ЭФИР ВОЗВРАЩАЕТСЯ? | Наука и жизнь

«Пятый элемент»: история и современный взгляд.Противоречит ли эфир теории относительности Эйнштейна? Гипотеза эфира, «пятого элемента» некой невидимой субстанции, наполняющей Вселенную, господствовала в философии и науке более чем две тысячи лет — до 1905 года, когда Альберт Эйнштейн опубликовал свою первую работу по теории относительности (ТО). Из теории, в частности, следовало, что эфир — вещь для электродинамики в принципе необязательная, и лезвие бритвы Оккама неприятно сверкнуло над горлом некогда столь незыблемого «пятого элемента». Эксперименты Майкельсона — Морли и их последователей (кстати, продолжающиеся и в настоящее время) не выявили каких-либо проявлений эфира, и теории, которые на нем базировались, постепенно перекочевали со страниц серьезных научных изданий в труды непризнанных гениев-изобретателей, поэтов, бродячих философов и оккультных служителей лохотрона, где и деградировали окончательно. Но не рано ли зачитан некролог, а что, если пациент скорее жив, чем мертв? Эта статья о направлении в фундаментальной физике, которое стало особенно популярным в последние два-три года, — о гипотезе релятивистского эфира (Einstein Aether) и нарушении Лоренц- и

cpt-инвариантности, то есть о теоретических предсказаниях и экспериментальных поисках отклонений от теории относительности и Стандартной модели.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Аристотель ввел понятие «эфир» в дополнение к четырем первоэлементам — земля, воздух, вода и огонь.

Французский физик и математик Рене Декарт (1596-1650) ввел понятие «тонкой материи», некий аналог эфира древности.

Эфир и Солнечная система. Угол между осью вращения Земли и направлением эфира должен непрерывно меняться.

Интерферометр Майкельсона — Морли. Если эфир существует, он должен воздействовать на два луча (обозначенные синим и зеленым цветом) по-разному и таким образом создавать анизотропию.

‹

›

Открыть в полном размере

ЕХАЛ ГРЕК А. ЧЕРЕЗ РЕКУ

Первоначально словом эфир (aether) в греческой мифологии обозначали «божественно чистый свежий воздух», находящийся высоко в небе и доступный для дыхания лишь живущим в нем богам, в отличие от обыкновенного воздуха (aer), которым дышат простые смертные. Древние греки ассоциировали эфир с одноименным божеством, сыном богини ночи Никс и ее брата — первобога тьмы Эребуса. Позднее Аристотель (384-322 до н. э.) ввел эфир как пятый элемент (

квинтэссенция ) в систему классических элементов (изначально четырех: земля, воздух, вода и огонь), изобретенную Ионической философской школой. Он мотивировал свое нововведение тем, что четыре земных элемента находятся в непрерывном изменении и могут двигаться по прямым линиям, тогда как небесные тела казались ему вечными и неизменными и двигались исключительно по округленным траекториям. Таким образом, эфир в представлении Аристотеля не имел обычных физических свойств и какой-либо внутренней структуры, не был подвержен изменениям и двигался исключительно по окружностям.

В Средние века философы-схоласты, Роберт Флудд (1574-1637) и другие, дополнительно наделили эфир плотностью, при этом разумно предположив, что плотность вещества, из которого сделаны небесные тела, должна быть больше плотности эфира. Парадокса, что более плотные тела могут столетиями столь устойчиво «плавать» в менее плотном эфире, похоже, никто не заметил, а может, все списали на божественную силу, понимание которой недоступно простым смертным.

НОЧНОЙ ЗЕФИР СТРУИТ ЭФИР

Скудость эмпирической информации об эфире вкупе с его изначально божественным происхождением сделали эфир своего рода мистическим идолом человеческой цивилизации и «красным словцом» литературы, будоражащим беспокойные умы и поныне. Наиболее поэтически настроенные из них не смирились с отсутстви ем наблюдаемых данных о предмете познания и решительно двинулись вперед. Одни сразу же наделили эфир богатой внутренней структурой, имеющей первостепенное значение для зарождении Вселенной:

И над вами сиять
будет вечно подвижный эфир,
Полный ангельских крыл,
Создающих пространство и пламя.

А. Шохов

Автор, впрочем, не вдавался в разные несущественные детали, например, откуда берется энергия на такого рода спецэффекты и почему мы их на данный момент не видим. Другие занялись вопросами рождения-уничтожения и вообще измерения эфира как такового:

И возрождают вновь эфир
Всевышним посланные бури…
Нет меры и предела нет
Эфиру, коим мир одет…
В. Кюхельбекер

При этом Вильгельм Карлович, естественно, не уточнил, какие именно бури имеются в виду, какое математическое определение меры и предела используется и т. д. Третьи попытались заняться исследованием геометрических характеристик эфира:

И райский свет, и воздух, и эфир,
И текстов Неба ангельские строчки
Оберегают наш с тобою мир
Подобием овальной оболочки.
Л. Никонова

Эти авторы натолкнулись на значительные трудности топологического плана.

Другая группа поэтов-«исследователей» обратилась к изучению физико-химических свойств космического эфира, например, его вибрационных характеристик (сделав при этом ряд правильных выводов, хотя логически не совсем понятным образом):

Горит звезда, дрожит эфир,
Таится ночь в пролеты арок.

Как не любить весь этот мир,
Невероятный Твой подарок?
В. Ходасевич

и его агрегатного состояния:

Таков наш безначальный мир.
Сей конус — наша ночь земная,
За ней — опять, опять эфир
Планета плавит золотая…
А. Блок

Александр Александрович, к сожалению, не уточнил ни температуру плавления, ни прочие параметры фазового перехода предположительно твердого (аморфного? кристаллического?) эфира. Естественно, что эта гипотеза встретила «возражение» других «исследователей», утверждающих, что эфир в нормальных условиях на самом деле находится в жидком состоянии, близком к точке кипения, то есть в состоянии перехода в газ:

Эфир кипит!
Никто не спит!
И. Федина

Автор напоминает о необходимости быть бдительным и не позволять темному облаку непроверенных теорий заслонять солнце истины.

Было также «исследовано» возможное влияние эфира на метеорологические свойства атмосферы и сезонные изменения климата:

Порхает, взлетает, стремится в движенье:
Подвижно-живое чуждается стай.
Пусто, величаво, как диво творенья,

Эфир первородный, рождающий май.
В нем остов не плотный,
но дух без прерывов.
Все сжато снаружи, раздельно внутри.
В нем самобогатство ритмичных порывов,
Без тучки и дымки парит он вдали.
Хуан Юэ

Но сложности с предсказанием погодных явлений были слишком велики, чтобы сделать какие-либо конкретные выводы, что и было замечено одним японским поэтом, имя которого история умалчивает:

Пьянящий аромат травы
После дождя
На луг стрекозы полетели…

Наконец, третья группа «исследователей» оптимистично предположила, что эфир — субстанция по определению здравомыслящая и, возможно, не лишенная музыкального слуха и даже некоторой душевности, ибо

В великий час рождения вселенной,
Когда извлек Всевышний перст
Из тьмы веков эфир одушевленный
Для хора солнцев, лун и звезд…
А. Полежаев (авторская лексика сохранена)

