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文檔簡介
用經(jīng)典理論改造與完善玻爾原子模型摘要:筆者信守唯物主義觀點,秉持決定論,認(rèn)為電子是實實在在的實物粒子,其運(yùn)動軌跡必須是連續(xù)的。有鑒于此,筆者對玻爾理論進(jìn)行了改造與完善,將氫原子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的電子的運(yùn)轉(zhuǎn)軌道由分立的圓軌道改為相互連接的橢圓軌道,這樣不僅能解釋能級光譜的分立性,也能合理解釋電子的躍遷過程,解決了電子是怎樣從一個軌道進(jìn)到另一“不相干”的軌道的,將能級的分立性量子化性與軌道的連續(xù)性合理地結(jié)合起來了,同時簡潔而清晰地闡明了光譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)的成因。關(guān)鍵詞:玻爾理論氫原子能級光譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)量子化分立連續(xù)一,引言玻爾在行星模型的原子結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ)上以三個假設(shè)為前提,提出了以其名字命名的玻爾原子結(jié)構(gòu)模型,比較成功地解釋了氫原子及類氫原子的光譜結(jié)構(gòu)。玻爾假定,氫原子核外電子處在一定軌道上繞核運(yùn)轉(zhuǎn),能量是量子化的,運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道是分立的圓形。后來量子力學(xué)的發(fā)展進(jìn)一步強(qiáng)化了量子化概念,在微觀領(lǐng)域否定了經(jīng)典理論樸素的實在論,甚至認(rèn)為電子軌道及運(yùn)動軌跡都是不存在的,提出了令人更加難以想像的鬼魅般的電子云、幾率波概念。筆者秉承樸素的唯物主義觀點,認(rèn)為電子是實物粒子,其運(yùn)動不可能沒有軌跡,軌跡也不可能間斷而不連續(xù)。鬼魅般的電子云、幾率概念更加荒誕,突破了人類邏輯思維,根本不可能正確。有鑒于此,筆者試圖在唯物實在論的基礎(chǔ)上改造和完善玻爾理論,建立新的原子結(jié)構(gòu)和運(yùn)動模型。本文以氫原子為考察研究對象,建立新的理論模型,這個理論模型不但能合理解釋和計算光譜結(jié)構(gòu),能夠合理解釋許多相關(guān)現(xiàn)象,特別是非常成功地說明了光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)的成因,同時能夠把能量的分立性和運(yùn)動的連續(xù)性有機(jī)結(jié)合起來。二,氫原子模型及各能級軌道相關(guān)數(shù)據(jù)計算氫原子橢圓軌道模型氫原子基態(tài)軌道是圓軌道,其它軌道皆為橢圓軌道。萊曼系()所有橢圓軌道的近核端都與其內(nèi)的圓軌道相切。電子在圓軌道上接收的光子能量不同,形成的橢圓軌道大小就不同,接收的光子能量高,形成的橢圓軌道就大。所有萊曼系軌道的近核點可看作重合,這樣就形成了長軸重合在一起的一簇大小不等橢圓,各橢圓從內(nèi)至外可標(biāo)記為、、…、,所有萊曼系軌道的近核點與原子核的距離都為內(nèi)圓的半徑。萊曼系所有軌道都與基態(tài)圓軌道相躍遷:、、…,形成萊曼系對應(yīng)的光譜線:、、…。外切于軌道遠(yuǎn)核點的軌道是巴爾末系軌道(),同樣,電子在軌道上接收光子的能量不同,形成的橢圓軌道大小就不同,接收的光子能量高,形成的橢圓就大。所有巴爾末系軌道的近核點可看作重合,這樣就形成了長軸重合在一起的另一簇大小不等橢圓,各橢圓軌道從內(nèi)至外可標(biāo)記為、、…、,所有巴爾末系軌道的近核點與原子核的距離都為軌道遠(yuǎn)核點到原子核的距離,即。巴爾末系所有軌道都與橢圓軌道相躍遷:、、…,形成巴爾末系對應(yīng)的光譜線:、、…。值得注意的是,巴爾末系光譜線不只有上述的形成路線,還有另一條形成路線——萊曼系形成路線,即萊曼系各軌道()與軌道相躍遷:、、…,對應(yīng)形成的光譜線:、、…,這些光譜線的能量落在巴爾末系能譜范圍內(nèi),且各條光譜線與對應(yīng)的巴爾末系軌道躍遷形成的光譜線能量基本相等,故把此種情形萊曼系軌道躍遷形成的光譜算成了巴爾末系光譜??梢钥闯?,巴爾末系光譜實際上來自兩條路線,且來自兩條路線對應(yīng)的光譜線的能量雖然基本差不多,但畢竟有所差別,這就合理解釋了巴爾末系光譜線一分為二的成因。如此類推,帕邢系光譜有三條不同的形成路線,一條來自本系的軌道躍遷,即外切于軌道n為3遠(yuǎn)核點的橢圓簇()各軌道與軌道的躍遷:、、…,對應(yīng)形成的光譜線:、、…。