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电磁理论与原子论之四

                        ——原子论

志勰

〈一〉

原子尺度电荷间电的作用

  1>  在"电的作用"中,我们通过电现象的规律对电的作用进行了分析,并且引入了电的作用力线的概念,常规的电现象采用电的作用力线去描述是合适的。电的作用力线对宏观电现象的描述与常规由实验证实的物理规律是吻合的。这里我将根据电的作用力线的概念将电的作用采用物理分析的方法应用到粒子的层次,您将看到它会得出一些新的规律或者给于常规的物理规律以新的涵义。

    平方反比定律或者说库仑定律是物理学中的一个基本规律,这取决于它对电的作用属性的确定上起到了一个决定性的作用,它不仅仅是电与电之间作用的关系,还影响到电与磁两种作用属性之间的关系,电磁学中的物理量间的关系也因这种作用关系而建立。在“电的作用”中我们得到这一定律在实验证实的范围是电荷间线度比为大于1012数量级。另一方面,氢原子存在的事实说明在电荷间线度比小于104数量级范围内,我们有理由怀疑并认为库仑定律这一基本定律不能成立。

    我们曾采用物理分析的方法得到两个异性电荷间发生相互作用,属于吸引这样特点的是电荷给于另一个电荷的相互作用,一个电荷必须紧紧位于另一个电荷一条电力线的作用范围之中。这就是常规物理规律成立的范畴。

2〉电荷相互作用的一个特点

    对电荷本性的探索,我们不能对电荷本身进行测量,这取决于电荷的大小〈线度〉不在我们可精确测量范围之内,我们不能找到合适的工具对点电荷本身进行测量,但我们可以采用电荷对外相互作用的属性进行可行性的定性分析,从而确定电荷本身的属性。

    库仑定律是电荷对外作用很具代表性的定律,虽然我们已经对它确定证明的范围〈线度比大于1012数量级>不是电荷对外作用的全部,但它可以在此范围内确定电荷对外作用的一个性质。在此范围内,一个电荷的作用力线可以对另一个电荷产生作用力的作用,并且遵守平方反比定律。对此电荷间相互作用的分析,这发生在一个电荷中一个单位作用力线对另一个电荷的作用上。

    我们采用一个单位电荷去检验另一个单位电荷,〈在线度比大于1012数量级〉,其作用力的大小依赖于电荷表面的一个单位作用力线,而电荷表面是有多少个单位作用力线构成与作用力的大小无关。我们检测的仅是一个单位电荷一个单位作用力线在空间中对另一个单位电荷的作用的大小。

    这是我们得到电荷间相互作用的第一个特点,这一特点是存在缺陷的,即:不具有普适性,严格成立仅在库仑定律范围内得到证明。另一方面,在其它线度比范围内,只有线度比小于104数量级。氢原子事实说明,库仑定律不再成立,但没有根据说明电荷线度比在104——1012数量级范围内,库仑定律不能成立。在这里,我建议把库仑定律成立的范围扩展到电荷线度比大于104数量级。

    电荷间这种相互作用的特点,对于非孤立电荷间的相互作用同样适用。我们在电场中检验一个电荷所受到的电场力的作用,通常采用的方法是将构成电场的电荷分成若干个体积元,计算每一个体积元对这个电荷的作用力,电场给于这一电荷的作用力等于所有体积元给于这个电荷作用力的矢量和。其中任意一个体积元中的电荷与在这个电荷间相互作用的关系,满足于电荷间这种相互作用的特点。

3〉与这一特点相关的一个结论

    我们采用电的作用力线对两电荷间的相互作用进行分析,在电荷间线度比大于104数量级范围内,两个孤立电荷间的作用力线满足于库仑定律的结果时,两电荷间的作用力线实际上是一个电荷的一条电力线的作用对另一个电荷的作用满足于平方反比定律。

    在我们对电荷间相互作用的分析过程中,在确定空间中孤立电荷的电的作用力线于电荷的电量是无关的。我们只是假设构成电荷对外作用的是电的作用力线,电的作用力线会对其它的电荷产生作用。另一个是根据电的作用力的一个经验事实——库仑定律。在电荷线度比大于104数量级时,电荷间的作用力满足于这一规律。在分析过程中,解释是通过电的作用力线完成的,那么,两个孤立电荷间的作用力线与电荷电量是否有关系呢?

    在电荷线度比属于库仑定律成立的范围,电荷间的相互作用发生在电荷的一根电的力线上。在这一关系上,并不存在两电荷间的作用力同电的作用力线条数有任何的联系。

    对于同种属性的电荷,我们没有任何理由确定它们的电的作用力线对外界的作用不是相同的,对于不同属性的电荷我们同样不能确立,除了电的作用力线的作用方向之外,他们在空间的分布属性有任何的不同。另一方面,根据传统的物理学对基本电荷的定义——经验事实,我们不能发现孤立电荷的对外作用的属性〈指电的属性〉有任何的不同。我们据此可得到孤立电荷对外作用的属性除了方向之外,其属性是相同的。

