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有人会问：你既然严厉地批评了量子理论，那么你能不能用非量子观点解释一下各种元素的光谱结构？我不能，也没有必要做这样的解释。科学的主要任务是发现、掌握和运用自然规律，而不应当在“解释”上大做文章。相对论和量子论是靠“解释”起家的，难道我们要沿着这条泥泞的道路走下去而不能自拔吗？ 当本生和基尔霍夫发现了光谱分析能确定各种元素以后，他们首先要做的是把已知物质拿来，在火上烧一烧，把光谱线记录下来，编织一张各种元素的光谱线的表，以后只要根据这张表，便能确定某种元素了。他们没有力图去解释为什么钠的光谱线是黄的、铜的光谱线是绿的，等等。事实上，有些现象根本解释不清楚。例如，氦有一条黄色的光谱线，钠有两条相隔一定距离的黄色光谱线。氦的原子核由两个质子和两个中子组成，核外围绕着两个电子；钠的原子核由11个质子和12个中子组成，周围11个电子分成2、8、1分别在三个层面上绕核旋转。钠比氦只多了一条光谱线，而原子结构却复杂了许多，这是任何理论都解释不了的。 初闻玻尔的电子轨道分能级的观点，有一种耳目一新的感觉。玻尔把最靠近原子核的轨道称为轨道1，能级最低，向外依次是2 、3 、4 轨道，能量也一级一级地提高。根据这种分级标准，人们很清楚地看出，电子从轨道 4 跃迁到轨道1 所释放的能量比从轨道3 跃迁到轨道2所释放的能量高（4-1 ＞ 3-2）。相反，轨道编号相减的差为负数，则表示吸收能量。设计虽然精妙，但仔细分析起来，问题也就来了。 大家知道，在太阳系中，行星为了克服太阳的引力，在各自的轨道上飞奔，才不至于坠落到太阳中去。地球要跑 30千米/秒；离太阳最近的水星，要跑48千米/秒；最远的冥王星，可以优哉游哉地在轨道上“散步”，行走速度只要4.7千米/秒。在原子内，情形也是如此。代替万有引力的电磁力也是与距离的平方成反比。跑得快的电子能量高呢，还是跑得慢的电子能量高？这个问题大家都能回答。假如一个电子要从轨道 4 跃迁到轨道 3 ，必须增加速度。从理论上说，外界必须给它一个推力，也就是说这个电子吸收了能量。而根据玻尔的理论，电子从轨道 4 跃迁到轨道 3 要释放能量。 实验证明，对于同一族元素来说，要移去外层的一个电子，所需的能量随着原子量的增加而减少。例如，移去氩原子外层的电子比移去氖原子外层的电子容易些。也就是说，移去第三层上的电子比移去第二层上的电子容易。由此可以得出结论，第二层电子的“力气”（能量）大，赖着不走，要付出更大气力才能把它赶走。如果真要给电子轨道分能级的话，那么里面一条轨道能级最高，向外依次递减。 碳原子有6个电子绕核运行：轨道1有2个电子，轨道2有4个电子。现在要让它释放能量，即燃烧。请问，这6个电子该如何“跃迁”？难道它们要跃迁到原子核中去不成？根据玻尔的理论，电子必须首先吸收外界的能量从低能级跃迁到高能级。如何才能使碳吸收能量？放在阳光下曝晒是最简便的方法。于是，我们就得到一个荒谬的结论：煤炭从地下开采出来以后经过曝晒才能燃烧，否则由于电子没有跃迁的余地而不能释放能量。 领袖的影响是不容低估的。玻尔，作为量子力学的领军人物，一开始就错误地把元素的光谱线和电子的运动轨迹联系起来，以至于他的“将士们”脑筋不转弯地朝这一方向走下去，结果形成了一套脱离实际的庞杂的体系。 我认为，我们观察到的谱线是带电的原子核在平衡位置附近作简谐振动而发出的，光谱线的特征与质子数和它们的排列状况有关。接着，就来讨论一下原子核的模型，即中子和质子在核内是如何排列的。 随着新现象、新事实的发现，先后出现过费米的气体模型、玻尔的液滴模型、壳层模型等等。每种模型的提出者都有自己的思路。下面只介绍被人们看好的壳层模型。 