一條來自萊曼系軌道間的躍遷,萊曼系()各軌道與軌道進(jìn)行躍遷:、、…,對應(yīng)形成的光譜線:、、…。還有一條來自巴爾末系軌道間的躍遷,巴爾末系()各軌道與軌道進(jìn)行躍遷:、、…,對應(yīng)形成的光譜線:、、…。三條來源不同的光譜線都?xì)w結(jié)為帕邢系光譜,由于對應(yīng)的三條來源不同的光譜線能量差不多,故組合成一條光譜線,但又由于來源不同的這三條分線的能量是有差別的,故組合成的帕邢系光譜線一分三,由三條緊靠在一起的分線組成,中有小間隙。由此推之,布拉格系()光譜線有四條分線組成,分別來自于萊曼系間軌道躍遷——的萊曼系軌道與躍遷;巴爾末間軌道躍遷——的巴爾末系軌道與躍遷;帕邢系間軌道躍遷——的帕邢系軌道與躍遷;布拉格系自身軌道間躍遷——的布拉格系軌道與躍遷。規(guī)律是:多少,就有多少條光譜線分線。不過隨著的增大,分線間的間隙將越來越小,以致不能區(qū)分。光譜線分線支數(shù)形成了同一光譜線的精細(xì)結(jié)構(gòu)??上攵?,任一軌道都可作為軌道小、能量低的基礎(chǔ)軌道,分別以此基礎(chǔ)軌道的兩個端點(近核點及遠(yuǎn)核點)為新軌道的近核點,并在此點處外切該基礎(chǔ)軌道構(gòu)建一簇新軌道,這樣就分別形成了兩簇軌道。同簇各軌道分別與本簇基礎(chǔ)軌道進(jìn)行躍遷,形成與各自特定軌道躍遷對應(yīng)的光譜線。比較本模型與玻爾模型,二者有很大的不同,在玻爾模型軌道躍遷圖示中,只有同系簇各軌道同基礎(chǔ)軌道間的相互躍遷,沒有同系簇任意軌道間的相互躍遷,如與間的躍遷、與間的躍遷,而在本模型中,凡兩軌道相接相切的,彼此都可相互間進(jìn)行躍遷。在后面的計算中將會看到,同能級(相同)不同軌道,具體的軌道能量是不同的,如與,能量大體相同但略有差別,由于玻爾模型沒有與間的躍遷,只有與間的躍遷,故不能說明對應(yīng)譜線—氫紅線的緊靠而又分裂的兩條譜線。而本模型則自然而然地說明了譜線分裂現(xiàn)象,并且不需要量子力學(xué)那些晦澀別扭的假設(shè)。氫原子電子軌道相關(guān)數(shù)據(jù)計算(1)基態(tài)軌道數(shù)據(jù)計算:氫原子核帶一個單位的正電荷,一個電子在核外繞原子核運(yùn)轉(zhuǎn),二者的靜電作用力為電子的繞核運(yùn)轉(zhuǎn)提供向心力,電子繞原子核運(yùn)轉(zhuǎn)的基態(tài)軌道是圓形。氫原子基態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)主要是電子繞行速度和基態(tài)半徑,以及在此基礎(chǔ)之上的基態(tài)軌道能量。列方程:=1\*GB3①=2\*GB3②說明::靜電力常數(shù),;:電子、質(zhì)子的電荷量,庫侖;:最內(nèi)圓形軌道半徑;:氫原子核外電子在最內(nèi)圓形軌道上的運(yùn)行速度;:電子在最內(nèi)圓形軌道運(yùn)行時接收該能量的光子后從軌道運(yùn)行狀態(tài)直接轉(zhuǎn)變?yōu)闊o軌道的自由運(yùn)行狀態(tài),這個能量也就是使電子從第一軌道電離的能量,經(jīng)測量,這個能量對應(yīng)的光波長為,能量為:。:在圓形軌道上運(yùn)行的電子的質(zhì)量。假如我們通常測得的電子的質(zhì)量是自由電子的質(zhì)量,這個質(zhì)量為,光子是有質(zhì)量的,其質(zhì)量為,具體到本問題,氫原子最內(nèi)圓形軌道運(yùn)行的電子的質(zhì)量為:將相關(guān)數(shù)據(jù)代入方程組解之得:計算基態(tài)能量():(2),計算萊曼系軌道相關(guān)數(shù)據(jù):計算第一橢圓軌道()相關(guān)數(shù)據(jù)列方程:=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③符號說明::電子從最內(nèi)圓軌道躍遷至最內(nèi)第一橢圓軌道所接收的光子能量,該光子的波長為,能量為:第一橢圓軌道遠(yuǎn)核點到原子核的距離。:電子在最內(nèi)圓形軌道接收該波長的光子后的即時速度。:電子在最內(nèi)圓形軌道接收光子后到達(dá)橢圓遠(yuǎn)核點的速度。:電子在最內(nèi)第一橢圓軌道上的質(zhì)量,即電子在內(nèi)圓軌道上的質(zhì)量加上所接收的光子的質(zhì)量:將相關(guān)數(shù)據(jù)代入方程解之得:是的倍數(shù):第一橢圓軌道的能量:,同樣方法可計算萊曼系其它橢圓相關(guān)數(shù)據(jù)。(3),計算巴爾末系軌道相關(guān)數(shù)據(jù):巴爾末系簇()橢圓軌道是以萊曼系第1橢圓軌道的遠(yuǎn)核點()為其近核點平臺,接收不同光子能量后形成的不同大小橢圓軌道的系簇。