Поэтому лучший способ узнать что-нибудь об эфире — спросить его самого, пойти на прямой контакт, как делают все разумные существа. Начало было многообещающим:

Я дозвонился в эфир,
Эфир наполнен тобой.
Я пью холодный кефир.
Играет нежный гобой.
И. Клиновой

Впоследствии по неизвестным причинам канал связи был безвозвратно утерян, и установить личность существа, наполняющего эфир, и процент самой наполняемости сейчас представляется невозможным. Роли охлажденного кисломолочного продукта и музыкального инструмента в этом процессе также остались невыясненными. Дальнейшие попытки контакта неизменно оканчивались провалом:

Бессловесен эфир меж тобою и мною.
На столе — стеариновый отсвет луны…
А. Габриэль

Но я, затерянный в кудрях
травы летейской,
я, бурей брошенный в эфир глухонемой…
В. Набоков

И разочарованные исследователи даже стали подозревать эфир в подготовке заговора против человечества:

…бесконечный эфир, через который мы несемся […] навстречу неведомому концу, какой-то ужасной катастрофе, подстерегающей нас на последней грани пространства, где мы низвергнемся в какую-нибудь эфирную Ниагару…

Артур К. Дойл. Отравленный пояс

В общем, этот путь не прибавил «исследователям» ни бодрости, ни оптимизма:

Темь-пустота, безликий эфир.
Жизнь — короткая, как доска,
Чего же еще ты хочешь искать?
А. Мансветов

А у некоторых, в конце концов, он даже спровоцировал мысли об уходе из жизни:

Когда же ласточкой взовьюсь я
В тот лучший мир,
Растаю и с тобой сольюсь я
В один эфир…
А. Одоевский

Это не могло не обеспокоить общественность. К счастью, человечество уже приходило к осознанию того, что понимание природы эфира и даже просто само доказательство или опровержение его существования невозможны без предварительного понимания природных явлений, затрагивающих остальные четыре первоэлемента — те, с которыми человек сталкивается в повседневной жизни:

Что зыблет ясный ночью луч?
Что тонкий пламень в твердь разит?
Как молния без грозных туч
Стремится от земли в зенит?
Как может быть, чтоб мерзлый пар
Среди зимы рождал пожар?. .
Иль в море дуть престал зефир,
И гладки волны бьют в эфир.
Сомнений полон ваш ответ
О том, что окрест ближних мест.
Скажите ж, коль пространен свет?
И что малейших дале звезд?
Неведом тварей вам конец?
Скажите ж, сколь велик творец?
М. Ломоносов

Такая постановка вопроса в свою очередь подразумевает необходимость создания четкой и последовательной структуры мироздания. По времени это совпало с появлением физики — науки о природе, которая должна была стать более мощным инструментом познания наблюдаемой Вселенной, чем мифология, религия и философия, вместе взятые.

ЭФИР, ВЕЗДЕ ОДИН ЭФИР

С открытием Ньютоном законов классической механики началась эра теоретической физики — математической науки, которая позволяла предсказать или отвергнуть возможность существования того или иного феномена до начала попыток его наблюдения и/или соответствующего эксперимента. Люди осознали, что получили интеллектуальный инструмент для исследования того, чего могло и не быть. Однако предположение, что эфир все-таки может существовать, толкал их на разработку теорий, объясняющих те или иные явления с помощью эфира.

Эфир Ньютона. Классическая механика Ньютона легко отняла у Аристотелевой теории «вихревого эфира» статус теории, объясняющей планетарное движение, но полностью отвергнуть эфир Ньютон не смог. Во-первых, классическая механика сама по себе содержала концепции абсолютно го пространства и абсолютного времени, и предполагалось, что взаимодействия между телами распространяются мгновенно. В этом случае эфиром можно было назвать как само абсолютное пространство и время (выделенную систему отсчета — СО*), так и механическую среду, по которой распространяются гравитационные и электромагнитные взаимодействия.

Действительно, в выражение для силы Лоренца, действующей на электрически заряженную частицу в магнитном поле, входит скорость этой самой частицы. Вопрос: скорость частицы относительно чего, то есть, в какой системе отсчета? Значит, необходимо либо найти ту единственную «истинно верную» СО, относительно которой надлежало делать все расчеты, либо перестать считать понятие трехмерного вектора силы фундаментальным (Эйнштейн пойдет по второму пути и добьется подлинного понимания, но до этого должно еще пройти двести лет господства нерелятивистской механики и эфира).

Во-вторых, в попытке дать единое описание света, вещества и гравитации Ньютон пишет книгу «Optiks», где эффекты влияния гравитации и вещества на свет объясняются изменениями скорости света (напоминаем, что скорость света постоянна только в вакууме), в свою очередь обусловленными изменениями плотности эфира. Согласно его теории, частицы света (Ньютон уже тогда предполагал, что свет имеет не только волновую, но и корпускулярную природу!) отклоняются в сторону более высокой плотности или в сторону более сильно притягивающей массы.

Как бы то ни было, теория ньютоновского эфира окончательно рухнула после того, как выяснилось следующее. Во-первых, Ньютон ошибочно предполагал, что свет в веществе притягивается к областям, где он имеет более высокую скорость; во-вторых, величина эффекта «красного смещения» (увеличение длины света при прохождении в окрестности массивного тела), посчитанная согласно теории, отличалась от экспериментально измеренной чуть ли не в два раза.

Светоносный эфир. Джеймс Максвелл в 1864 году выводит свои уравнения, объединившие электричество и магнетизм, и утверждает, что свет есть электромагнитная волна, которая может распространяться в вакууме исключительно с фиксированной скоростью — 310 740 км/с. В механике Галилея — Ньютона это могло выполняться только в какой-то одной системе отсчета, и поэтому такая гипотетическая выделенная система отсчета была объявлена сопутствующей эфиру как среде, в которой распространяется свет. Таким образом, эфир должен быть неподвижен и одинаков в любой точке наблюдаемой Вселенной, иначе скорость света должна изменяться в пространстве. Теоретические расчеты и существующие на то время экспериментальные данные уже позволяли сказать, какими свойствами должен обладать светоносный эфир, чтобы удовлетворять всем требованиям теории. Эти свойства оказались совершенно сверхъестественными: он должен быть текучим, как жидкость или газ, чтобы равномерно наполнять пространство, и вместе с тем в миллион раз тверже, чем сталь, чтобы поддерживать высокие частоты электромагнитных волн. Кроме того, эфир должен быть безмассовым и с нулевой вязкостью, чтобы минимизировать собственное влияние на орбиты планет, а также полностью прозрачным, несжимаемым, нерассеивающим и непрерывным вплоть до самых малых масштабов. Такой эфир выходил за все рамки здравого смысла и становился вопросом веры.

КАРЕТА ПОДАНА, СЭР!

Девятнадцатый век поднял технологию на новую ступень и освободил человечество от многих догм прошлого. Физики тоже расширили свои экспериментальные возможности, с успехом использовав новые технологии для получения ответов на вопросы, ранее считавшиеся недоступными для рационального объяснения. Существование глобального светоносного эфира было едва ли не самым важным из них…

Земля движется по орбите со скоростью около 30 км/с; таким образом, она должна ощущать «эфирный ветер», угол падения и величина которого в заданной точке поверхности планеты станут меняться в зависимости от времени года и суток. Влияние эфирного ветра на свет должно быть подобно влиянию обычного ветра на звуковые волны, то есть скорость распространения света в различных направлениях будет различной, согласно нерелятивистскому закону сложения скоростей.