原子核的壳层模型是美籍德国科学家梅耶夫人和德国科学家詹森各自独立提出的。梅耶夫人在研究元素和同位素的丰度时，注意到核内的质子数或中子数是2、8、20、28、50、82、 126时，这种原子核就特别稳定。例如：氦的质子数和中子数都是2；氧的质子数和中子数都是8，要从这两种原子核中取出一粒质子或中子要比从邻近的原子核中取出一粒质子或中子，需要大得多的能量。 （钙）有5种同位素，在周期表这一段元素中，再也找不出含那么多同位素的别的元素。 还有许多观测得到的事实都证明，核子数只要符合以上7个数中的一个时，这种原子核就特别稳定。当时人们不知道这种稳定性的原因，就把这些数目叫做“幻数”。 大家知道，惰性气体特别稳定，这与它们的电子壳层都排满电子密切相关。这些惰性气体的电子数分别等于2、10、18、36、54、86。梅耶夫人想，原子核的7个幻数是不是对应于电子壳层结构中6个神奇数字？于是梅耶夫人提出原子核的壳层模型。核子填充在各个壳层中，幻数就代表与下一个壳层截然分开的完整壳层所能填充的核子数。当外面壳层被核子填满时，该核就比较稳定。 梅耶夫人认为，核子是运动的，就像自身旋转的舞蹈演员不停地绕舞台中心转。当核子的自旋方向与它绕原子核中心旋转的方向相同或相反时，核子的能量是不同的。考虑了核子自旋与轨道耦合以后的中心力场，可以在理论上重现所有的幻数。 综上所述，梅耶夫人给我们描绘的原子核像一只只大小不等、可以层层剥落的洋葱头，其依据有两条：幻核特别稳定，原子核壳层与电子壳层结构具有可比性。不过，不同的思路可以得出完全不同的原子核模型。 下面，根据我的思路提出一个原子核模型，请专家和读者朋友们多多指教。 我的模型有两条依据：第一条叫质子不相邻原理，第二条叫中子必须和质子相邻原理。下面分别叙述。 元素周期表中第1号元素氢~1的核，其质量数为 1 ，第2号元素氦，其核的质量数马上跳到 4 ，为什么没有 这种同位素呢？如果有的话，它的质子和中子有 3 种排列方法。 图中左边两种结合方法是不可能的，因为左右两端的核子只有一个接触点，这种原子核是不稳定的。但是右边的那种结合为什么不可能呢？按理说，三角架比四边形框架更牢固。我想，这是因为两个质子紧紧挨着，同性电荷相斥，他们的斥力与距离的平方成反比，原子核“忍受”不了巨大的斥力。这就是“质子不相邻原理”。根据这一原理， 中的核子三种排列方法中，左边和中间的排列方法显然不可能，因为质子相邻会产生巨大的斥力。因
第二条叫做“中子必须和质子相邻原理”。 自然界不存在纯中子态物质。用α射线轰击铍产生的中子，只能“存活”10多分钟便放出一个电子而蜕变成质子。中子只存在原子核中，当时我想，原子核周围也许有一层“膜”，它能阻止中子蜕变。如果这一想法是对的，那么中子在核中应多多益善。但事实并非如此。 用中子轰击铝，发生如下反应： 钠的同位素 很不稳定，很快，它就蜕变成稳定的镁。为什么原子核中出现了多余的中子会变得很不安定？这就是“中子必须和质子相邻原理”在起作用。 的原子核可以设想用如下方式组成。把氦核的模型平放在桌子上，然后把另一同相位的氦核旋转90°，叠在前一个氦核上，如此以往。叠完第5层时，质子和中子无一例外地交错排列着。这时，剩下的4个核子中有3个中子和1个质子，我们硬是把这些核子按上述规则交错叠在上层。结果我们发现，和上层唯一的质子对角的那个中子，三面相邻的也都是中子，没有质子和它相邻。于是这个中子就放出一个电子而蜕变成质子，使最上面一层也变成稳定的氦核，这就是 。 所有的复杂元素的原子核都可以按这两条原理把质子和中子像砖块一样叠起来。当然，还有一些细节要解决，比如，允许半个氦核叠在最上面一层。例如：氟是由4.5个氦核组成的，钠是由5.5个氦核组成的，铝是由6.5个氦核组成的，等等。