計算巴爾系最內(nèi)第1軌道()的相關(guān)數(shù)據(jù)列方程:=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③符號說明::巴爾系最內(nèi)第1軌道()遠(yuǎn)核點至原子核的距離;:電子巴爾末系最內(nèi)第1軌道近核點處的速度;:電子巴爾末系最內(nèi)第1軌道遠(yuǎn)核點處的速度;:軌道與軌道的能量差,;:電子在萊曼系第1軌道遠(yuǎn)核點處接收光子的能量()及其相應(yīng)質(zhì)量()后進(jìn)入巴爾末系最內(nèi)第1軌道后的質(zhì)量,代入相關(guān)數(shù)據(jù)解之得:基本符合經(jīng)驗公式。同樣方法可計算出巴爾末系其它軌道的相關(guān)數(shù)據(jù)。(4),計算帕邢系()軌道相關(guān)數(shù)據(jù):計算帕邢系第一橢圓軌道()相關(guān)數(shù)據(jù):帕邢系是建立在巴爾末系第1軌道()上的,即帕邢系橢圓軌道的近核點與巴爾末系第1橢圓軌道遠(yuǎn)核點相切,巴爾末系第1橢圓軌道在內(nèi),帕邢系橢圓軌道在外,電子在巴爾末系第1橢圓軌道運(yùn)行于遠(yuǎn)核點處接收特定能量后向外進(jìn)入相應(yīng)的帕邢系橢圓軌道,或者在帕邢系橢圓軌道運(yùn)行于近核點處釋放特定數(shù)值的能量后向內(nèi)進(jìn)入巴爾末系第1橢圓軌道。列方程:=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③符號說明::帕邢系最內(nèi)第1軌道()遠(yuǎn)核點至原子核的距離;:電子在帕邢系第1軌道上的質(zhì)量,也就是電子在巴爾末第1軌道上的質(zhì)量+在該軌道上接收的特定光子的能量()對應(yīng)的質(zhì)量()后的質(zhì)量,:電子在帕邢系最內(nèi)第1軌道()近核點處的速度;:電子在帕邢系最內(nèi)第1軌道遠(yuǎn)核點處的速度;:軌道與軌道的能量差,。:電子在帕邢系第1軌道上的質(zhì)量,也就是電子在巴爾末第1軌道上的質(zhì)量+在該軌道上接收的特定光子的能量()對應(yīng)的質(zhì)量()后的質(zhì)量:代入相關(guān)數(shù)據(jù)解之得:帕邢系從內(nèi)至外數(shù)第1橢圓軌道的能量為:基本符合經(jīng)驗公式。同樣方法可計算出帕邢系其它軌道()的相關(guān)數(shù)據(jù):同理,依此方法可計算出更多的帕邢系其他橢圓軌道的相關(guān)數(shù)據(jù)。也可依次計算出任何其他線系的相關(guān)數(shù)據(jù)。將計算出的氫原子各系各軌道的相關(guān)數(shù)據(jù)匯總填入下面表格中:氫原子軌道數(shù)據(jù)匯總線系軌道距離()速度()形狀標(biāo)識能量()能量差()近核點(m)遠(yuǎn)核點(m)半長軸(m)近核點(m/s)遠(yuǎn)核點(m/s)mn基態(tài)圓-13.60565.29185530721877482187748萊曼系橢圓12-3.4068310.19877289373141414513-1.5117912.09381300669817687114-0.8503712.7552330451409823315-0.5409713.0646330629566212816-0.3736513.2319530725484277817-0.2740613.331543078243313181n遞增遞減巴爾末系橢圓23-1.5176512.0879591436958385624-0.8564312.74917103376129142725-0.5503813.05522108458217850826-0.3839313.2216711112471215352n遞增遞減帕邢系橢圓34-0.8566212.748987572439793435-0.5506613.0549482525123472436-0.3844613.221148599431588233n遞增遞減結(jié)論與討論原子模型就是縮小版的太陽系模型,電子圍繞原子核運(yùn)轉(zhuǎn),電子運(yùn)動的離心力與原子核電子間的正負(fù)電荷間靜電力在矛盾運(yùn)動中相平衡。電子是客觀粒子,繞核運(yùn)動必須有軌道。不同軌道能量是間斷的,而躍遷前后兩軌道以相切的連接方式得以連續(xù),躍遷是軌道以特定方式連續(xù)的過程。電子接收或輻出光量子后,將從一個橢圓軌道沿著連續(xù)的路徑進(jìn)入到另一個橢圓軌道,在這個過程中只有電子運(yùn)動速度上的突變,不存在空間上的突變,所謂的“躍遷”實際上名不符實。電子繞核運(yùn)動最內(nèi)第一軌道是圓軌道,其余軌道皆為橢圓軌道。