基本粒子、光子、物质

Elementary particle、photon、matter

 

 

电子轨道的量子性

赵丰军

    我们知道太阳周围的星体轨道并没有量子性,只要星体的运动速度与星体和太阳间的距离合适,就是星体的轨道,特别是人造星球,人造太阳卫星,可以放在太阳周围的任何轨道上,并不是像原子周围的电子,它的轨道有一定的选择,一定要满足量子轨道的半径要求,特别是氢原子的内的电子轨道要求更是这样,关于这一点,用玻尔理论更能说明这个问题。

关于玻尔理论的主要内容是如下假设:

1 原子只能处于一系列不2 连续的能量状态中,3 在这些状态中原子是稳定的,4 电子虽然绕原子核运动,5 但并不6 向外辐射能量,7 这些状态叫做定态。

8 原子从一种状态,9 能量为E110 跃迁到另一种状态时,11 能量为E212 它辐射(或吸收)一定频率的光子,13 光子的能量由这两种定态的能量差决定,14

15 原子的不同16 能量状态跟电子沿不同17 的圆形轨道绕原子核运动相对应。原子的定态是不18 连续的,19 因此电子的可能轨道的分布也是不20 连续玻尔在上述的假设的基础上,21 利用经典的电磁理论和牛顿力学,22 计算出了氢原子的电子的各条可能轨道的半径,23 还计算出了电子在各条轨道上运动时的能量(包括动能和势能)。用数学公式来表达就是:

   其中是第一条可能轨道的半径,即离原子核最近的一条。是电子在第一条可能轨道上运动时的能量,是第n条可能轨道上的半经和第n条可能轨道上的能量,n是量子数.

   从现代的量子力学中更能说明电子轨道的量子性是正确的,那么电子轨道的量子性,是微观世界中存在的特殊性,为什么在宏观世界中没有量子性呢,特别是太阳周围的星体为什么没有量子性,人类可以发送人造太阳卫星,想发送到什么轨道就发送到什么轨道,看起来不具有量子性,其实不然,同样具有量子性,只是从现有的轨道到达这颗卫星的量子轨道的时间太长,人们在有限的生命时间里没有观察到,于是,人们就说是宏观物体不具有量子性,这种理解是不合适的,我们没有看到的现象,就说这种事实不存在,这不是唯物主义的观点。

   电子轨道的量子性可以说明这样两个宏观特征: 电子吸收光子后,电子的轨道转移了,换成一个半径更大一些的轨道运行了,或者理解为电子在另一个几率更大的区域运行,或存在,这种现象说明电子吸收光子后,从能量的角度来看,是能量更多了,但是对环境来说,电子也要找到适合自己的光子信息环境,只有在适合自己的光子信息环境中,这个电子在空间存在的时间才能更长一些,这个环境就表现为电子的光子信息能量更低一些,就是说电子吸收光子后,自己的光子信息能量确实大了,但是,对自己来讲还要找一个更适合自己的光子信息环境,显示自己能量最低的区域,这个区域就是能量最低的环境,电子在这个环境中存在,电子在这个区域中吸收到的光子和发出的光子相同,自己的生命周期更长,自己在这个空间的存在时间才能更长久,由于电子在这个轨道内吸收到的光子和发出的光子相同,宏观表现为电子在这个轨道内加速运行,但是并不向外发射光子,自己的能量并不变化,当电子发出一个光子,或者是吸收一个光子后,这个电子又要找到自己的能量最低的区域,于是发生了人们所说的电子轨道的跃迁。 

    这也说明,同是电子,不同的电子具有不同的光子信息,不同电子的光子信息,只有在不同的环境光子信息中,能量才最低,光子信息的能量是不是最低,不仅仅是电子光子信息自己的事,也是和环境光子信息有关的物理量,这就让我们联想两个问题,不同生命在不同的环境中,能量表现不同,如果在能量最低的环境中生存,生命周期更长一些,一种光子信息的能量在这个区域中高一些,在另一个区域中可能表现的更低一些。例如,科学家们用纯铀235,制作原子弹,这说明纯铀235在地球表面上的结合能比较多,当它分裂为几个中等质量的原子核时,由于中等质量的原子核结合能比较小,在瞬间放出大量的原子核能,这是人类在地球上制作的原子核武器,但是一定存在这样一个环境,在这个环境中铀235的能量显示是低的,而分裂为几个中等质量的原子能量是高的,在这样的环境中人们制作的原子核武器,不仅不能爆炸,相反还会从周围吸收能量。

   另一个,电子吸收一个光子后,自己的光子信息改变了,自己要发生跃迁,要找到自己的光子信息能量最低的区域,要找到适合自己生存的光子信息环境,要找到自己吸收光子信息与发出光子信息相同的生活环境,同样宏观物体,也具有这样的能力,只是宏观物体在寻找这个环境所需要的时间更长久一些,或者是在寻找这个环境的过程中,宏观光子信息所需要的环境光子信息又发生变化了,宏观光子永远也找不到自己的能量最低的光子信息环境,也就是说宏观物体的光子信息永远也找不到这样一个环境,自己吸收的光子信息和发出的光子信息不可能一样,也就是宏观物体的生命周期不可能像质子的生命周期那样长。当人类找到自己的光子信息能量最低的空间区域时,人类的生命周期可能提高很多倍。

    第二、宏观物体的运行轨道同样具有自己的量子轨道,由于不同的光子信息都要力求寻找自己的能量最低空间,那么在空间运行的宏观物体,都在寻找自己的空间轨道,每一个物体都有自己的空间轨道,也就是自己的量子轨道,只是由于宏观物体的光子信息能量比较大,量子轨道不太明显。特别是人们对太阳系中的九大行星,以及人造太阳卫星,可以在任何轨道上运行,让人们不可思议,事实上人造太阳卫星以及九大行星的能量最低轨道,并不是现在对应的轨道上,地球要想找到自己的能量最低轨道需要更长的时间。我们知道九大行星的能量最低轨道,也就是行星吸收光子信息的能量和发出的光子信息能量相同,应该在离太阳更远的地方,也就是在某一个区域内,太阳发出的光子信息能量密度与来自宇宙的光子信息能量密度是相同的地方,这个地方远不在地球现在的位置上。地球现在的运行轨道并不是地球的平衡轨道,只是一个暂时性的轨道,地球正以每年约170米的速度,远离太阳,当地球到达自己的平衡轨道的时候,需要几十亿年的时间,人类等不到这个时候,也发现不了宏观物体的平衡轨道,同样发现不了宏观物体运行轨道的量子性。

   这也是说,太阳系内的九大行星,并不是说一直就在这个轨道上运行,自己的轨道是在不断变化着的,永不停息地向着自己的目标前进,向着自己的能量最低区域进军,也就是说太阳系的九大行星一直是向着远离太阳的方向运动着的。只有到了自己的目标之后,由于惯性,还会向远离太阳的方向运动,然后由于光子信息的能量密度问题,又会靠近太阳运动,也就是在自己的平衡轨道附近振动。

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上次修改时间:2006年04月05日