由半个氦核组成的上层，通常不够稳定，因为它与下层之间只有两个支点，这时需要增加一个中子来加固它与下层之间的联系。锂、硼、氟、钠、铝等都是如此，唯独氮元素除外。氮核无需增加一个中子便能保持稳定，这使我百思不得其解。有一天突发灵感，如果把底层一个中子移到上层，问题不就解决了？因此氮原子中核子的排列是这样的：底层是两个对角排列的质子和一个中子，上面叠着两片氦核，最上层是两个对角排列的中子和一个质子。这种排列方法的好处是形成对称，即以第2层和第3层的交界处为中心，两边的核子数均为7，这种排法抗震能力强。氮核的最上层是个氚（超重氢）核，最下层是氦~3。这两种同位素在自然界是不能独立存在的，却同时出现在氮原子里，这就是氮的奇特之处。 为什么氦~3只能出现在氮核中而不能独立存在呢？这是因为在氮核中，底层的两个质子吸附在上层的中子上，这两个质子既分别有两个支点又拉开其半径0.83倍的距离。但在单独的氦~3中，情形不是如此。这两个条件只能满足一个：要么两个质子拉开一定距离而每个质子只有一个支点，要么3个核子各有两个支点而两个质子必须紧紧相邻。所以氦~3在宇宙中是不存在的。 当然，不能无限止地一层一层往上叠。电子壳层中有个神奇数字8，最外的壳层最多只允许有8个价电子。原子核中能否再现这个神奇数字？硫是由8个氦核交错相叠而成。跳过氯看氩， 是惰性气体，没有放射性。它由18个质子和22个中子组成。假如在硫的原子核上往上叠，第 9 层还没有问题。到了第 10层，4个中子共占一层，其中必有两个中子不能和质子相邻。当然这两个中子可以各来一次β衰变，但氩元素是很稳定的，应排除这种可能。由此可以断定，第 9 层是不存在的，必须重开一列。 不是从底部开始重开一列，因为这样违反了对称原理从而使原子核很不稳定。而是从中间第4层或第5层延伸出去。旁边两颗中子能加固两列之间的连接，另两颗中子搭在质子的一前一后，并和原先一列中的质子相邻，也起到加固的作用。上图就是氩原子核第4层的切面图。 在周期表中元素按原子序数，即核内的正电荷数由小到大排列，在绝大多数的情况下，后一号元素的原子量大于前一号元素的原子量。但也有特殊的，例如，排在前面的第18号元素氩比后一号元素钾的原子量大，这是为什么呢？ 硫原子核的第4层延伸出一个氦核就成了氩，延伸层片与完整列之间只有两个支点，因此必须加固和硫核的那一列的联系。当然只能用中子加固，如果用质子就会变成后氩元素，大多数氩原子用4个中子加固；极少数的氩原子只用2个中子加固，这就是氩~38。不存在氩~36这种同位素，因为没有连接中子的加固，单一延伸的α层片是无法黏附在硫核上的。在自然界中，氩~40占总量的99.6%。 钾原子核则是在延伸出的α层片上再加上一个质子和一个中子（0.5α），延伸列与完整列之间已有4个支点，不需要很多连接中子了。钾~39的另一个中子粘在延伸层片的下方，并和前一列的一个质子相邻。钾原子核的结构可写成： 8α+n +1.5α（α表示氦核， n 代表中子）这个式子表明，第一列和第二列之间有一颗中子来加强它们的连接。 再举第82号元素铅~207为例，其核结构可用下式表示： 8α+10 n+8α+10n+8α+10n+8α+10n+8α+3n+α 这个式子表明：铅~207的原子核由6列组成。前5列是完整的硫核，列与列之间分别用10颗中子加固，这10颗中子分列在两旁，每边5颗，分布在第1、3、4（或5）、6、8层片上，来加固列与列之间的联系。第6列只有一个α层片，从第5列的第4层延伸出去，并由3颗中子加固，这3颗中子的位置可参考上面图中氩核的排列状况，不过缺少下边突出的那颗中子。这种排列方式的好处是形成对称，而对称是原子核稳定的基础。 其他各种元素的核子排列状况以此类推。