電子在兩軌道間躍遷,釋放或吸收軌道對應(yīng)能級能量差的光子,該光子的頻率反映在光的特征譜線上。光譜線通常是有一定寬度的,這說明光線的頻率并不是單一的,如果是單一頻率,或許我們根本看不到特征譜線了。進(jìn)而說明每個軌道的能量并不是定死的,也是有一定的變動范圍的,每個軌道并不是單一軌跡線,而是有若干條軌道合并在一起的,紅移實際上是光線發(fā)射頻率可變性證明。至于電子在哪兩個軌道間躍遷,這主要取決于原子所處的環(huán)境溫度。這實際上可歸結(jié)為黑體輻射,輻射的光子頻率及數(shù)量按黑體輻射能量曲線分布。從電子接收或輻射光子,其運(yùn)動速度立即相應(yīng)發(fā)生變化可以看出:運(yùn)動的變化本質(zhì)上是能量的變化。教科書所說的力是運(yùn)動變化的原因、是物體對物體的作用,這不是很科學(xué)的表象解釋。2,分析計算結(jié)果可以看出,玻爾理論認(rèn)為的電子相互分立圓軌道實際上是相互連接的橢圓軌道,圓半徑實際上是對應(yīng)橢圓半長軸。如此一來,既保留了玻爾模型成功的方面,能夠說明氫原子光譜的分立性,又克服了玻爾模型的不足,把能量交換的量子性與電子運(yùn)動軌道的連續(xù)性合理地結(jié)合起來了,形象化說明了玻爾模型電子是如何從一個軌道躍遷到另一個不相連接軌道的疑難問題。與玻爾模型相比較,本模型至少有兩方面的優(yōu)勢:=1\*GB3①,計算的數(shù)據(jù)更精確。在玻爾模型中,相關(guān)數(shù)據(jù)是通過虛無飄渺的量子化假設(shè)(如計算基態(tài)半徑時用了角動量子化假設(shè))和經(jīng)驗公式來獲取的,這些經(jīng)驗公式諸如:、、等,經(jīng)驗公式畢竟是經(jīng)驗公式,只是大體準(zhǔn)確,并不十分準(zhǔn)確,在上面的計算中非常清楚地看到這一點,如軌道,在玻爾模型中,它是第二個圓軌道,根據(jù)經(jīng)驗公式計算,它的半徑為;能量為。而在本模型中,該軌道是橢圓軌道,軌道近核點與原子核的距離為,軌道遠(yuǎn)核點與原子核的距離為,該橢圓的半長軸為,,比較與,顯然。能量也是這樣,根據(jù)經(jīng)驗公式計算,玻爾模型第二軌道()的能量為,而本模型算得的該橢圓軌道()能量為,兩者比較,,。玻爾模型是運(yùn)用經(jīng)驗公式來計算的,采用的參數(shù),如電子層數(shù)是人為附加上去的外在數(shù)據(jù),并不反映軌道性質(zhì)和特征。而本模型的計算沒有人為設(shè)置一個參數(shù),所采用的相關(guān)數(shù)據(jù)都是能反映橢圓軌道自身性質(zhì)和特征的數(shù)據(jù),如軌道半徑(、)、軌道速度(、)等,運(yùn)用的是經(jīng)過無數(shù)次驗證的物理學(xué)知識和數(shù)學(xué)知識,所以相比較而言,本模型的計算比玻爾模型的計算更可靠、更精確和更合理。=2\*GB3②,本模型能夠解釋玻爾模型所不能解釋的光譜線分裂現(xiàn)象。玻爾模型突出的特征是分立的圓軌道,本模型突出的特征是相互連接的橢圓軌道。在玻爾模型中,一個能級只有一個軌道,所以它不能解釋光譜線分裂現(xiàn)象。而在本橢圓模型中,凡相接相切的兩個軌道彼此之間都能直接進(jìn)行躍遷,一個能級可以有不同數(shù)目的軌道,如能級()有、兩種不同軌道,屬萊曼系簇的軌道,近核端外切于軌道近核端。屬巴爾末系簇的軌道,近核端外切于軌道遠(yuǎn)核端。二者軌道形狀不同,較扁,較圓;二者同屬一個能級,能量都約為,但能量又略有差別:,。軌道和軌道都可與軌道進(jìn)行躍遷,,軌道和軌道的能量差為,軌道和軌道的能量差為,與差不多,它們在光譜上組合成同一條光譜線,因為能量又有細(xì)小差別,比大一點,所以它們組合的譜線又是分裂的,中有一個小間隙,間隙寬度可以很容易計算出來。如此相類似,軌道、軌道、軌道是不同系簇同一能級的軌道,軌道能量都約為左右,但能量彼此之間略有不同,向躍遷、向躍遷,向躍遷,它們各自躍遷產(chǎn)生的輻射光線的能量及頻率都差不多,在光譜上組合成一條三重分裂的譜線。電子層數(shù)()越大,躍遷的組合越多,路數(shù)越多,可以形成更多重的譜線分裂。這樣就順帶而自然地解釋了光譜線分裂現(xiàn)象和精細(xì)結(jié)構(gòu),根本不需要角量子數(shù)來湊合??梢钥闯?,本原子模型氫原子在可見光區(qū)有4條光譜線,按波長長短排列分別為、、、,對應(yīng)的能量分別約為、、、,各譜線又由一定數(shù)目的分線組合而成(精細(xì)結(jié)構(gòu)),由下列2條分線組合而成:;由下列2條分線組合而成:;由下列2條分線組合而成:;由下列2條分線組合而成:。