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  • 1 # 刁博

    盧瑟福透過他的α粒子散射實驗發現原子內部存在一個很小的帶正電的核,這個核集中了原子的幾乎全部質量,帶負電的電子就被盧瑟福安排在原子核外圍繞著原子核轉動,就像行星圍繞著太陽轉動那樣。這就是盧瑟福給出的原子的行星模型。記得我在初中時學的原子模型就是這樣的,這個行星模型在二十多年前還被視為科技的標誌。

    盧瑟福的行星模型存在著致命的缺陷,電子繞核運動會輻射能量,隨著能量的釋放電子最終會墜入原子核,這樣我們周圍的原子都會塌陷到幾乎不留體積。可現實中不會發生這樣的現象。玻爾後來將量子化概念引入到氫原子模型時,仍然保留了電子繞核運動的形式,但是強加了繞核轉動不會輻射能量。在玻爾的氫原子模型裡仍然存在著軌道這樣的概念。

    玻爾的原子模型只能解釋最簡單的氫原子光譜及氦離子光譜,對兩個電子的氦原子光譜就無能為力了,也不能解釋氫原子光譜的精細結構。為了解釋光譜的精細結構,烏倫貝克及古茲密特給出了電子的自旋概念。當時提出自旋時就是假設電子像地球自轉那樣也在繞著一個軸轉動。

    自旋假設的論文還沒來得及投出去,就發現了重大問題,透過計算可以發現,如果電子真的繞著軸自轉,其邊緣上的線速度將大大超過光速。

    儘管有問題,烏倫貝克和古茲密特的老師艾倫費斯特還是將論文投了出去。後來人們認識到,自旋概念的提出是物理學上的重大事情。

    現在人們認識到,自旋的“旋”並不是旋轉的意思,它是電子的內稟屬性。電子並非是像地球自轉那樣繞著一個軸轉動。軌道這個概念在現在的原子模型中也不復存在,因此也不存在像地球繞太陽轉動那樣的電子繞原子核轉動。

    電子在原子內部沒有軌道概念,也不是繞什麼轉動。根據量子力學,只能說電子在某個位置出現的機率是多少,電子雲就是用統計的方法對電子可能出現位置的形象反應,電子雲密的地方表明電子出現的機率高,電子雲稀疏的地方表明電子出現的機率低。

    儘管電子並不繞著原子核轉動,自旋也並非是在自轉,軌道、自轉卻能夠在解決一些問題中發揮作用。這些概念也因此保留了下來。

  • 2 # 華龍新觀點

    粒子運動的圓周運動概論

    粒子在不受任何外干擾的前提條件下,將保持勻速自轉和繞核週轉的狀態不變,粒子的機率性和不確定性運動狀態,是圓周慣性狀態被幹擾破壞後的特徵表現。

    解說如下:

    粒子具有圓周慣性狀態是其初始狀態,是粒子的運動屬性,但外界干擾是無序的,具有機率性和不確定性,這種混沌能量的干擾,破壞了粒子的圓周慣性運動狀態,因為粒子的抗干擾能力太差,無處不在、無時不在的干擾成為常態,包括對粒子的觀察和測定,都是干擾和破壞粒子圓周慣性運動的行為,所以粒子觀察和測定的常態特徵就表現為機率性和不確定性。

    同時,粒子遵守圓周慣性的運動屬性是其本質,在干擾破壞減小或解除後,仍將回歸圓周慣性運動狀態,以其核心不變、軌道半徑伸縮幅度範圍變動的圓周運動的機率規律依舊存在,無論是電子運動的圓周雲的機率態描述,還是薛定諤方程的機率態數學式,都是粒子的圓周慣性運動的破壞和迴歸的漸進規律的體現,也是粒子遵守圓周慣性運動論的證明。

    3.2、混沌能量與不確定性原理的本質

    外界能量作用於物體,是改變物體狀態的一種干擾效應,外界能量的存在形式是混沌無序的,作用於特定物體是存在可能或不可能的機率疊加態,其作用方向和大小也是不確定性的。

    例如:一輛普通的無人駕駛的小車,在普通公路上行駛,這輛車下一刻的運動速度、方向和側翻等狀況是無法預測的,就是說具有不確定性,再例如,一隻碗隨手摔出去,這隻碗在落地前,任何人無法確定碗是否會碎和碎成怎樣?這是能量的混沌性確定的,這是宏觀物體的不確定性原理,在微觀粒子裡,粒子的不確定性運動狀態,同樣是混沌的外界能量干擾所致的結果。

    3.3、粒子的量子波函式坍縮本質

    粒子質量太小太小了,幾乎經不起哪怕是一個光子的能量干擾,粒子在開放環境裡,總是會受到外界的不斷干擾,其圓周慣性運動狀態是常態性的破壞,其顯現的狀態已經不是其本來狀態,但我們可以透過波函式來描述它的機率。

    但是,當我們對粒子進行觀察和測定時,都是“光”察和“電”測,顯然是對粒子的圓周慣性運動的另一種破壞和干擾,是常態破壞下的疊加破壞,顯然也破壞了粒子常態下的波函式規律,導致波函式的預測機率崩潰,這就是量子波函式坍縮本質。

    3.4、天體與粒子運動的統一和區別

    星體和粒子都遵守圓周慣性運動論,但是星體運動具有穩定性、可觀察性和預測性,而粒子運動卻具有機率性、不確定性和不測定性,出現這種差別的唯一原因就是星體和粒子的質量存在巨大差異,決定了星體和粒子的抗干擾能力的巨大差異。

    星體在宇宙中同樣受到其它星體的干擾,所以實際的運動狀態是變速的橢圓運動,這是干擾後的結果,但因為星體質量很大,有強大的抗干擾能力,所以不會表現為無序不確定性狀態,而表現為相對的穩定狀態,是可觀察可測定狀態。

    而粒子質量太小,抗干擾能力太差,任何干擾包括觀察和測定都會破壞其慣性狀態,而外界干擾是混沌存在,所以粒子不確定的機率狀態則成為粒子常態,是所有觀察者和實驗者共同驗證的公認狀態,而這恰恰不是粒子運動的本態,這就構成了粒子物理的神秘之處。

  • 3 # 金童希瑞

    電子、電子軌道是金屬態氫離子自旋產生的“磁力矩”,電子沒有體積與質量。

    電子與金屬態氫離子是一體的。質子、中子是自旋方向不同的金屬態氫離子,電磁波的傳播離不開金屬態氫離子“磁力矩”的共振。

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