В 1881-1887 годы Альберт Майкельсон (Michelson) и Эдвард Морли (Morley) осуществили один из наиболее важных экспериментов в истории физики, идея которого используется до сих пор из-за достигаемой высокой точности. Луч света из источника попадает на частично посеребренное зеркало, где разделяется на два луча (обозначенные на рисунке зелеными и синими стрелками), которые направляются в разные стороны. Там они отражаются от зеркал (отстоящих от центрального на одинаковом расстоянии) и в конце концов попадают в один детектор — экран. Если скорость света различна в этих двух направлениях, то один из лучей должен прийти с запаздыванием, и в детекторе должна наблюдаться интерференционная картина**.

Эксперимент показал, что никаких сезонных эффектов не наблюдается. И даже если эфир существует, его скорость относительно прибора не может превышать 8 км/с. Последующие эксперименты подобного рода, проведенные в XX веке Миллером (Miller), Томашеком (Tomascheck), Кеннеди (Kennedy), Иллингворсом (Illingworth), Пиккардом (Piccard), Стаелем (Stahel), Джусом (Joos), Таунсом (Townes) и другими, к 1959 году снизили этот порог до 25 мм/с. Наконец, эксперимент Брилле — Холла (Brillet — Hall), проведенный в 1979 году, поставил рекорд: разница между скоростями двух лучей, испущенных гелий-неоновым лазером в противоположных направлениях, не превышала по порядку величины одной тысячной миллиметра в секунду. Но в принципе все было понятно задолго до 1979 года: в 1905 году Альберт Эйнштейн предложил устранить парадоксы электромагнетизма, отказавшись от гипотезы абсолютного пространства, абсолютного времени и силы, мгновенно передающейся на расстояние. Механику Ньютона и теорию относительности Галилея вобрала в себя релятивистская теория относительности, эфир стал не нужен и был отправлен в изгнание.

(Окончание следует.)

Комментарии к статье

* Системой отсчета называется система линеек (координат) и часов для измерения соответственно пространственных и временных интервалов между событиями.

** Интерференция возникает, когда два монохроматических луча света приходят со сдвигом по фазе. Тогда их накладывающиеся амплитуды (а значит, и светимости) могут то усиливать, то гасить одна другую, что создает чередование темных и светлых полос или кругов на экране.

«Мировой эфир» и темная энергия/темная материя: логика А. Эйнштейна и интуиция Д.И. Менделеева (Борис Левин)

455 ₽

+ до 68 баллов

Бонусная программа

Итоговая сумма бонусов может отличаться от указанной, если к заказу будут применены скидки.

Офлайн

Цена на сайте может отличаться от цены в магазинах сети. Внешний вид книги может отличаться от изображения на сайте.

В наличии в 1 магазине. Смотреть на карте

Цена на сайте может отличаться от цены в магазинах сети. Внешний вид книги может отличаться от изображения на сайте.

Парадоксальная реализация эффекта Мёссбауэра в конечном состоянии /3*-распада в уникальной системе «22/Уа-газообразный неон (~ 9 % 22 Ne)» определённо свидетельствует о двузначной (±) твердотельной (ячеистой) структуре и стохастической динамике физического вакуума, природа которого едина: тёмная энергия в дальнем Космосе и тёмная материя (атом дальнодействия/АДД с ядром АДД) вблизи достаточно массивных тел.
О становлении Проекта новой (дополнительной) (?Й/сА-физики «снаружи» светового конуса (расширение Стандартной Модели) вместо контрпродуктивной феноменологии «тахион» с включением в Теорию Всего (i+-ортопозитрония, как аналоговой формализации статуса физического наблюдателя.
Это обосновывает реализацию «мирового эфира», как физического вакуума, и восходит к интуиции Д. И. Менделеева/1905 — триада «вещество (материя»), сила {энергия), дух» (сознание), — без конфликта с результатами экспериментов типа Майкельсона — Морли и в согласии с логикой и теорией относительности (СТО и ОТО) А. Эйнштейна и квантовой теорией поля.
Механизм обоснования природы сознания («дух» к «мировому эфиру», по Менделееву) означает также путь к принципиально новым, неразрушающим технологиям на фундаментальной базе взаимодействия тёмной материи с веществом (материей).

Описание

Характеристики

Парадоксальная реализация эффекта Мёссбауэра в конечном состоянии /3*-распада в уникальной системе «22/Уа-газообразный неон (~ 9 % 22 Ne)» определённо свидетельствует о двузначной (±) твердотельной (ячеистой) структуре и стохастической динамике физического вакуума, природа которого едина: тёмная энергия в дальнем Космосе и тёмная материя (атом дальнодействия/АДД с ядром АДД) вблизи достаточно массивных тел.
О становлении Проекта новой (дополнительной) (?Й/сА-физики «снаружи» светового конуса (расширение Стандартной Модели) вместо контрпродуктивной феноменологии «тахион» с включением в Теорию Всего (i+-ортопозитрония, как аналоговой формализации статуса физического наблюдателя.
Это обосновывает реализацию «мирового эфира», как физического вакуума, и восходит к интуиции Д. И. Менделеева/1905 — триада «вещество (материя»), сила {энергия), дух» (сознание), — без конфликта с результатами экспериментов типа Майкельсона — Морли и в согласии с логикой и теорией относительности (СТО и ОТО) А. Эйнштейна и квантовой теорией поля.
Механизм обоснования природы сознания («дух» к «мировому эфиру», по Менделееву) означает также путь к принципиально новым, неразрушающим технологиям на фундаментальной базе взаимодействия тёмной материи с веществом (материей).

Нестор-История СПб

На товар пока нет отзывов

Поделитесь своим мнением раньше всех

Как получить бонусы за отзыв о товаре

1

Сделайте заказ в интернет-магазине

2

Напишите развёрнутый отзыв от 300 символов только на то, что вы купили

3

Дождитесь, пока отзыв опубликуют.

Если он окажется среди первых десяти, вы получите 30 бонусов на Карту Любимого Покупателя. Можно писать неограниченное количество отзывов к разным покупкам – мы начислим бонусы за каждый, опубликованный в первой десятке.

Правила начисления бонусов

Если он окажется среди первых десяти, вы получите 30 бонусов на Карту Любимого Покупателя. Можно писать неограниченное количество отзывов к разным покупкам – мы начислим бонусы за каждый, опубликованный в первой десятке.

Правила начисления бонусов

Книга «»Мировой эфир» и темная энергия/темная материя: логика А. Эйнштейна и интуиция Д.И. Менделеева» есть в наличии в интернет-магазине «Читай-город» по привлекательной цене. Если вы находитесь в Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Казани, Екатеринбурге, Ростове-на-Дону или любом другом регионе России, вы можете оформить заказ на книгу Борис Левин «»Мировой эфир» и темная энергия/темная материя: логика А. Эйнштейна и интуиция Д.И. Менделеева» и выбрать удобный способ его получения: самовывоз, доставка курьером или отправка почтой. Чтобы покупать книги вам было ещё приятнее, мы регулярно проводим акции и конкурсы.