根據(jù)原子光譜就能精確得到該光譜線的頻率,根據(jù)公式可精確計算出該光線的能量,這個能量也就是兩躍遷軌道的能級差,再根據(jù)本原子橢圓軌道新模型,運(yùn)用經(jīng)典物理學(xué)知識,通過列解方程的方法可以逐步得到各級軌道能量,再通過仔細(xì)分析對比能級和能級差及可能的躍遷方式,就能成功地預(yù)見和描述譜線分裂現(xiàn)象和譜線結(jié)構(gòu),各譜線理論上有多少條分線組合而成。本模型與方法與量子力學(xué)的根本區(qū)別是量子力學(xué)沒有直接利用光譜線這個可觀測的已知物理量,而是試圖用奇技淫巧的手段和彎彎繞繞不知所以的方法得到的結(jié)果與原本可以直接測量的結(jié)果相吻合,這就是現(xiàn)代版的騎馬找馬!本文所用方法是充分而直接利用了光譜這個可觀測的物理量。如果連這個唯一可觀測的物理量都不直接使用的話,那還用什么來計算呢?巴爾末公式和里徳伯公式只是間接利用了這個物理量,但這僅僅是經(jīng)驗公式,并不精確,最精確的做法是直接利用這個可觀測的物理量。氫原子光譜線結(jié)構(gòu)解析與歸納:始末能級21314151617181…所屬線系始末軌道…萊曼系萊曼系光譜線結(jié)構(gòu)為單線結(jié)構(gòu),沒有分裂現(xiàn)象。始末能級324252627282…所屬線系始末軌道…巴爾末系巴爾末系光譜線結(jié)構(gòu)為雙線結(jié)構(gòu),一根來自電子在萊曼系軌道與其基礎(chǔ)軌道間的躍遷,一根來自電子在巴爾末系軌道與其基礎(chǔ)軌道間的躍遷兩軌道間的躍遷。始末能級435363738393…所屬線系始末軌道…帕邢系帕邢系光譜線結(jié)構(gòu)為三線結(jié)構(gòu),即光譜線由三根分線組合而成,一根來自電子在萊曼系軌道與該系簇基礎(chǔ)軌道間的躍遷,一根來自電子在巴爾末系軌道與該系簇基礎(chǔ)軌道間的躍遷,一根來自電子在帕邢系自身軌道與該系簇基礎(chǔ)軌道間的躍遷。玻爾理論不是一個精確完善的理論,量子力學(xué)是在玻爾理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。例如說玻爾理論在計算氫原子軌道能量時用的經(jīng)驗公式,是電子層數(shù),自然是正整數(shù),從上面的計算中我們知道不是整數(shù),靜靜想想也知道也不可能是整數(shù),那么多變數(shù),如接收或輻射的光子能量、電子的質(zhì)量、軌道速度、電子與原子核的距離等都是變量,實際上靜電力常數(shù)也是變數(shù),在本文中為簡便計算,故作常數(shù)處理了。那么多小數(shù),經(jīng)過加減乘除、開方乘方等多項運(yùn)算,結(jié)果怎么可能都恰好為整數(shù)之比呢?!量子力學(xué)把它作為整數(shù)照搬過去,并作為主量子數(shù)來處理,可見,量子力學(xué)就有先天缺陷,為后來無厘頭的修正埋下了伏筆。發(fā)現(xiàn)對不上了,就增設(shè)一個參數(shù)(量子數(shù)),再對不上了,就再增設(shè)一個參數(shù)(量子數(shù)),直至計算值能逼近實驗觀測值為止,好比撒了一個謊,后面要用一百個謊來圓謊,現(xiàn)在的量子力學(xué)就是這種狀況和局面。至于修正名目,似是而非,表面上說得過去的名目總是能找的。數(shù)值是湊對了,物理意義卻越來越模糊了。如果把量子力學(xué)與本理論模型進(jìn)行優(yōu)劣比較的話,量子力學(xué)好比是模擬畫像,本理論模型就好比是用相機(jī)拍照。模擬畫像水平再高,終歸是想像,與實際總會在出入,拍照水平再差,拍的相片點點滴滴都是真實的。學(xué)界對玻爾理論的評價是半經(jīng)典半量子化的理論,其錯在經(jīng)典,對在量子化。筆者認(rèn)識恰恰相反,認(rèn)為其對在經(jīng)典,賦予了電子運(yùn)動軌道的概念;錯在形而上學(xué)的量子化,割斷了軌道間的聯(lián)系,把原本相互聯(lián)系的軌道分割成互不聯(lián)系的分立的軌道。學(xué)界說經(jīng)典物理學(xué)是從宏觀世界得到的規(guī)律,只適用于宏觀世界,不適用于微觀粒子世界。這是典型的拿起筷子吃肉,放下筷子罵娘,數(shù)典忘宗。試問哪一個微觀粒子相關(guān)的數(shù)據(jù),如電子的質(zhì)量電量、質(zhì)子的質(zhì)量電量、光子的能量等不是運(yùn)用經(jīng)典物理學(xué)知識得到的?無數(shù)次的實驗證明,在微觀粒子的相互作用過程中,同樣遵守著從宏觀體系中得到的能量守恒定律和動量守恒定律,即使現(xiàn)在的量子力學(xué),仍時不時要用經(jīng)典物理學(xué)知識和公式來處理和計算。本文計算氫原子電子軌道相關(guān)數(shù)據(jù)采用的是經(jīng)典物理學(xué)知識,沒有用到一個量子數(shù),試問有哪個數(shù)據(jù)不能計算?哪個數(shù)據(jù)算得不準(zhǔn)?