Впрочем, сочинителей было несколько, и каждый из них полагал за аксиому, что остальные должны подстраиваться под него. В результате этой нешуточной подковёрной борьбы появилась на свет шуточная зонная теория твёрдого тела — которая, как договорились считать в высоконаучных кругах, объясняет хорошую электропроводность металлов. А шуточная она потому, что основана на т.н. «одноэлектронном приближении» — согласно которому, каждый электрон из газа свободных электронов взаимодействует только с ионами решётки, а остальных свободных электронов как бы нет. Очень они мешают теоретикам, эти остальные свободные электроны: если считать, что их там набирается на целый «электронный газ», то хорошей электропроводности у металлов не бывать. Другое дело — структура кристаллической решётки металла: тут, мол, без электронного газа — никак. Вы уж, дяденьки, определитесь! И, потом: не стыдно вам на электронный газ лишнее наговаривать? Он, конечно, вместе с ионами мог бы обеспечить квазинейтральность, как в облаке плазмы, но каким это образом он мог бы обеспечить жёсткую кристаллическую структуру? Вон, в той же плазме — почему там нет жёстких кристаллических структур? Высокая температура мешает, что ли? Вот незадача… а охладишь плазму, так электроны с ионами прорекомбинируют, и от электронного газа кукиш останется… Ну, до чего же нелепо Природа устроена — совсем не так, как теоретикам нужно!
«Тем хуже для Природы!» — подбадривали себя теоретики. Заладили: «в металлах электронный газ, электронный газ…» Сейчас мы покажем, какой там «электронный газ». Помните мультик про козлёнка, который умел считать до десяти? Ну, вот. В справочниках даны плотности металлов и их атомные массы. Этих данных достаточно, чтобы рассчитать средние расстояния между атомами в металлических кристаллах. А ещё в справочниках даны экспериментальные значения радиусов атомов металлов. Остаётся применить метод пристального вглядывания — и убедиться в том, что в металлах средние междуатомные расстояния близки к величине удвоенного атомного радиуса. Вот те раз! Это означает, что кристаллическая решётка металла формируется при непременном участии самых внешних атомарных электронов! Т.е. эти электроны конкретно входят в состав атомов, а не в состав электронного газа!
Дорогой читатель, заметьте: мы не говорим, что свободных электронов в металлах совсем нет. Они есть, но… короче, их очень мало. Мы даже можем сказать — насколько очень. А помогут нам в этом те самые Толмен и Стюарт, которые изящненько доказали, что свободные электроны в металлах таки есть. Хорошенько заэкранировавшись от магнитного поля Земли, они намотали на катушку длинную и тонкую медную проволоку, концы которой присоединили к гальванометру. Катушку с проволокой приводили в быстрое вращение, а потом — хряп! — резко останавливали. И гальванометр регистрировал слабый импульс тока. Деваться некуда: этот импульс тока давали заряженные частицы, двигавшиеся в проволоке по инерции после остановки вращения. А что это за частицы? Извольте: во-первых, направление импульса тока указывало на отрицательный заряд этих частиц. Во-вторых, рассчитывался их удельный заряд — он оказался таким же, как и у частичек катодных лучей. Ну, тогда однозначно, это электроны! Причём — свободные, если они там ухитряются двигаться по инерции. Всё? Нет, не всё. Ещё можно было рассчитать и количество этих свободных электронов — но Толмен и Стюарт об этом умолчали. Может, неспроста? Ведь из их данных получается, что в меди — одном из лучших проводников — один свободный электрон приходится не на десять атомов, не на сотню их и даже не на тысячу, а на полтора-два миллиона! «Беда, беда, конец концепции газа свободных электронов!»