Вечные поиски эфира

Один из самых важных научных экспериментов всех времен потерпел полную неудачу.

В 1887 году Альберт Майкельсон и Эдвард Морли создали свой проект в подвале общежития университета в Кливленде, штат Огайо. Идея заключалась в том, чтобы отражать световые лучи от зеркал в разных направлениях и измерять их скорость. Двое исследователей думали, что их долгожданный результат — обнаружение света, движущегося с разной скоростью, — поможет доказать существование эфира.

Иногда нужно потерпеть неудачу, чтобы двигаться вперед.

Эфир был невидимым материалом, который, как считалось, пронизывал все пустое пространство во вселенной, и использовался известными мыслителями от Аристотеля до Исаака Ньютона для объяснения тайн мира природы. Широко разрекламированный эксперимент Майкельсона-Морли, поскольку событие 1887 года вошло в историю, был направлен на обнаружение существования этого не поддающегося обнаружению вещества.

Вместо этого ничего не найдено.

Эксперимент провалился, как неудача, положившая конец теории, господствовавшей в физике на протяжении 2000 лет. Но последствия эксперимента Майкельсона-Морли привели к идее универсальной скорости света, вдохновили Эйнштейна на прорывы в области теории относительности и открыли дверь во многие области современной физики. Иногда требуется неудача, чтобы двигаться вперед.

Материя богов

Бюст Аристотеля.

Wikimedia Commons / Public Domain

Эфир значил многое для многих людей. Древние греки считали эфир богом света и пятым элементом вселенной. Для средневековых алхимиков это был легендарный философский камень, который мог превращать свинец в золото и продлевать жизнь. Столетия спустя ученые раннего Нового времени, такие как Рене Декарт и Никола Тесла, все еще указывали на эфир для объяснения фундаментальных природных явлений, таких как гравитация и свет. Однако эфира не существует и никогда не существовало. Возможно, это самая устойчивая воображаемая концепция в истории науки.

Эфир был изобретен древними. В греческой мифологии он описывал чистый воздух, которым боги дышали на небесах, в отличие от обычного воздуха, которым дышали смертные на Земле.

Слово «эфир» происходит от греческого aithêr , что означает «верхний воздух». Греческая мифология описывала чистый воздух, которым боги дышали на небесах, в отличие от обычного воздуха, которым дышали смертные на Земле, и пошла дальше этого. Эфир также был греческим богом, одним из первенцев пантеона, изначальным богом света и неба. Этот яркий, божественный эфир был классической философской версией нашей верхней атмосферы. В платоновской теории космоса он пишет, что существуют разные виды воздуха, и «самая яркая часть называется эфиром».

Эфир из Пергамского музея (Берлин)

Карлос Гонсалес / Wikimedia Commons

В 4 веке до нашей эры Аристотель привнес эту концепцию небесного воздуха в мир физики. Его философия рассматривала эфир как пятый элемент после земли, воздуха, огня и воды. Он считал, что четыре земных элемента изменчивы и преходящи, но планеты и звезды вечны и, следовательно, должны состоять из другой субстанции, превосходящей четыре земных. Он назвал это эфиром.

Столетия спустя классический пятый элемент вдохновит еще одну эпическую, но влиятельную научную ошибку: алхимию.

Поваренная книга алхимика

Алхимик, в поисках философского камня, обнаруживает фосфор и молится об успешном завершении своей операции, как это было принято древними химическими астрологами, Джозефом Райтом из Дерби, сейчас находится в музее и художественной галерее Дерби, Дерби, Великобритания

Музей и художественная галерея Дерби

Алхимия, магическая средневековая прото-наука, вошла в моду в западном мире в 12-м и 13-м веках, когда тексты греческих и арабских философов были переведены на латынь, и европейские ученые наконец пронюхали об этих древних идеях.

Алхимики стряхнули пыль с античной концепции эфира и придали ей новый смысл. Для них оно описывало самую первозданную и совершенную сущность, найденную в природе, которую они называли «квинтэссенцией». Они тоже видели квинтэссенцию (названную так от латинской фразы qüinta essentia, , что означает «пятая сущность») как божественное, но считалось, что его можно найти как на Земле, так и на небесах. Во всех вещах, будь то животные, растения или минералы, была скрыта частица божественной сущности. Хитрость заключалась в том, чтобы освободить его.

Аристотель считал, что четыре физических элемента изменчивы, и алхимики подхватили эту идею и следовали ей. Основное убеждение заключалось в том, что металлы были живыми и растущими и могли превращаться в другие вещества. Все металлы состояли из четырех элементов, но находились на разных стадиях зрелости на пути к духовному совершенству.

Теория, таким образом, заключалась в том, что путем дистилляции вещества до его элементарной формы и создания идеального баланса и пропорций различных элементов можно очистить материю и преобразовать одно вещество в другое. Конечная цель состояла в том, чтобы превратить незрелые неблагородные металлы, такие как свинец, в высшие металлы, такие как золото, высвобождая их совершенное состояние или квинтэссенцию.

Но что именно было квинтэссенцией? Это зависит от того, какого алхимика вы спросите. Алхимия была скрытным и загадочным искусством с бесконечными интерпретациями. Для некоторых квинтэссенция была тонкой субстанцией, в той или иной степени присутствующей в каждом из четырех других элементов. Другие думали, что он содержит все остальные элементы в пределах это . Один из самых известных европейских алхимиков, швейцарский врач XVI века Филипп Ауреолус Парацельс, назвал эфирный элемент «веществом звезд и душ». Исаак Ньютон, страстный алхимик, описал его как «совершенный эликсир… наше золото… красное девственное молоко, самое ароматное и полезное». В сущности, это был чистый и совершенный дух, сокрытый во всех вещах — и химически, и духовно.

Философский камень

Гравюра на дереве с изображением Двенадцатого ключа легендарного Василия Валентина, символизирующего успешное изготовление Философского камня. 17 век.

Universal History Archive//Getty Images

Однако поиски золота алхимиками касались не только металлургии. В конце концов, это была христианская Европа, и цели алхимии были не только химическими, но и духовными. И металлы, и смертные могли бы стать более чистыми, высвободив ту частичку божественного духа, скрытую в природе. Очищение представляло людей, стремящихся усовершенствовать душу. Достижение золота было похоже на познание Бога.

Святым Граалем алхимии был легендарный философский камень, который был вовсе не камнем, а неуловимой субстанцией, которая могла изолировать чистую сущность материала и превращать ее во что-то другое, а именно в золото. В медицинских уголках алхимии он был также известен как эликсир жизни, универсальное лекарство, способное принести вечную жизнь. В некотором смысле Камень был физическим воплощением концепции совершенства или самой квинтэссенции. На самом деле его иногда называли lapis aethereus , на латыни «эфирный камень».

Он был также известен как эликсир жизни, универсальное лекарство, которое могло дать вечную жизнь.

Открытие этого волшебного вещества было величайшим достижением любого алхимика. Ньютон разработал секретный рецепт философского камня, хотя, как и большинство его работ по алхимии, он не был опубликован до его смерти. Ключевым ингредиентом его рецепта была ртуть, которая, вероятно, также была ключевым ингредиентом нервного срыва, который он перенес в 169 году.3 в свое время экспериментировал с токсичными химическими веществами.