一旦遇到困難,便簡單歸結(jié)為宏觀體系的規(guī)律不適用于微觀體系,這說得過去嗎?至于多電子原子,筆者相信,一切問題都可以在經(jīng)典物理學(xué)框架下得到解決,經(jīng)過發(fā)展和完善,經(jīng)典物理學(xué)可以解決所有的懸而未決的疑難問題,并且不需要虛無飄渺的不可靠的假設(shè)。當(dāng)然,我們應(yīng)該公正而辡證地看待經(jīng)典理論和量子力學(xué),去偽存真,實事求是,堅持真理,修正錯誤,經(jīng)典物理學(xué)也有錯誤的一面,如經(jīng)典物理學(xué)有關(guān)電磁波的概念是有問題的,量子力學(xué)也有正確的一面,能量交換上的量子化觀點就是正確的。本理論模型與薛定諤波動方程中的量子數(shù)也有一定相關(guān)性,很明顯,本模型中第n軌道對應(yīng)于量子力學(xué)主量子數(shù)n。系簇中的支數(shù)對應(yīng)于軌道角量子數(shù)l。對于同一條光譜線,組合支線的總能量是基本相等的,但其中的動能和勢能是有差異的,并且一般情況下差異還相當(dāng)大,由于同能級兩分支簇系的電子軌道運(yùn)轉(zhuǎn)速度及軌道形狀和大小不同,因而外磁場對不同的軌道具有不同的作用效果,從而能夠在經(jīng)典理論知識框架下合理解釋塞曼效應(yīng)和反常塞曼效應(yīng),在量子力學(xué)方面,映射在磁量子數(shù)上。電子螺旋形運(yùn)動與電子自旋量子數(shù)相對應(yīng)。3,光譜線表達(dá)的是光頻率,也就是說,光譜線與光頻率具有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系,凡影響到光頻率變化的因子將無疑要影響光譜線的位置和結(jié)構(gòu)。由于頻率與光能量具有嚴(yán)格的正比例關(guān)系,所以從一定意義上說,光譜線表示的也是光能量。光譜線與光波長沒有直接關(guān)系,無論光源處于什么位置、什么運(yùn)動狀態(tài)及什么環(huán)境下,其發(fā)射的同種光線(如氫紅線)的波長都是一樣的,如太陽上發(fā)射的氫紅線波長同地面上發(fā)射的氫紅線波長一樣長,都是,絕不會長一點或短一點,整個宇宙發(fā)射的氫紅線發(fā)射時的波長都一樣長。發(fā)射后波長又是可變的,與傳播中的光速正比例變化,光速的變化根據(jù)機(jī)械能轉(zhuǎn)化與守恒定律確定。與波長的變化情況相反,光發(fā)射前其發(fā)射頻率是可變的,與光速成正比例變化,也可以說,發(fā)射光速的變化是由其發(fā)射頻率的變化造成的。光源所處的位置、運(yùn)動狀態(tài)、環(huán)境條件(如溫度高低)不同,發(fā)射的光速及頻率也就不同。光發(fā)射后,頻率始終保持不變,譬如說,根據(jù)機(jī)械能轉(zhuǎn)化與守恒定律,日面上發(fā)射的光速比地面上發(fā)射的光速要快,快的比率為,根據(jù)發(fā)射光速與發(fā)射頻率正比例變化關(guān)系,日面上發(fā)射的頻率比地面上發(fā)射的同種光線頻率要大。體現(xiàn)在光譜上,光譜線位置將向紫端移動,移動這個比率?,F(xiàn)在教科書認(rèn)為光譜線表示的是光波長,光譜線位置的變化認(rèn)為是波長的變化,把頻率變大看作是波長變大,把原本紫移看做了紅移,這完全弄反了。這種錯誤的認(rèn)識在宇宙學(xué)上造成了極其嚴(yán)重的后果。撥亂反正,正本清源,所謂的紅移實際上是紫移,現(xiàn)在認(rèn)為的波長變長實際上是頻率變大。光線一旦發(fā)射后,其頻率便始終保持不變,宇宙中發(fā)射頻率發(fā)生巨大改變的光線傳播到地面上,其頻率還是其發(fā)射時那么大,與地面上發(fā)射的同種光線的頻率比較有很大的變化,在光譜線上就發(fā)生了相應(yīng)巨大的位移??梢韵胂?,造成頻率巨增的主要原因是發(fā)光天體巨大的質(zhì)量和極高的密度,經(jīng)過計算可以作出合理的推斷,巨大的質(zhì)量極高密度的天體發(fā)出的光速及頻率比地面的光速及同種光線的頻率高若干倍并不是不可能的事情,巨大的“紅移”(實際是紫移)順理成章。宇宙沒有膨脹,宇宙大爆炸是人為制造的爆炸!4,光既有能量,也有質(zhì)量,二者不可分離,有能量必有質(zhì)量,有質(zhì)量必有能量,有多少能量必然對應(yīng)有多少質(zhì)量,有多少質(zhì)量必然對應(yīng)有多少能量。能量是分散的質(zhì)量,質(zhì)量是聚合的能量。二者的關(guān)系叫質(zhì)能關(guān)系,只存在相互換算,不存在相互轉(zhuǎn)化,也就是說,既不存在質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量,也不存在能量轉(zhuǎn)化為質(zhì)量。