（本书是为非专业人士写的，过多地在这里费笔墨会使读者感到枯燥）第92号元素铀共有6列，第6列上下各缺一层，形成对称。核外的电子轨道有6条，当轨道依次被电子填满时，就分别形成了6种惰性气体。6这个数字在原子核中也能重现，看来绝非偶然。 根据功能分类，中子分为间隔中子和连接中子。间隔中子和质子交错排列，组成一个个α层片；连接中子则使列与列之间连接得更牢固。大家知道，铀~235受中子轰击后会发生链式反应，而铀~238不会。这是因为铀~235少了3个连接中子，列与列之间联系变得脆弱。铀~235裂变后通常分成两块碎片，这些碎片不是确定的某几种元素，这是因为连接中子的位置带有随机性。裂变生成的较轻原子不需要那么多的连接中子，因此每个铀原子裂变时会同时放出 2~3个中子，这些中子又能当作“炮弹”轰击别的铀原子，从而形成连锁反应。 如果把梅耶夫人的原子核模型比作大小不等的洋葱，那么我的模型就好比宽窄不等的排笔。根据“排笔模型”，人工制得的最后面的元素应为 112 号元素，不会有113 、114号元素。根据幻数理论，还应有稳定的 126 号元素。不过，核科学家们不应去刻意制造瞬间即逝的超重元素，它解决不了人类的现实问题。 梅耶夫人设想核子在不停地旋转，自转的同时还要绕核的中心转。原子核的密度异常的高，如果把原子核紧紧地排在一起的话，其密度可达10 14 克/厘米3 。设想一下，在十分拥挤的场地上人们能翩翩起舞么。在我设计的原子核模型中，核子是不转的，它们密密麻麻地聚在一起，作为整体不停地振动。整个原子核以第4层和第5层的交界处为中心位置，向两旁作简谐振动，振动的频率随温度的升高而增大。 原子核的“排笔模型”的依据有两条，其中第一条是“质子不相邻原理”。质子一旦相邻，同性电荷产生的斥力太大了，没有什么力能束缚得了它，因而原子核是不稳定的。“质子不相邻原理”的依据是不存在氦~3这种同位素。而“不存在氦~3这种同位素”的依据是：单个氦原子的质量是 4.00260u ，元素周期表显示的原子量也是 4.00260u 。 周期表中的原子量是该元素在自然界中各种同位素质量的平均值。例如，氯有两种同位素，氯~35和氯~37，在自然界中，每1000个氯原子，有755个氯~35，有245个氯~37。它们质量数的平均值就是周期表中的原子量35.453u。单个铀~238原子的质量是238.051u ，元素周期表显示铀的原子量是238.029u，这一细微的差异是因为自然界中存在0.7%的铀~235。而单个氦原子的质量和周期表中的氦原子量是同一个值，因此我断定不存在氦~3这种同位素。 不过，在好几本书中，包括专业书籍和科普读物，都断言氦有两种同位素，氦~4和氦~3，并称氦~3是很稳定的。有科学家称，月球上有许多氦~3，取回来可以做“热核反应”的原料，解决人类的能源危机。更有以大卫·李为首的康奈尔大学的美国科学家，竟然从核反应堆中搜集到足够数量的氦~3，并做起低温超流实验来了。事情是这样的—— 19 世纪，随着低温技术的进展，科学家们试图把各种气体冷却为液体。经过几十年的奋斗，他们使许多种气体冷却为液体或固体，并获得了-110℃的低温。即使在这样低的温度下，仍然有6种气体不能被液化。它们是，氧气、氮气、氢气、氦气、一氧化碳和甲烷，当时人们把这6种气体称为“永久气体”。 1869年，英国化学家安德鲁斯提出，任何一种气体都有一个临界温度，气体必须在临界温度以下才能被液化，否则外界无论施加多大的压力也无济于事。 1873 年，荷兰物理学家范德瓦耳斯从分子运动的理论出发，建立了实际气体（有别于理想气体）的状态方程。两位科学家的理论扫除了对“永久气体”的偏见，指明了液化气体的方向：必须向更低的温度进军。 经过多位科学家的努力，终于成功地液化了除氦气以外的5种气体。