核外電子為什么沒有砸入原子核

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 初中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

100年前盧瑟福原子模型建立,人們對(duì)電子的繞核運(yùn)動(dòng)費(fèi)盡猜詳:因?yàn)閷?shí)驗(yàn)和計(jì)算表明,原子核對(duì)核外電子有著巨大的引力,繞核旋轉(zhuǎn)的電子要不斷地消耗能量,那么,高速運(yùn)轉(zhuǎn)的核外電子的能量將很快耗盡,缺少能量的電子軌道將內(nèi)陷,在10-10秒內(nèi)就會(huì)被吸入原子核、(因速度極快,就說“砸”入原子核)被原子核吞滅、原子將會(huì)塌陷。

我在北京科技大學(xué)講學(xué)時(shí),好多同學(xué)都提及這個(gè)問題,因?yàn)槔蠋熋枋隽松鲜銮榫安⒏嬖V他們:經(jīng)典物理面對(duì)電子內(nèi)陷問題無(wú)能為力,只有用量子物理的物質(zhì)波、駐波理論來解釋,并用其公式計(jì)算、才能解答電子沒有砸入原子核的問題。

可是用上述理論和公式,算出駐波的波速超過了光速——奇談、波速與電子速度完全不同步——魂不附體。由這些離奇的計(jì)算結(jié)果,看不出該公式有什么價(jià)值,顯然核外電子不由量子物理的公式“算”在了核外。電子砸入原子核、原子塌陷是物理學(xué)書本所描繪的圖畫,然而電子內(nèi)陷從來也沒有發(fā)生,原因何在?

早在1820年,奧斯特發(fā)現(xiàn)了直流電對(duì)導(dǎo)線外小磁針的作用,該實(shí)驗(yàn)顯示:只要直流電導(dǎo)通,電珠發(fā)光,導(dǎo)線的周圍立刻會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),導(dǎo)線附近的小磁針立即偏轉(zhuǎn),斷開,小磁針立即復(fù)原,人人都知道實(shí)驗(yàn)結(jié)論:電流(實(shí)驗(yàn)中的直流)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。

奧斯特實(shí)驗(yàn)是大自然在提示我們:電子運(yùn)動(dòng)伴生著磁場(chǎng)(波)。自從原子模型的建立,人們認(rèn)知到原子是由原子核和高速繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的電子構(gòu)成。上述:電子的運(yùn)動(dòng)伴生著電磁場(chǎng),那么,物質(zhì)內(nèi)繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的電子會(huì)不會(huì)伴生著電磁場(chǎng)?回答是肯定的。

就像船在水中航行,會(huì)激起(伴生)波浪,這波浪產(chǎn)生于船后,滯留、慢慢衰減。核外電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)伴生磁場(chǎng),這磁場(chǎng)產(chǎn)生于電子運(yùn)行之后,滯留并慢慢衰減。

大自然在實(shí)驗(yàn)中還告訴我們,運(yùn)動(dòng)的電子在磁場(chǎng)中會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)方向與磁場(chǎng)方位有著確定的左手定則關(guān)系。同理,物質(zhì)內(nèi)繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的電子在磁場(chǎng)中也會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

曾經(jīng),我在湖邊玩過一只玩具電動(dòng)小船,在遙控的操縱下,小船在平靜的湖面繞行、轉(zhuǎn)圓圈,雖然會(huì)激起一些波浪,但小船還是能正常航行,當(dāng)轉(zhuǎn)圈直徑小,小船在先前留下的波浪上航行,顛簸厲害;當(dāng)轉(zhuǎn)圈直徑更小,小船在剛才激起的波浪上顛簸,小船傾翻。由此小船我聯(lián)想到電子與伴生的波(磁場(chǎng))。

上述:核外電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)伴生磁場(chǎng);電子在磁場(chǎng)中會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。那么,當(dāng)核外電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)速率很快、當(dāng)核外電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)直徑很小,快速運(yùn)轉(zhuǎn)的電子會(huì)“踩”進(jìn)自己產(chǎn)生的、尚還滯留的磁場(chǎng)中,運(yùn)動(dòng)的電子在磁場(chǎng)中會(huì)按左手定則關(guān)系發(fā)生偏轉(zhuǎn),于是,電子的運(yùn)動(dòng)方向會(huì)發(fā)生偏離。質(zhì)子對(duì)電子的引力越大,電子運(yùn)行直徑越來越小,速率越來越快,滯留磁場(chǎng)對(duì)電子的偏轉(zhuǎn)力越大、運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生的偏離越大,電子在滯留磁場(chǎng)力的作用下向著原子核引力的側(cè)向運(yùn)動(dòng),遠(yuǎn)離核心。

繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的電子同時(shí)伴生著電磁波,產(chǎn)生的磁場(chǎng)又推動(dòng)著電子的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。最后在伴生的磁場(chǎng)的推動(dòng)下,引力和磁場(chǎng)偏離力達(dá)到平衡,使電子繞核在穩(wěn)定的球面運(yùn)轉(zhuǎn)。大自然就是如此巧妙安排,核外電子永遠(yuǎn)不會(huì)被原子核吞滅。

本文開頭談到:運(yùn)轉(zhuǎn)的核外電子的能量將很快耗盡,缺少能量的電子軌道將內(nèi)陷。這聽起來似乎還有道理,核外電子為什么能夠不停地轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)電子的能量來自哪里?