二者的區(qū)別只是形態(tài)上的不同,量度上的不同,考察的著眼點不同,并無本質(zhì)上的區(qū)別。筆者認(rèn)為質(zhì)能關(guān)系式應(yīng)為,不應(yīng)該是,去掉沒有道理。5,關(guān)于波粒二象性問題,光本質(zhì)上是粒子,不是波,光之所以在有些方面表現(xiàn)出波的特征,一是它或許作波形(正弦波或余弦波)運(yùn)動,正是由于有這樣的運(yùn)動特征,因此在雙縫干涉實驗中,光線通過狹縫時,由于相位和偏振方向的不同,有的光線被狹縫邊緣阻擋不能通過,有的沒有被狹縫邊緣阻擋而通過。通過兩狹縫射向同一邊的光線總能在屏幕上機(jī)緣巧合疊加,形成明暗相間的所謂“干涉”條紋。坦率地說,本觀點目前還是一個假說,并未得到確認(rèn),但相比較而言,該假說比目前任何其它波粒二象性的解釋都要合理得多,起碼不顯得那么荒謬。本假說同時自然而然地解決了貝爾不等式驗證性實驗所表現(xiàn)出來的種種撓腦反?,F(xiàn)象,余弦值與角度的關(guān)系原本就是非線性關(guān)系,不是線性關(guān)系,現(xiàn)在把非線性關(guān)系誤作線性關(guān)系,能不出問題嗎?量子的“糾纏性”已經(jīng)包含在了量子波形(或螺旋形)運(yùn)動特征之中,因此證明貝爾不等式不成立性實驗并不能說明量子力學(xué)正確。其二,光發(fā)射出的數(shù)目非常巨大,當(dāng)其從光源發(fā)出后,隨著傳播距離的擴(kuò)展,光子的密度不斷降低,光子是帶有能量的粒子,光子密度的降低意味著能量密度的降低,這些特征與波隨傳播距離的擴(kuò)展能量密度降低完全相一致,故而把光子誤認(rèn)為波。筆者猜想,如果做雙縫實驗所用的光是理想的平行光,則很可能形成不了所謂的干涉條紋。制取理想的平行光是有很多方法的,也并不困難。倘若把擋板的雙縫深度加深(),也可能形不成干涉條紋。若果真如此,則證實了光不是傳統(tǒng)意義上的波。6,無論在什么位置、什么運(yùn)動狀態(tài)和什么環(huán)境下,宇宙中同種元素的原子架構(gòu)應(yīng)該是一樣的,這是由原子的內(nèi)秉性決定的,不受外界的影響,因而每種原子的光譜特征模型是一樣的,各特征譜線間的距離及比例是固定的,光譜特征模型可以作為整體一起移動,各譜線位置一般不會獨自變化,假如氫紅線頻率增加了,該譜線的位置紫移了一點,那么其他譜線的頻率也將增加,在位置上將紫移同樣的距離。光譜特征模型整體移動是由原子系統(tǒng)外光速的變化造成頻率的相應(yīng)變化而造成的,光速的變化又是由光源所處的位置(引力場強(qiáng)的大?。?、運(yùn)動速度等因素不同造成的,如上面所說,日面的光速比地面的光速快,相應(yīng)增大的頻率表現(xiàn)在每條譜線位置上,使光譜模型整體平行移動。利用這一特性,人類可以很容易地找到任何天體發(fā)出的各原子的特征譜線。對光譜線仔細(xì)觀測表明,光譜線并不是簡單的一條線,大多數(shù)是有精細(xì)結(jié)構(gòu)的,甚至于有超精細(xì)結(jié)構(gòu)。筆者深入研究后認(rèn)為,超精細(xì)結(jié)構(gòu)是宏觀上同一光源體中的發(fā)光原子間的運(yùn)動差異性造成的,這種運(yùn)動差異性包括原子運(yùn)動速度和運(yùn)動方向等因素。舉例來說,假如在地球赤道海平面上做觀察氫原子光譜超精細(xì)結(jié)構(gòu)實驗,以解析原子的運(yùn)動速度及方向?qū)?xì)結(jié)構(gòu)的影響,假如赤道海平面光速值為,氫紅線的波長為,又假如放電管發(fā)光時,管中的氫原子的運(yùn)動速度為,顯然這個速度是相對地面而言的并各向同性。由于地球赤道海平面以由西向東自轉(zhuǎn),相對地心來說,向東運(yùn)動的氫原子的速度為;向西運(yùn)動的氫原子的速度為;向南及向北運(yùn)動的氫原子的速度為。根據(jù)能量守恒原理,可以計算出向東運(yùn)動的氫原子發(fā)出的光速為。氫原子“靜態(tài)”條件下發(fā)射氫紅線的頻率為;在放電管中氫原子以速度運(yùn)動的情況下發(fā)射的氫紅線的頻率為,與靜態(tài)條件下發(fā)射該光線的頻率差為;同理,可計算向西運(yùn)動的氫原子發(fā)出的光速為,此情形下發(fā)射的氫紅線相應(yīng)頻率為,與靜態(tài)條件下發(fā)射該光線的頻率差為;同理,可計算向南(或北)運(yùn)動的氫原子發(fā)出的光速為,此情形下發(fā)射的氫紅線相應(yīng)頻率為,與靜態(tài)條件下發(fā)射該光線的頻率差為。在本例的情形下,由于變化量太小,由頻率的變化造成的超精細(xì)結(jié)構(gòu)的變化是觀察不到的。問題的意義不在變化的大小,而在于有沒有變化,可以作出結(jié)論:天體自轉(zhuǎn)在方向上的不對稱性與各向同性發(fā)光原子運(yùn)動的疊加對光譜線是有影響的,造成譜線位移和譜線展寬。