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41. 원자모형의 구조와 전자의 역할

현대물리학의 상대성이론이나 장이론에서는 절대적 좌표계의 존재를 부정하고, 상대적 좌표계가 활용되었다. 이와 같이 상대적 좌표계를 적용한 상대성이론이나 장이론의 기본개념에서는, 상호적으로 작용하는 두 소립자의 관계가 상대적 가치의 형태로 표현된다. 그러나 상대성이론이나 장이론의 기본개념처럼 상호적으로 작용하는 두 소립자의 관계를 상대적 가치의 형태로 표현할 경우, 이들의 표현과정에서는 심각한 논리적 모순의 결함이 표출된다.

상대성이론이나 장이론의 기본개념처럼 두 소립자의 상호적 관계가 상대적 가치의 형태로 표현되는 과정의 논리적 결함은 다음의 예를 통하여 이해할 수 있다. 즉 상대성이론이나 장이론의 기본개념이 정상적으로 성립하려면, 한쪽의 소립자가 상대의 다른 소립자에 대해 입자기능의 영향을 직접 행사하고, 상대의 다른 소립자로부터 입자기능의 영향을 역방향으로 제공받아야 된다. 왜냐하면 두 소립자의 입장이 상대적 관계를 갖고, 상대적 관계를 갖는 두 소립자의 입자기능이 직접적으로 작용(반응)하기 때문이다.

상호적으로 작용하는 두 소립자의 입자기능은 거리의 제곱에 반비례()한다, 또한 소립자의 입자기능이 거리의 제곱에 반비례하는 효과는, 상대적 관계의 두 소립자에게 공통적으로 적용되어야 한다. 하나의 예로 r의 간격을 갖는 소립자 A와 소립자 B의 상대적 관계에서, 소립자 A의 입자기능 Qa는 의 규모로 감소되고, 소립자 B의 입자기능 Qb는 의 규모로 감소되어야 한다.

상대성이론이나 장이론의 기본개념에서는 두 소립자 A와 B의 입장이 상대적 관계를 갖고, 상대적 관계를 갖는 두 소립자 A와 B의 입자기능이 직접 작용(반응)하는 것으로 해석한다. 즉 의 규모를 갖는 소립자 A의 입자기능과 의 규모를 갖는 소립자 B의 입자기능이 직접적으로 작용한다. 그러므로 소립자 A의 입자기능과 소립자 B의 입자기능이 직접 작용하는 효과에 의해 발현된 운동력(힘) Ge는 반드시

          ................     ...........     (41-1)

의 규모로 표현할 수 있다.

식 (41-1)의 의미가 내포된 상대성이론이나 장이론의 기본개념을 전제할 경우, 두 소립자 A와 B가 상호적으로 작용하는 효과의 운동력(힘) Ge는 거리의 4제곱으로 반비례()되어야 한다. 그러나 실제의 상황에서 두 소립자 A와 B의 상대적 관계로 발현된 운동력(힘) Ge는 거리의 4제곱으로 반비례()하는 효과를 갖지 않는다. 즉 두 소립자 A와 B의 상대적 관계로 발현된 운동력(힘) Ge는 반드시 거리의 2제곱에 반비례()하는 효과를 갖는다.

식 (41-1)의 내용처럼 소립자의 운동력 Ge가 거리 r의 4제곱에 반비례()하지 않고, 거리 r의 2제곱에 반비례()하는 것은, 두 소립자의 입자기능이 상대적 관계로 작용(반응)되지 않는 것을 의미한다. 이와 같이 두 소립자의 운동력 Ge가 거리 r의 2제곱에 반비례()하면, 두 소립자의 상호적 관계를 상대적 가치로 표현하는 상대성이론이나 장이론의 기본개념이 폐기되어야 한다.

이미 앞의 다른 항목(38. 소립자와 전기력의 상호작용)에서 설명한 내용처럼, 양성자와 전자의 관계는 ‘전기력의 상호작용’으로 반응한다. 또한 ‘전기력의 상호작용’으로 전자의 운동효과가 발현되는 과정에서, 전자의 자체적 진동에너지와 양전기장의 종파적 파동에너지가 작용한다. 이와 같이 양성자와 전자의 상호적 작용에 의해 전자의 운동효과가 발현될 경우, 이 전자의 운동효과는 전자의 주체적 입장으로 표현되어야 한다. 왜냐하면 전자가 운동효과의 주체적 입장을 갖기 때문이다.