Более приятным побочным эффектом поисков неуловимого камня стало случайное открытие фосфора, впервые полученного путем кипячения большого количества человеческой мочи. В 1669 году немецкий алхимик-любитель по имени Хенниг Бранд получил в свои руки рецепт превращения свинца в золото с помощью концентрированной мочи.

Брэнд каким-то образом собрал более 50 ведер золотой жидкости (как сообщается, он предпочитал мочу любителей пива) и после, вероятно, ужасного периода экспериментов в своей подвальной лаборатории получил яркую белую жидкость, которая могла загореться. при воздействии кислорода. Бранд был уверен, что нашел философский камень. Фактически, он открыл 15-й элемент в периодической таблице, который до сих пор используется в кончиках спичек. Он назвал его фосфором, что означает «несущий свет».

Эфир 2.0

Алхимия не пережила Эпоху Разума на Западе. К концу 18 века он превратился в современную область химии или же был отнесен к оккультизму. И все же теория эфира выстояла. В 17-м и 18-м веках мыслители стряхнули пыль, пересмотрели и вновь ввели понятие эфира в еще одной влиятельной, но в конечном итоге ошибочной попытке объяснить мир природы. Этот эфир 2.0 был тонкой невидимой субстанцией, которая существовала повсюду, заполняя «пустой» вакуум всего пространства.

Похожие истории

• 10 применений практически бесполезных химических элементов
• Все семь элементов получены из одной шведской шахты
• 10 самых гиковских элементов, когда-либо созданных в лаборатории

Когда он разработал свою механическую теорию гравитации, в 1644 году он Французский философ Рене Декарт (который думал, значит, он был) рассуждал, что пустое пространство вовсе не должно быть пустым и должно быть заполнено чем-то . Он считал, что что-то было эфиром. Он представил себе плотную текучую среду, состоящую из сталкивающихся частиц, которые могут передавать силы, в том числе загадочную силу гравитации. Его теория гласила, что когда объекты двигались через эфирную жидкость, смещенные частицы создавали вихри, которые выталкивали планеты на орбиту. Земля представляла собой огромный эфирный вихрь, вращающийся вокруг Солнца.

Механическая гравитация Декарта была не столько истинной научной теорией, сколько упражнением мысли. И хотя его идея о вихре была бы опровергнута, он заставил людей задуматься о механике Вселенной. В частности, он заставил Исаака Ньютона задуматься об этом как раз в тот момент, когда человек под апокрифической яблоней собирался изменить мир.

Исаак Ньютон

DEA / G. NIMATALLAH//Getty Images

Эфир играл важную роль в ранних теориях гравитации и света Ньютона в середине 1600-х годов. Он определял ее как упругую, невидимую, прочную и тонкую материю, которая существует повсюду в различных формах. «Это не единая однородная субстанция, — писал он, — но подобно тому, как воздух содержит водяные пары, так и эфир может содержать различные эфирные духи, способные производить явления электричества, магнетизма и тяготения».

В начале своей карьеры Ньютон описывал гравитацию как давление, создаваемое эфиром, текущим вниз к Земле. Но потом передумал, благодаря мучительному, оставшемуся без ответа вопросу: если механику гравитации объясняли частицами эфира, толкающими небесные тела к Земле, то что же толкало частицы эфира?

Вместо этого в своей монументальной книге 1687 года Principia Ньютон не стал заниматься эфиром. Он предположил, что силы притяжения и отталкивания действуют друг на друга на расстоянии, и математически доказал многие движения космоса. Но Ньютон признал, что не может объяснить вызывает гравитацию и, как известно, заявил, что не будет «притворяться гипотезой». Некоторые говорят, что он тихо предположил, что эфир что-то делает, но без каких-либо подтверждающих это экспериментов он не опубликовал теорию.

Когда вопрос об эфире и гравитации был отложен, внимание переключилось на природу света, и на сцену вышла еще одна теория эфира.

---

➡

То, что мы любим: Лучшие микроскопы для любого возраста

Передний бинокулярный стереомикроскоп AmScope SE306R-PZ-LED

$215 at Amazon

AmScope SE400-Z Professional Binocular Stereo Microscope

$236 at Amazon

SKYBASIC LCD Digital Microscope

$100 at Amazon

Andonstar Andonstar AD407 3D HDMI Soldering Digital Microscope

Now 37% Off

$200 на Amazon

---

Изобретен для плавания на планетах In

MirageC//Getty Images

В 18-м и 19-м веках, когда физики боролись со светом, велись споры о том, волна это или частица. (Каверзный вопрос — теперь мы знаем, что он обладает обоими свойствами. ) Ученые думали, что если бы свет был волной, то ему нужна была бы среда для прохождения. Волны, в конце концов, сами по себе не объекты, а эффекты движения субстанции, такой как воздух или вода. Итак, мысли снова обратились к эфиру.

Голландский ученый Христиан Гюйгенс впервые предложил «светоносный» или светонесущий эфир в качестве среды для распространения света. Это была популярная теория. Никола Тесла придерживался ее даже в 20-м веке, написав в 1938 году, что все попытки объяснить устройство Вселенной без признания существования светонесущего эфира тщетны.

Альберт Эйнштейн назвал это «очень сложным для физиков».

Но по мере того, как ученые узнавали больше об истинной природе света, свойства эфира становились все более магическими. Чтобы соответствовать законам физики, эфир должен быть жидким, чтобы заполнять все пространство, но также и достаточно твердым, чтобы поддерживать световые волны. Он существовал повсюду, но был невидимым, невесомым, необнаружимым и не влиял на физические объекты — почти как если бы его вообще не существовало.

И все же теория эфира пережила еще один крупный прорыв в понимании света. Шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл обнаружил, что электромагнитные волны распространяются со скоростью света, потому что на самом деле это одно и то же. Другими словами, радиоволны, рентгеновские лучи и видимый свет были частью одного и того же электромагнитного спектра. Ученые были в восторге: это означало, что разным видам волн не нужны были собственные эфиры, а все они путешествовали через один и тот же светоносный эфир.

Светоносный эфир укоренился в физике, даже когда эфиры прошлых лет считались заблуждениями, а теорий о природе эфира было предостаточно. Сам Максвелл резюмировал положение дел в своем определении эфира для Британской энциклопедии в 1878 году: наши тела к другому и так далее, пока все пространство не было заполнено три или четыре раза эфиром… Единственный уцелевший эфир — это тот, который был изобретен Гюйгенсом для объяснения распространения света».

А потом эфир умер в подвале.

Неудача, которой не было

Интерферометрическая установка Майкельсона и Морли, установленная на каменной плите, плавающей в кольцеобразном желобе ртути.

Public Domain / Case Western Reserve U.

Майкельсон и Морли предположили, что свет будет двигаться с разной скоростью, когда он движется в разных направлениях в эфире. Целью их знаменитого эксперимента, проведенного менее чем через десять лет после того, как Максвелл дал формальное определение эфира, было зафиксировать эффект «эфирного ветра», идею о том, что вращающаяся Земля, движущаяся сквозь эфир, должна создавать своего рода ветер и свет. лучи, проходящие через него, будут иметь измеримое сопротивление.