到20世纪初，尽管科学家能获得-263℃（10K）的低温，氦气还是顽固地拒绝液化。这时又有人声称氦是宇宙中唯一的“永久气体”。 昂内斯是荷兰莱顿大学低温实验室主任。为了从实验上证实范德瓦耳斯方程式，他总结了以前科学家在低温研究领域中的经验，进一步发展了低温技术。1908年，他们采用了逐步降温的级联方法，制得了-269℃的低温，这时氦气才被液化。从此，“永久气体”从科学辞典中被删除，昂内斯被尊称为低温学之父。 液氦的沸点是4.25K 。把最后一个“永久气体”液化以后，昂内斯继续向绝对零度进军。他把温度一降再降，仍然没有获得固态氦。研究小组放弃了对液氦的研究，转而研究低温超导现象。 十几年后，别的科学家在氦的临界温度以下，再加上30个大气压，才制得了固态氦。科学家们还发现了液氦的一些奇怪的现象。当液氦被冷却到2.2K时，激烈的沸腾突然停止了，液面变得非常平静。液氦在2.2K 时经历了一次相变，由正常相转到超流相。他们把高于2.2K 的液氦成为氦Ⅰ，把低于2.2K 的液氦称为氦Ⅱ。据说，氦Ⅱ能反抗重力往上流动，从容器内部爬到容器外部，这就是所谓的爬壁现象。在氦Ⅱ中插一根细玻璃管，液氦会从玻璃管中向上喷出，这就是所谓的喷泉效应。20世纪30年代，科学家又发现了氦Ⅱ的超流性，即流体的粘滞度异常的低，并且导热率异常高。 面对着氦Ⅱ的这些奇异的特性，需要上升到理论的高度来解释。这个任务就由前苏联物理学家朗道来承担。 1941年，朗道创立了氦Ⅱ超流动性的量子力学理论。朗道认为，液氦只存在一种流体，只不过这种液体的“能态”在不同温度时是不同的。在绝对零度时，氦Ⅱ处于基态，即液体内部的分子没有任何运动。当温度从绝对零度上升时，氦Ⅱ就被“激活”了，也就是说其分子开始振动了。 根据热力学第三定律，绝对零度是不能到达的，也就是说，要使组成物体的分子停止运动是不可能的。而朗道的理论公然违背了这一定律。 接着，朗道采用了“声子”这个概念。他认为，可以把液氦的振动当作波场，然后再将它量子化。波场的量子就是声子，就像电磁场的量子是光子一样。不过声子不是真正的粒子，只能算作“准粒子”。所谓的准粒子，就是像粒子又不是粒子。 “量子化”似乎成了当时物理学界的时髦，连解释液氦的相变也要“制造”出一个新量子——声子。声子不需要用实验证实它的存在，因为它“像粒子又不是粒子”。 朗道根据声子理论，进一步预言在氦~3的超流态中有两种不同的声的传播速度：一种是人们熟悉的压力波，另一种就是“第二声”或称“零点声”，这是一种温度波。 1962 年是朗道悲喜交加的一年。悲的是年初他发生了严重的车祸，喜的是年末获得了诺贝尔物理学奖，奖金也不得不由他的妻儿去领取。 理论物理学家的“预言”就像一根指挥棒，它指向哪里，实验物理学家就奔向那里。狄拉克的电子方程式预言存在着“反物质”，不久后安德森就“发现”了宇宙射线中的“正电子”；泡利设想在β衰变中放出（反）中微子，科学家们又费尽周折地寻找（反）中微子。现在朗道预言氦~3 的超流态中存在着压力波和温度波，实验物理学家又要奔忙一番了。 氦~4的原子核中有两个质子和两个中子，核外有两个电子，总粒子数是偶数。朗道称氦还有一种同位素氦~3，它的核中有两个质子和一个中子，核外有两个电子，总粒子数是奇数。根据量子理论，粒子数成双和粒子数成单的原子的某些性质是不一样的。前者称为玻色子，后者叫做费米子。显然，液态氦~3是费米液。 根据朗道的理论，费米液不会有超流现象，但是，如果其中的费米子结成“库珀对”，在极低的温度下，也会形成超流体。尽管许多国家的研究人员致力这方面的实验，但是到20世纪60年代为止，世界上还没有哪一个研究小组能使氦~3变成超流体。 这一情况到70 年代初发生了戏剧性的改变。