у поверхности Земли. Неразрывность заряда пространства задает максимально плотную упаковку всей совокуп­ности объемов , определяя термодинамически равновесное состояние газа. Условие его идеальности определяет и размеры объема , и энергию пространства этого объема , соотнесенную с "нулевой" плотностью его за­ряда, т.е. . В таком представлении давление имеет смысл плотности энергии , - потенциал пространства, заполненного за­рядом с . В реаль­ных условиях конкретного газа () очевидно появление коэффициента , связывающего между собой и . Определяем его сле­дующим образом: умножив энергию единицы массы газа на его массовую плотность , получаем объемную плотность его энергии . Значение берем из уравнения состояния газа , т.е. . Здесь - коэффициент, связывающий между собой объем и энергию этого объема в реальных условиях () для конкретного газа (для воздуха коэффициент 2,496 ; [ ]; =8.31 [ ].

V.4. Энергия пространственного распределения заряда, зависящая от числа атомов в данной области пространства, от их распределения в нем, является по определению потенциальной, отрицательной. Методами термодинамики абсолютное значение этой энергии не может быть определено — при термодинамическом анализе систем имеют дело не с абсолютным значением ее внутренней энергии, а с независящими от ее абсолютного значения изменениями этой энергии в различных процессах. По этой же причине при рассмотрении потенциалов и полей различных частей пространства не учитываются собственные постоянные потенциалы и поля данной области пространства, на фоне которых происходят локальные изменения в его зарядовой плотности, - при расчетах полей и потенциалов не учитывается аддитивная составляющая и .

V.5. Носителями заряда цепи тока проводимости являются электроны - заряды отрицательного знака, поэтому закон сохранения заряда, его непрерывность требуют, чтобы такой же знак имела и "нулевая", , плотность заряда пространственной среды. При этом ее стационарное, "нулевое", состояние должно представлять ту аддитивную постоянную, с которой связана скалярная функция координат , и различие которой в точках 1 и 2, разделенных расстоянием , является результатом работы внешних сил по созданию положительного заряда пространства. Разность этой функции определяет локальное поле и потенциал пространства между точками 1 и 2 [4, с.23].

V.6. Размерность давления [ ] – размерность плотности энергии. При нормальном состоянии воздушной атмосферы (, ) ее “нулевое”, “нормальное” значение соответствует “нулевому” полю пространства, его “нулевому” потенциалу и “нулевой” плотности пространственного заряда (одного (!), отрицательного знака). Это же самое относится и к "нормальной" плотности пространственного заряда у поверхности тел, контактирующих с воздушной атмосферой, т.е. и у поверхности покрытия-электрода (ПЭ) в разряде УПГ: . Значения и являются теми аддитивными постоянными, на фоне которых локальные изменения в этих величинах приводят к появлению локальных полей и потенциалов .

V.7. При уменьшении давления газа в объеме трубки уменьшается и поле газовой среды , определяемое через ее давление – через плотность ее энергии , и соответствующая этому полю поверхностная плотность заряда со стороны внутренней поверхности стеклянной стенки. В силу этого разность потенциальных полей между объемом газа у его поверхности снаружи стенки трубки и газом в ее объеме ) возникает еще до поступления импульсов потенциала на ПЭ – с момента начала откачки (разрежения) газа. Однако проявить себя эта разность может только при возникновении условий для одновременного появления истоков и стоков полей и .