Конечно, никакой разницы в скорости они не обнаружили. Затем последовали эксперименты, позволяющие провести более точные измерения, но все с тем же нулевым результатом. После всех этих столетий казалось, что эфира в конце концов не существует, — смиренное открытие, которое Альберт Эйнштейн описал как «очень озадачивающее физиков». Казалось, что свет проходит через вакуум, а не через светящийся материал.

Сегодня мы принимаем этот факт как учебник науки. Однако в 19 веке это потребовало радикальной перестройки мышления. Ученые начали отказываться от теории эфира, и в результате была предложена альтернативная модель: специальная теория относительности Эйнштейна.

Истории, которые имеют значение

• Сколько материи во Вселенной?
• Подземный поиск темной материи
• В поисках недостающей фазы материи Эйнштейна

Теория относительности не опровергла эфир, но предоставила более простое объяснение, не требующее абсолютно вездесущей среды для движения света. Эйнштейн предположил, что свет распространяется в вакууме с постоянной скоростью и что все движется относительно всего остального. Эфир не был нужен в качестве фиксированной системы отсчета для Вселенной, потому что время и пространство были относительными, частью одного континуума. Пространство-время было новым эфиром.

В этом смысле эксперимент Майкельсона-Морли был вовсе не провалом, а поворотным моментом в том, как ученые рассматривали саму природу времени и пространства. Двадцать лет спустя Майкельсон стал первым американским ученым, получившим Нобелевскую премию по физике за разработку инструментов для точного измерения скорости света.

Вскоре после специальной теории относительности французский физик Луи де Бройль предложил еще одну революционную теорию. Он обнаружил, что частицы электрона также могут обладать свойствами волны, а материя в атомном масштабе имеет такую ​​же двойственную природу, как и свет. Эта новаторская гипотеза привела к теории квантовой механики, которая также не нуждалась в эфире.

Квантовая механика запечатала гроб. К концу 1920-х эфир был отброшен, архаичен. И все же не исчез.

Темный эфир?

Уильям Аттард Маккарти — McCarthy’s PhotoWorks//Getty Images

Термин «эфир» (или «эфир») живет на Западе как разговорное выражение, абстрактная идея неосязаемой пустоты. Некоторые традиционные культуры до сих пор считают эфир пятым элементом, и он играет важную роль в эзотерических мирах магии, мистицизма и сверхъестественного.

Совсем недавно дух эфира даже вернулся в дискуссию о космосе благодаря таинственным открытиям темной материи и темной энергии, неуловимой силы, которая, как считается, является причиной ускоряющегося расширения Вселенной. Нетрудно увидеть параллели между древним эфиром, которым заполняли пробелы в понимании, и этой новой невидимой, невесомой энергией. На самом деле форма темной энергии, предложенная физиками в 1980-х годах, была названа «квинтэссенцией» в честь пятого элемента древности.

Новая квинтэссенция была описана как пятая фундаментальная сила после четырех обычных сил природы, известных физике: гравитационного, электромагнитного, сильного и слабого ядерных взаимодействий. Темная материя и темная энергия не могут быть легко объяснены какими-либо известными физическими теориями, что заставляет ученых задуматься о том, существует ли другая, пока неизвестная сила. Можно также назвать это эфиром.

---

🎥 Смотрите сейчас:

Мэг Нил

Мэг — писательница и редактор, живущая в Бруклине. Она имела удовольствие изучать историю и технологии для Atlas Obscura, Motherboard и Gizmodo.

Стабильное циклирование высоковольтных литий-металлических аккумуляторов в эфирных электролитах

• Статья
• Опубликовано: 02 июля 2018 г.

• Шухун Цзяо ^{1,2 na1} ,
• Сяоди Рен ORCID: orcid.org/0000-0002-2025-7554 ^{1 na1} ,
• Жуйгуо Цао ^1,2 ,
• Марк Х. Энгельхард Orcid: Orcid.org/0000-0002-55443-0812 ³ ,
• Yuzi Liu ⁴ ,
• Dehong Hu ³ ,
• Donghai Mei ³ ,
• Donghai Mei ⁵ ,
• DONGHAI MEI ⁵ ,
• DONGHAI MEI ⁵ ,
• .
• Венгао Чжао ^1,6 ,
• Цюян Ли ¹ ,
• Нин Лю ^5,7 ,
• Брайан Д. Адамс ¹ ,
• Ченг Ма ² ,
• Цзюнь Лю ¹ ,
• Цзи-Гуан Чжан ORCID: orcid.org/0000-0001-7343-4609 ¹ и
• …
• У Сюй ORCID: orcid. org/0000-0002-2685-8684 ¹  

Энергия природы том 3 , страницы 739–746 (2018)Процитировать эту статью

• 21 тыс. обращений

• 571 Цитаты

• 16 Альтметрический

• Сведения о показателях

Предметы

• Энергетика и общество
• Энергоэффективность
• Энергетическая наука и технология
• Хранение энергии

Abstract

Ключом к обеспечению долговременной циклической стабильности высоковольтных литий-металлических батарей является разработка функциональных электролитов, устойчивых как к литиевым анодам, так и к высоким напряжениям (выше 4 В по сравнению с Li/Li ⁺ ) катоды. Из-за их ограниченной окислительной стабильности ( <4 В) простые эфиры до сих пор не использовались в высоковольтных батареях, несмотря на их превосходную восстановительную стабильность по отношению к металлическому литию по сравнению с обычными карбонатными электролитами. Здесь мы разрабатываем концентрированный электролит двойной соли/эфира, который вызывает образование стабильных межфазных слоев как на высоковольтном катоде LiNi _1/3 Mn _1/3 Co _1/3 O ₂ , так и на литий-металлический анод, таким образом реализуя сохранение емкости >90% в течение 300 циклов и ~ 80% в течение 500 циклов при напряжении отсечки заряда 4,3   В. Это исследование предлагает многообещающий подход к использованию электролитов на основе эфира для высоковольтных литий-металлических аккумуляторов.

Это предварительный просмотр содержимого подписки, доступ через ваше учреждение

Соответствующие статьи

Статьи открытого доступа со ссылками на эту статью.

• Адаптация ионной проводимости полимерного электролита для производства низкотемпературных рабочих квазиполностью твердотельных литий-металлических аккумуляторов

  • Чжо Ли
  • , Жуй Юй
  •  … Синь Го

  Связь с природой Открытый доступ 30 января 2023 г.

• Высокоэнтропийные жидкие электролиты для литиевых аккумуляторов

  • Киди Ван
  • , Чэнлун Чжао
  •  … Марникс Вейджмейкер

  Связь с природой Открытый доступ 27 января 2023 г.

• Разработка электролитов путем фторирования эфирным растворителем для разработки стабильных неводных литий-металлических батарей

  • Ян Чжао
  • , Тяньхун Чжоу
  •  … Али Коскун

  Связь с природой Открытый доступ 18 января 2023 г.

Варианты доступа

Подписаться на журнал

Получить полный доступ к журналу на 1 год

118,99 €

всего 9,92 € за выпуск

Подписаться

Расчет налогов будет завершен во время оформления заказа.

Купить статью

Получите ограниченный по времени или полный доступ к статье на ReadCube.

32,00 $

Купить

Все цены указаны без учета стоимости.