美国康奈尔大学的低温研究小组成功地将氦~3变成了超流体。 据说，这个研究小组从核反应堆中获得足够数量的氦~3 。第一步，他们把这种物质从室温降到1K，接着在冷却过程中测得氦~3在0.0026K（TA）与0.002K（TB）两个温度处经历了两次相变。这就是说，液氦~3在极低温下有两种相：温度在TA 以上时，它是费米液体，不能成为超流体；温度在TB 以下则是稳定的超流体，称为液氦~3的B相；温度在TA与TB 之间则是它的A相。A相是介于正常的费米液体和B相的完全超流体之间的过渡液体。 这次实验的意义在于，它验证了朗道的理论，费米子也能结成库珀对产生凝聚，从而产生超流现象。不过需要更低的温度：氦~4要达到2.17K；氦~3 则要达到0.002K。 介绍完他们的“研究成果”以后，容我不客气地、并且负责任地说，这是一个虚假实验。因为在地球上，乃至在宇宙中，根本不存在氦~3这种物质。他们最多只用氦~4加少量氢气做实验，他们的实验“数据”是编造出来的。 我攻击了爱因斯坦，攻击了爱丁顿，现在又攻击康奈尔大学的物理学教授。氦~3的超流性这一课题是朗道提出的，我虽然不同意他的理论，但朗道却是很讲科学民主的。他认为，每个人都可以自由发表意见，可以争论，甚至可以攻击和反击。这是探索大自然之谜的神圣职责赋予每个人的平等权利。 我运用这一权利攻击了他们，他们也可以起来反击，而最有效的反击手段是制得100克纯净的氦~3，让别国的权威机构验证。 前文讨论了质子和中子在核内的排列形态，并穿插一段对氦~3超流性的质疑。下面将讨论核外电子的运行状况， 我对爱因斯坦和玻尔的看法是有所区别的。爱因斯坦是科学界的投机分子，他的理论，包括狭义相对论、广义相对论以及著名的E=mc2,可谓一无是处。一些国家，包括中国，花了那么多的财力搞“热核反应”，成功了没有？爱因斯坦起来反对玻尔，表面上看为维护经典理论，实际上是科学界的派性斗争。玻尔把物质的光谱线和电子在轨道间的“跃迁”联系起来，这是他的重大失误。但玻尔在微观领域中的研究是有成绩的，例如，他正确地指出，电子在每条轨道上的可容纳数目必须符合2n2，n代表从里到外的轨道编号。第1——6条轨道的最多电子数分别是2、8、18、32、50、72。从第二条轨道开始，最外围的那条轨道的电子数不能超过8，例如，第五条轨道可容纳50个电子，如果作为最外的一圈，也只允许“入住”8个以内电子。顺着玻尔指出的这条路走下去，科学家完整地排出了化学元素周期表并赋予它物理意义。 不过，分歧还是有的。玻尔及其研究者认为，电子不是在平面的轨道上运行，而是在三维空间以“电子云”的形式飞行着。氦原子的结构还没出现问题，设想α粒子居中，两颗电子相对，以同一速度、朝同一方向、在平面的正圆形轨道上绕核运行。根据量子理论，这两颗电子的主量子数、轨道量子数、磁量子数完全相同，唯一不相同的是“自旋”，因为一颗电子设为1/2，另一颗电子可设为-1/2。根据泡利不相容原理，每条轨道只能容纳两颗电子；如果出现第三颗，其中必有两颗电子的四个量子数完全相同。 如果把轨道扩大到第二、第三、第四层，情况要复杂得多。因为轨道平面必须错开，所以他们设想电子运行的路线是三度空间的，电子还不是在壳层上运行，而是成双作对地在壳层内部的广大区间运行，形成模糊的“电子云”。这一切设想，都为了一个目的：用电子运行的轨迹解释各种物质的光谱线。 他们的设想是否符合客观世界的本来面目呢？ 先看银河系。银河系的形状像中间厚边缘薄的大铁饼。“铁饼”的直径为10万光年，厚约7000光年。银河系包括2000亿颗星体，由银盘和银核组成。银核是一个很亮的椭圆形球体，里面的物质非常密集。银核周围缠绕着四条旋臂。太阳系就处在其中一条旋臂上，绕银心旋转一周大约需2.5亿年。再说太阳系。