我在博文《核外電子的速率——溫度》中談到:在火光實(shí)驗(yàn)中:發(fā)光顏色(光波頻率)與物質(zhì)溫度之間有準(zhǔn)確的正比關(guān)系,表明核外電子躍遷所輻射的電磁波頻率隨著溫度變化,這是大自然昭示我們:物質(zhì)內(nèi)核外電子的運(yùn)轉(zhuǎn)速率隨溫度規(guī)律變化,即:溫度高-速率快。溫度(及環(huán)境溫度)是核外電子轉(zhuǎn)動(dòng)的能量來源。

電子內(nèi)陷論的學(xué)者用孤立的、封閉的(沒有環(huán)境、不考慮溫度、與外界沒有交流 )的思想來研究某個(gè)原子,可能會(huì)有電子能量耗盡、軌道內(nèi)陷、落入核內(nèi)之災(zāi),這是形而上學(xué)思想方法的錯(cuò)誤。

然而自然事實(shí)是:每個(gè)原子都處在一定的環(huán)境中、永遠(yuǎn)都不會(huì)是孤立的,周圍有溫度、有輻射,還有宇宙的2.7K背景輻射。所有原子都是處在開放、交流、互動(dòng)的環(huán)境中。

物質(zhì)高溫時(shí)電子躍遷向外輻射電磁波,所以高溫物質(zhì)發(fā)熱(輻射紅外線)、發(fā)光;低溫物質(zhì)則能吸收紅外線輻射,提高自身的溫度。原子就是這樣用電磁波與外界交流和互動(dòng),由此才有“熱總是由高溫度物質(zhì)向低溫度物質(zhì)傳播”的熱力學(xué)第二定律,該定律來源于原子與環(huán)境交流互動(dòng)的自然事實(shí)。在此環(huán)境中,核外電子不會(huì)有能量耗盡的問題,永遠(yuǎn)繞核在穩(wěn)定的軌道運(yùn)轉(zhuǎn)。

我在文章《物質(zhì)的相變》中談到:(1)價(jià)和電子在平面穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),伴生的價(jià)磁力指向穩(wěn)定,物質(zhì)呈固態(tài)。(2)溫度升高,價(jià)和電子在空間扭曲運(yùn)轉(zhuǎn),伴生的價(jià)磁力方向不穩(wěn),物體塑性增加,然后相變呈液態(tài)。

溫度升高,在平面運(yùn)轉(zhuǎn)的電子為什么會(huì)由躍向空間、形成三維的扭曲運(yùn)轉(zhuǎn)?這,也與以上電子運(yùn)轉(zhuǎn)特性相關(guān):即溫度升高,核外電子運(yùn)轉(zhuǎn)速率加快,快速運(yùn)轉(zhuǎn)的電子會(huì)“踩”進(jìn)自己產(chǎn)生的、尚還滯留的磁場(chǎng)中,運(yùn)動(dòng)的電子在磁場(chǎng)中會(huì)按左手定則關(guān)系發(fā)生偏轉(zhuǎn),于是,電子的運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)脫離平面、形成空間扭曲運(yùn)轉(zhuǎn)。

回答了電子“踩”進(jìn)自己產(chǎn)生的的磁場(chǎng)、不會(huì)砸入原子核,又給科學(xué)量化開啟了新的課題:人們將在精確實(shí)驗(yàn)中探測(cè)到電子伴生磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng),探測(cè)到電子伴生磁場(chǎng)的滯留時(shí)間(半衰期)。

我們知道,在元素周期表中,除氫外所有的元素內(nèi)層電子都只是2個(gè),為什么不是連續(xù)3個(gè)、4個(gè)直到8?這是因?yàn)閮?nèi)層的2個(gè)電子運(yùn)轉(zhuǎn)直徑小、速率極高,在自己產(chǎn)生的、滯留的磁場(chǎng)中高速扭轉(zhuǎn)運(yùn)行,這2個(gè)電子及其伴生的磁場(chǎng)已經(jīng)占據(jù)了整個(gè)球面,也就容不下第三個(gè)電子了。這兩個(gè)電子不會(huì)砸入原子核、其他電子就更沒有可能了。

內(nèi)陷論的學(xué)者用孤立的、封閉的的思想來研究某個(gè)原子,這是典型的形而上學(xué)思想方法。核外電子砸入原子核、原子塌陷之說完全是杞人憂天,緊隨其后的量子物理的物質(zhì)波、駐波理論解釋,只是無(wú)病呻吟,就像海市蜃樓上的雕花門窗。

原子塌陷理論忽悠了一百年,不久的將來,這百年的憂天一定會(huì)成為科學(xué)史上的一段佳話。


本文來自:逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/chuzhong/1197923.html

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