Рис. 1: Электрохимическое поведение различных эфирных электролитов в батареях Li||NMC и на Pt-электроде. Рис. 2: Характеристика компонентов CEI на зацикленных электродах NMC с помощью XPS. Рис. 3: ПЭМ-характеристика катодов NMC. Рис. 4: СЭМ-характеристика циклированных литиевых анодов. Рис. 5: XPS-характеристика компонентов SEI на закаленных литиевых анодах.

Ссылки

1. Сюй, К. Электролиты и промежуточные фазы в литий-ионных батареях и не только. Хим. Ред. 114 , 11503–11618 (2014).

   Артикул Google Scholar

2. «>

   Сюй, В. и др. Литий-металлические аноды для аккумуляторных батарей. Энергетика Окружающая среда. науч. 7 , 513–537 (2014).

   Артикул Google Scholar

3. Cheng, X.B., Zhang, R., Zhao, C.Z. & Zhang, Q. На пути к безопасному литий-металлическому аноду в перезаряжаемых батареях: обзор. Хим. Ред. 117 , 10403–10473 (2017).

   Артикул Google Scholar

4. Zheng, G. et al. Взаимосвязанные полые углеродные наносферы для стабильных литий-металлических анодов. Нац. Нанотех. 9 , 618–623 (2014).

   Артикул Google Scholar

5. Лин Д., Лю Ю. и Цуй Ю. Восстановление металлического литиевого анода для высокоэнергетических батарей. Нац. Нанотех. 12 , 194–206 (2017).

   Артикул Google Scholar

6. «>

   Zheng, J.M. et al. Добавка электролита обеспечивает быструю зарядку и стабильное циклирование литий-металлических аккумуляторов. Нац. Энергия 2 , 17012 (2017).

   Артикул Google Scholar

7. Сюй, К. Неводные жидкие электролиты для аккумуляторных батарей на основе лития. Хим. Ред. 104 , 4303–4418 (2004 г.).

   Артикул Google Scholar

8. Pistoia, G. Неводные батареи с LiClO ₄ – этиленкарбонат в качестве электролита. Дж. Электрохим. соц. 118 , 153–158 (1971).

   Артикул Google Scholar

9. Дин, Ф. и др. Влияние карбонатных растворителей и солей лития на морфологию и кулоновскую эффективность литиевого электрода. Дж. Электрохим. соц. 160 , A1894–A1901 (2013 г.).

   Артикул Google Scholar

10. Аурбах Д., Зиниград Э., Коэн Ю. и Теллер Х. Краткий обзор механизмов отказа анодов из металлического лития и литированного графита в растворах жидких электролитов. Твердотельный ион. 148 , 405–416 (2002).

    Артикул Google Scholar

11. Basile, A., Bhatt, A.I. & O’Mullane, A.P. Стабилизация металлического лития с использованием ионных жидкостей для долгоживущих батарей. Нац. коммун. 7 , 11794 (2016).

    Артикул Google Scholar

12. Girard, G. M. A. et al. Роль концентрации Li и слоя SEI в обеспечении высокоэффективных металлических литий-электродов с использованием ионной жидкости бис(фторсульфонил)имида фосфония. J. Phys. хим. C 121 , 21087–21095 (2017).

    Артикул Google Scholar

13. «>

    Croce, F., Appetecchi, G.B., Persi, L. & Scrosati, B. Нанокомпозитные полимерные электролиты для литиевых батарей. Природа 394 , 456–458 (1998).

    Артикул Google Scholar

14. Като Ю. и др. Мощные полностью твердотельные аккумуляторы с использованием сульфидных суперионных проводников. Нац. Энергия 1 , 16030 (2016).

    Артикул Google Scholar

15. Miao, R. et al. Новый электролит на основе эфира для бездендритных аккумуляторов на основе литий-металла. науч. Респ. 6 , 21771 (2016).

    Артикул Google Scholar

16. Парк, М. С. и др. Литий-металлический анод с высокой степенью обратимости. науч. Респ. 4 , 3815 (2014).

    Артикул Google Scholar

17. «>

    Гофер, Ю., Бен-Цион, М. и Аурбах, Д. Растворы LiAsF ₆ в 1,3-диоксолане для вторичных литиевых батарей. J. Power Sources 39 , 163–178 (1992).

    Артикул Google Scholar

18. Аурбах Д., Забан А., Гофер Ю., Абрамсон О. и Бен-Цион М. Исследования литиевых анодов в электролитной системе 2Me-THF/THF/Me-Furan/LiAsF ₆ . Дж. Электрохим. соц. 142 , 687–696 (1995).

    Артикул Google Scholar

19. Хаяши К., Немото Ю., Тобисима С.-И. и Ямаки, Дж.-И. Смешанный электролит-растворитель для высоковольтных литий-металлических вторичных элементов. Электрохим. Acta 44 , 2337–2344 (1999).

    Артикул Google Scholar

20. Jang, D.H. & Oh, S.M. Влияние электролита на растворение шпинели и потери катодной емкости в 4 V Li/Li _x Mn ₂ O ₄ аккумуляторы. Дж. Электрохим. соц. 144 , 3342–3348 (1997).

    Артикул Google Scholar

21. Yamada, Y. & Yamada, A. Review — Сверхконцентрированные электролиты для литиевых аккумуляторов. Дж. Электрохим. соц. 162 , А2406–А2423 (2015).

    Артикул Google Scholar

22. Цянь, Дж. и др. Высокая скорость и стабильное циклирование металлического литиевого анода. Нац. коммун. 6 , 6362 (2015).

    Артикул Google Scholar

23. Miao, R. et al. Новый раствор электролита на основе двойных солей для бездендритных аккумуляторов на основе литий-металла с высокой обратимостью циклов. J. Источники питания 271 , 291–297 (2014).

    Артикул Google Scholar

24. «>

    Йошида, К. и др. Повышение окислительной стабильности и механизм переноса заряда в эквимолярных комплексах глимел-литиевой соли. Дж. Ам. хим. соц. 133 , 13121–13129 (2011).

    Артикул Google Scholar

25. Фанг, З. и др. Новый концентрированный электролит на основе эфира Li[(FSO ₂ )(n-C ₄ F ₉ SO ₂ )N] для превосходной стабильности металлического литиевого анода. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 9 , 4282–4289 (2017).

    Артикул Google Scholar

26. Лю Б. и др. Повышенная циклическая стабильность перезаряжаемых Li–O ₂ аккумуляторов с использованием высококонцентрированных электролитов. Доп. Функц. Матер. 26 , 605–613 (2016).

    Артикул Google Scholar

27. «>

    Мацумото, К. и др. Подавление коррозии алюминия с помощью электролита LiTFSI высокой концентрации. J. Power Sources 231 , 234–238 (2013).

    Артикул Google Scholar

28. Ху, М., Вэй, Дж., Син, Л. и Чжоу, З. Влияние добавки дифтор(оксалата)бората лития (LiDFOB) на характеристики высоковольтных литий-ионных аккумуляторов. J. Appl. Электрохим. 42 , 291–296 (2012).

    Артикул Google Scholar

29. Чен, К.-Х. и другие. Мертвый литий: влияние массового переноса на напряжение, емкость и выход из строя анодов из металлического лития. Дж. Матер. хим. А 5 , 11671–11681 (2017).