太阳集中了太阳系总质量的99%以上。八大行星（冥王星已降级）在平面轨道上绕太阳运行。木星有27个卫星、土星有24个卫星。它们也是在平面的轨道上分别绕木星和土星旋转。 微观世界是宏观世界的缩影。既然大到银河系、小到行星系，其周围的质点都是在平面的轨道上绕中心旋转，又有什么理由相信电子是在三维空间内以“电子云”的形式绕核旋转？ 每条轨道都有额定的电子数，这本身就说明电子是有规律地分布在原子核周围并作圆周运动。如果电子在三维空间内胡乱地运转，那么在某个层面上再增加若干对电子又有何妨？ 上面介绍了原子核的排笔模型，在排笔模型中，α粒子是除氢以外的所有元素的原子核的组件。α粒子周围绕着两颗电子就是氦原子，因此可以说氦原子是各种复杂元素的原子的组件，当然还需要一些中子做“粘合剂”。让我们用这些组件来“搭造”几种元素。 取两片氦原子，按“质子不相邻原理”把它们叠起来。现在我们更关心核外电子的安排。氦原子的两颗电子在第一层轨道，但第一层轨道只能容纳两颗电子，氦原子重叠以后其中一颗原子的两颗电子被挤到第二层轨道。为了使整个原子保持对称，这4颗电子应当在两个α层片交界处的延伸平面上绕核旋转，这就是铍。 取9片氦原子，把8片叠成一列，其余一片从第4层边延伸出去，并用中子加固，这就是氩原子。氩原子有18颗电子，分布在第4层片延伸出去的广大平面上。根据玻尔提出的电子分布规律，第一条轨道分布两颗，第二条轨道分布8颗，第三条也分布8颗。应当说明的是，第三条轨道允许填18颗，但作为最外层只能填8颗，还有10个“位子”让它们空着，等以后外围再“筑”起一条完整的轨道，这10个空缺应优先填满。 现在有10片氦原子，把8片叠成一列，其余两片从第4、第5层边延伸出去，20颗电子分成2、8、8、2排列，这就是钙原子。这时候，可以认为外围轨道筑好了，接着可以填第三条轨道的10个空缺了，这就是元素周期表中凹下去的B族元素。有人会问，钾原子的第四轨道已经有一颗电子了，钙的另一颗电子为什么不填到第三条轨道？我们可以理解为只有一颗电子的轨道是残缺不全的。 现在看第54号元素氙。氙是惰性气体，核外电子排列为2、8、18、18、8。第5条轨道有50个空位，但作为外圈只能填8个。氙的次外圈可填32个，现在只填了18个，还有14个空位，这与周期表上面几个惰性气体有所不同。 周期表的第6行，情况要复杂一些。筑起一条新的轨道后，首先要填第4条轨道的14个空位，这就由镧系元素完成。14个镧系元素自成一行，放在周期表的下面。该行也有10个B族元素，其电子填在次外圈即第5条轨道的空位上。 以上解读了化学元素周期表。电子系统是原子的重要的组成部分，它决定了物质的化学性质、导电性能、凝聚状态，但与物质的光谱线无关。电子有规律地、在原子核的第4、5层之间的延伸平面轨道上绕核旋转，所谓“电子云”的理论不符合事实。 总结本章所述，20 世纪初的理论物理学家们没有传承和发展经典物理学的伟大成果，而是头脑发昏，割断历史，背离常理，脱离实际，另搞一套，搅乱人们的正常思维，编织起一件又一件“皇帝的新衣”。当然，应当肯定当代物理学取得的成就，这些成就包括：19 世纪末物理学三大发现、卢瑟福用α粒子轰击金箔并提出原子结构的太阳系模型、查德威克发现中子接着海森伯提出原子核由质子和中子组成、密立根的油滴实验证明任何电荷都是最小电荷的整数倍，等等。至于玻尔的电子“跃迁”理论、海森伯的矩阵力学、薛定谔的波动力学、狄拉克的电子方程、炮利的不相容原理、朗道的“声子”理论，等等，都不是微观世界的真实反映，是他们各自异想天开的“杰作”。 量子力学的谬误还不止这些，下面一篇将继续对其提出质疑。 |
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