對光譜線超精細(xì)結(jié)構(gòu)的形成和影響,總的說來,外在因素算是比較小的,內(nèi)在的因素也許影響更大些。舉例來說,現(xiàn)在認(rèn)為巴爾末系第1軌道()與萊曼系第2軌道()是基本處于同一能級的不同軌道,兩軌道能量是有差別的,,,該兩軌道都能以各自的方式與萊曼系第1軌道()相互進(jìn)行躍遷,萊曼系第1軌道()的軌道能量為,與的能量差跟與的能量差也是有差別的,,而。兩條光線能量相差為,對應(yīng)的頻差為。在光譜圖上,這個頻率差異造成的間隙寬度相當(dāng)于巴爾末系線到線之間寬度的,約為。這里作個說明,計算準(zhǔn)不準(zhǔn),關(guān)鍵是測量的光線波長準(zhǔn)不準(zhǔn)?若提供的光線波長的測量值是準(zhǔn)的,則計算應(yīng)該是沒有問題的。假如光譜圖左邊的頻率高,則與躍遷的光譜線位于左邊,與躍遷的光譜線位于右邊,二者有一個間隔縫隙,這就形成了光譜線的精細(xì)結(jié)構(gòu)??梢钥闯?,精細(xì)結(jié)構(gòu)是來自不同途徑、能量大體相同但又有一定差別的兩條或多條光線的光譜線疊加而形成比較精細(xì)的結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步推測,氫原子電子從軌道躍遷至基態(tài)軌道,輻射的光譜線應(yīng)該沒有類同于上面所說的精細(xì)結(jié)構(gòu),因為沒有能差大體相同而又沒有另外的軌道躍遷途徑??上攵?,還可能形成三重或更多重譜線的精細(xì)結(jié)構(gòu),如帕邢系的光譜線是由三條分線組合而成的??偠灾芗壊煌壍?,軌道越扁(即離心力越大),軌道能量越大,如,…。譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)的成因根本不是教科書所說的電子運(yùn)動時的相對論效應(yīng)和電子自旋效應(yīng)。經(jīng)典理論不是不能說明精細(xì)結(jié)構(gòu),而是過去沒有找對方法。7,能量的交換形式與能量本身并不是一回事,不能混為一談,能量交換自然要以一定的能值進(jìn)行,不能因此就說能量是間斷的。一沓百元大鈔,支付時以一張一張進(jìn)行,并不表示錢是間斷的,內(nèi)面就沒有包含元、元的購買價值;一根木棒,截成若干小段,每段都有一定長度,并不表示木棒是不連續(xù)的。這好像都是廢話,可實際上,正是科學(xué)界在連續(xù)與間斷的問題上糾纏不清,陷入自設(shè)的迷宮之中。普朗克常量表示的是電磁波的頻率所具有的能量,無論是可見光、還是微波、無線電波,或是其它的電磁波,它們的頻率每所具有的能量都是一樣的,其值為普朗克常量?,F(xiàn)在科學(xué)界把普朗克常量解釋為能量和能量交換的最小值,這是錯誤的,它既不是能量的最小值,也不是能量交換的最小值。試想一下,假如有個光子,秒振蕩1次,即振蕩頻率為,代入公式計算,該光子的能量不是只有嗎?當(dāng)然,這樣的光線只有在極端情形下,如發(fā)光體所處的環(huán)境溫度上接近絕對0度才有可能產(chǎn)生。宇宙微波背景輻射或許就是彌漫在宇宙中處于極低溫度(左右)環(huán)境下的物質(zhì)發(fā)出相應(yīng)頻率的光線,根本不是什么宇宙大爆炸的殘余。8,電子繞核運(yùn)動是立體的,繞核運(yùn)動的電子接收和釋放光子,其運(yùn)行軌道要作出相應(yīng)變動,再加上外部影響因素的擾動和內(nèi)在因素導(dǎo)致的進(jìn)動,電子的運(yùn)行軌道既不固定,也不穩(wěn)定,表現(xiàn)出飄忽不定的特征,“電子云”是表象性形象化描述。在量子世界里,由于體量極其微小,極其微小的變化原因可能產(chǎn)生極其巨大的變化結(jié)果,有時原因小到根本觀測不到,甚至于根本找不到原因,好像自發(fā)的一樣,但不管怎樣,一切現(xiàn)象和行為都是有原因的,都是有嚴(yán)格的因果關(guān)系的,不可能沒有原因。就粒子物理學(xué)來說,不管電子的行為多么鬼魅,多么不可捉摸,但它的行為也是有嚴(yán)格的因果關(guān)系的,一定不能違反物理學(xué)規(guī)律,包括經(jīng)典物理學(xué)規(guī)律。本文運(yùn)用經(jīng)典物理學(xué)知識,同時根據(jù)光譜這個可觀測的量,計算出了相應(yīng)電子軌道的各項相關(guān)數(shù)據(jù),一切都是確定的,根本沒有不確定性任何余地。深入剖析所謂不確定性原理的產(chǎn)生思路可以看出:動量與距離作為兩個未知量,原本只需兩個獨立方程就可求出,方程中涉及到的對電
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