    Артикул Google Scholar

30. Адамс, Б.Д., Чжэн, Дж., Рен, X., Сюй, В. и Чжан, Дж.-Г. Точное определение кулоновской эффективности для литий-металлических анодов и литий-металлических батарей. Доп. Энергия Матер. 8 , 1702097 (2018).

    Артикул Google Scholar

31. Li, X. et al. Влияние смесей двойной соли имида-ортобората в органических карбонатных электролитах на стабильность литий-металлических аккумуляторов. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 10 , 2469–2479 (2018).

    Артикул Google Scholar

32. Schedlbauer, T. et al. Дифтор(оксалато)борат лития: многообещающая соль для вторичных батарей на основе металлического лития? Электрохим. Acta 92 , 102–107 (2013).

    Артикул Google Scholar

33. Zheng, J. et al. Подавленная экстракция кислорода и разложение катодов LiNi _x Mn _y Co _z O ₂ при высоких напряжениях отсечки заряда. Нано рез. 10 , 4221–4231 (2017).

    Артикул Google Scholar

34. Дин Ф. и др. Влияние карбонатных растворителей и солей лития на морфологию и кулоновскую эффективность литиевого электрода. Дж. Электрохим. соц. 160 , A1894–A1901 (2013 г.).

    Артикул Google Scholar

35. Frisch, M.J. et al. Gaussian09 Редакция D.01. (Gaussian Inc., Уоллингфорд, Коннектикут, 2009 г.).

36. Бойз, С. Ф. и Бернарди, Ф. Расчет малых молекулярных взаимодействий по разности отдельных полных энергий. Некоторые процедуры с уменьшенными ошибками. Мол. физ. 19 , 553–566 (1970).

    Артикул Google Scholar

37. Ли, К., Ян, В. и Парр, Р. Г. Преобразование формулы корреляционной энергии Колле-Сальветти в функционал электронной плотности. Физ. Rev. B 37 , 785–789 (1988).

    Артикул Google Scholar

Ссылки на скачивание

Благодарности

Эта работа была поддержана помощником секретаря по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии, Управление транспортных технологий Министерства энергетики США (DOE) в рамках программы Advanced Battery Materials Research (BMR) (Battery500 Consortium) по контракту №. DE-AC02-05Ch21231. SEM, EDX, XRD, XPS и вычислительные расчеты проводились в Лаборатории молекулярных наук об окружающей среде Уильяма Р. Уайли (EMSL), национальном научном пользовательском центре, спонсируемом Управлением биологических и экологических исследований Министерства энергетики и расположенном в PNNL. PNNL управляется Battelle для Министерства энергетики по контракту DE-AC05-76RLO1830. Соль LiDFOB была произведена в Исследовательском центре материаловедения Министерства энергетики США (MERF) и предоставлена ​​К. З. Пупеком и Т. Л. Двиниэлем из ANL. Электрод NMC442 был изготовлен Центром анализа, моделирования и прототипирования клеток (CAMP) и предоставлен Б. Дж. Ползином из ANL. Объекты MERF и CAMP полностью поддерживаются Программой автомобильных технологий Министерства энергетики США в рамках основного финансирования Программы прикладных исследований аккумуляторов (ABR) для транспорта. Эта работа была выполнена, частично, в Центре наноразмерных материалов, Учреждении для пользователей Управления науки Министерства энергетики США, и при поддержке Управления науки Министерства энергетики США по контракту №. DE-AC02-06Ch21357.

Информация об авторе

Примечания автора

1. Эти авторы внесли равный вклад: Shuhong Jiao, Xiaodi Ren.

Авторы и филиалы

1. Управление по энергетике и окружающей среде, Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория, Ричленд, Вашингтон, США

   Шухун Цзяо, Сяоди Рен, Жуйгуо Цао, Цзяньмин Лиян Дэн, Бэнгу Чжао, Adams, Jun Liu, Ji-Guang Zhang & Wu Xu

2. Факультет материаловедения и инженерии, Университет науки и технологий Китая, Хэфэй, Китай

   Shuhong Jiao, Ruiguo Cao & Cheng Ma

3. Лаборатория молекулярных исследований окружающей среды, Pacific Northwest National Laboratory, Richland, WA, United States

   Mark H. Engelhard и Dehong Hu

4. National Center for Nanoscales Лаборатория, Аргонн, Иллинойс, США

   Юзи Лю

5. Физическое и вычислительное управление, Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория, Ричленд, Вашингтон, США

   Donghai Mei & Ning Liu

6. Школа энергетических исследований Сямыньского университета, Сямэнь, Китай

   Венгао Чжао

7. Государственная ключевая лаборатория разработки химических ресурсов, Пекинский химико-технологический университет, Пекин, Китай 3 Нин Liu

Авторы

1. Shuhong Jiao

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

2. Xiaodi Ren

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

3. Ruiguo Cao

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

4. Mark H. Engelhard

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

5. Yuzi Liu

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

6. Dehong Hu

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

7. Donghai Mei

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

8. Jianming Zheng

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

9. Wengao Zhao

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

10. Qiuyan Li

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

11. Ning Liu

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

12. Брайан Д. Адамс

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

13. Cheng Ma

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

14. Jun Liu

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

15. Цзи-Гуан Чжан

    Посмотреть публикации автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

16. Wu Xu

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

Contributions

W.X. и Ж.-Г.З. предложил исследование. WX, SJ, XR и Р.К. проектировал эксперименты. С.Дж. и X.Р. в равной мере внесли свой вклад в эту работу. С.Дж. и X.Р. выполнил электрохимические измерения при содействии Р.К. Х.Р., Р.К. и Дж. З. провели наблюдения с помощью SEM и EDX. M.H.E. выполнил XPS-измерения. Ю.Л. провели ТЭМ-характеристики. Д.Х. провел ИК-измерения. В.З. помог с рентгенографией. Р.К. и Ж.-Г.З. участие в анализе данных и обсуждении. Д.М. и Н.Л. выполнили молекулярно-динамические расчеты. К.Л. подготовили электроды NMC. БДА помог с расчетом Li CE ​​с литий-фольгой толщиной 50 мкм. СМ. проанализировали результаты ТЭМ. С.Дж., С.Р. и У.К. подготовил эту рукопись с участием всех других соавторов.

Авторы переписки

Переписка с Цзи-Гуан Чжан или У Сюй.

Заявление об этике

Конкурирующие интересы

Авторы не заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Дополнительная информация

Примечание издателя: Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

Дополнительная информация

Дополнительная информация

Дополнительные рисунки 1–21, дополнительные таблицы 1–4, дополнительные ссылки

Права и разрешения

Перепечатка и разрешения

Об этой статье

Адаптация ионной проводимости полимерного электролита для производства низкотемпературных рабочих квазиполностью твердотельных литий-металлических аккумуляторов

• Чжо Ли
• Жуй Юй
• Синь Го

Nature Communications (2023)

Разработка электролитов путем фторирования эфирным растворителем для разработки стабильных неводных литий-металлических батарей

• Ян Чжао
• Тяньхун Чжоу
• Али Коскун

Nature Communications (2023)

Высокоэнтропийные жидкие электролиты для литиевых аккумуляторов

• Киди Ван
• Чэнлун Чжао
• Марникс Вейджмейкер

Nature Communications (2023)

Усовершенствованный сепаратор толщиной 9 микрон для 350 Втч/кг литий-металлического перезаряжаемого мешочного элемента.