양전기장의 종파적 파동에너지는 양성자의 자체적 진동에너지로부터 생성되고, 양성자의 자체적 진동에너지로부터 생성된 양전기장의 종파적 파동에너지는 거리 r의 제곱에 반비례()한다. 즉 양성자의 표피부에서 생성된 양전기장의 종파적 파동에너지가 Wa, r의 거리로 멀어진 양전기장의 종파적 파동에너지가 Wb를 의미할 경우, 이들의 관계는

    ............................     (41-2)

의 구조로 표현된다.

그러나 전자의 자체적 진동에너지는 거리 r의 변화적 영향을 받지 않는다. 즉 양전기장의 종파적 파동에너지 Wb에 대면적으로 접촉되는 전자의 자체적 진동에너지는, 항상 본래의 가치를 불변적으로 유지한다. 왜냐하면 자체진동의 전자가 운동효과의 주체적 입장을 갖기 때문이다. 여기에서 운동효과의 주체적 입장을 갖는 자체진동의 전자는, 항상 정지상황이 유지되는 것으로 간주할 수 있다. 그러므로 전자의 자체적 진동에너지 Es가 양성자와의 거리 r에 의해 변화되지 않고, 이 전자의 자체적 진동에너지 Es는 관성력의 원인적 기능으로 작용한다.

‘전기력의 상호작용’으로 발현된 전자의 운동력(힘)은, 양전기장의 종파적 파동에너지와 전자 자신의 진동에너지(관성력의 원인적 기능)에 비례한다. 여기에서 양전기장의 종파적 파동에너지가 Wb, 전자의 자체적 진동에너지(관성력의 원인적 기능)가 Es를 의미할 경우, 이 운동주체의 전자가 갖는 운동력 Ge는 식 (41-2)의 내용을 참고하여

 

        

 

             ...............................    (41-3)

의 규모로 표현할 수 있다.

원자구조는 양성자와 전자의 두 소립자로 구성된다. 또한 원자구조의 원자핵에 양성자가 존재하고, 원자구조의 외곽 구면층에 전자가 존재한다. 여기에서 원자핵의 양성자는 양전하를 갖고, 이 양전하의 양성자는 양전기장의 함몰파를 영구적으로 생산한다. 그러나 원자구조의 외곽 구면층에 존재하는 전자는 음전하를 갖고, 이 음전하의 전자는 수축작용과 팽창작용의 자체진동을 영구적으로 반복한다.

  자체진동의 전자는 원자구조의 외곽 구면층에서 정상적 궤도반경을 유지한다. 이러한 전자가 정상적 궤도반경의 외부에서 존재할 경우, 이 전자에게는 원자핵의 방향으로 끌려가는 인력이 발생(생성)된다. 그러나 전자가 정상적 궤도반경의 내부에서 존재할 경우, 이 전자에게는 원자핵의 외부방향으로 밀려나가는 척력이 발생된다.

전자가 정상적 궤도반경의 위치(원자의 구면층)에서 존재할 경우, 양성자에 대한 전자의 인력과 척력은 동일한 크기를 갖는다. 즉 정상적 궤도반경의 전자는 인력과 척력의 평형적 균형을 안정적으로 유지한다. 이와 같이 정상적 궤도반경의 위치에서 음전하의 전자가 인력과 척력의 평형적 균형을 안정적으로 유지하는 원인은, 다음의 논리로 이해될 수 있다.

원자구조의 단위에서 무거운 양성자는 원자핵을 구성하고, 이 원자핵의 양성자는 제자리의 위치를 부동적으로 유지한다. 왜냐하면 양성자의 관성력이 전자의 관성력보다 더욱 크기 때문이다. 또한 정상적 궤도반경을 구성한 원자구조의 구면층(표피면)에서 가벼운 전자가 활발하게 운동된다. 즉 관성력이 매우 작은 전자는 정상적 궤도반경의 구면층에서 활발하게 운동되는 불확정의 범위를 갖는다. 이러한 원자구조의 단위에서 전자의 정상적 궤도반경(구면층)이 형상되는 작용과정을 살펴보겠다.

 

 2014. 3. 9           

 

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