    由于两电荷间的作用力仅由电荷的一条电的作用力线决定,那么,如果我们采用电荷受力大小的方法去确定孤立电荷的电量,则孤立电荷的电量为一常数。

    或者进行如下的表述:如果在库仑定律成立的范围内,电荷间的作用力线依赖于电荷单位作用力线的大小,那么在我们采用力的方法对电荷电量的测量中,单位作用力线相同的电荷,必然会有电荷为一常数的结论,而不管电荷拥有多少单位电的作用力线。

4〉电荷相互作用的第二个特点

      〈1〉当我们将电荷间的相互作用距离范围缩致电荷间线度比小于104数量级以下,一个首要的问题是库仑定律所建立的电荷相互作用的关系已经不能满足电荷间相互作用的描述,可通过如下几方面予以确定:

           1、1909年,英国物理学家卢瑟福同德国物理学家盖革和马斯顿进行的a粒子散射试验,卢瑟福并于1911年提出了原子的有核行星式模型。根据试验结果及这一理论,需假设原子的绝大部分质量和全部的正电荷集中在称为原子核的区域中,才能与实验数据吻合。这一事实说明原子中的电荷和负电荷并没有因正负电荷间的静电引力而吸引到一起。

         2、1913年,丹麦物理学家波尔提出量子化的行星式原子模型,并克服卢瑟福行星式模型因电子绕原子核运动时存在的加速度而不断辐射能量,从而最终导致原子中正负电荷吸引到一起。并假设电子在氢原子中只能处于一些不连续的稳定状态,只有在原子从一种稳定的状态到另一种稳定的状态时,才会存在光子的跃迁和发射。

    为了与经验事实相符,波尔对这一理论作了三个假设:

    第一原子稳定态的假设
    第二解释原子发光的电子跃迁的假设
    第三限制轨道存在条件的轨道角动量量子化条件的假设

波尔先生所作的这些假设是建立在单电子原子试验的经验事实数据之上,对氢原子能给于较为满意的解释〈不能解释谱线的精细结构〉,但是这一理论的依据是建立在三个假设的基础上,没有任何理论的依据。在这一理论上,首先在原子的定态假设中就包含了在原子的尺度,电荷间的作用不遵守库仑定律的内容。近一百年来,只是由于我们拟定了两个不同的物理体系,经典的机械运动与量子论。

    后来德国物理学家索末菲等人又将这一理论推广到更一般的椭圆形轨道上,但也仅能对类氢原子达到满意的描述。

        3、随着量子理论的建立,对原子的电子轨道采用几率的解释方法。这种描述方法仍然建立在波尔理论三点假设的基础之上,正是这样,在对原子的理论解释中,已真正进入到与机械运动体系不同的解释中。依此发展的物理理论便不能在依据机械运动中物质所表现出的属性来对物理世界进行解释,物理理论便进入到通过大量实验事实而对物理结构和属性进行虚拟和假设之中。从而摆脱了普通力学的概念体系。我们在日常生活中对物理世界的理解如牛顿力学也就不在此理论因果范畴之中了。物理世界的统一也就处于一种理解上的因果关系的连续与间断之中。同时,物理也就进入到一种纯粹的数量的逻辑之中。

      通过如上对原子理论的回顾,有一点可以确定,在原子尺度范围内电荷间张角的正ddzy1.jpg (763 字节)也逐渐不能当作零处理。两者都有理由怀疑并确定在原子的尺度,电荷间相互作用的关系将是一种新的作用形式。

   〈2〉在电的作用力线中,我们确定了电的作用力线对电的作用存在一方向,这里我们来看电荷中的电的作用力线除此之外的作用形式。
  
   如果我们假设一条电的作用力线存在不同的方向,〈如图〉

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我们根据叠加原理将发现,这一作用形式将严格按照库仑定律存在的形式,电荷给于其它电荷的作用等于所有电力线给于这一电荷作用的矢量和,并严格遵守电的作用的平方反比定律。根据这一作用形式,原子中的质子和核外电子将是吸引在一起的。这与原子事实不符,但是这将违反电的作用力线本身的定义。

    另一方面,我们将一个基本电荷表示成一个小圆球,这来自与电的张量属性,同样在这种涵义上,我们仍然不能将电的作用力线表示成电荷表面任意一点具有一个方向除此以外的其它形式。

    〈3〉假设了电荷对外作用具有电的作用并将之归之于电的属性,其作用的方向通过电的作用力线来描述,并且通过电的作用力线对外界作用,不可避免的将出现这样一个问题,在以电荷为球心的任意球面电的作用力线在球面上的分布是连续的还是分立的。这对于电荷对外作用的实质上,尤其是电的作用力线向电荷无限远处延伸时将是至关重要的。当电的作用力线是分立时,就涉及到电的作用力线在空间延伸分布的规律。而连续时,由于电的作用力线是张量属性。在本文中,关于电的作用力线的应用中,都是采用的这种处理方法。

    〈4〉影响电荷对外作用的另一个是电的作用力线的方向,在电的作用中,采用力的合成原理和叠加原理,由电的作用力线可以得到电力线的概念和特点。电力线在电场中因其它电荷的存在而发生方向的改变,电的作用力线是否也具有这样的特点呢?

    电的作用力线在定义中是穿过电荷质心的直线,电荷间的作用〈如电荷间线度比大于104数量级时〉将发生一种分歧。如简图:

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三个电荷C.B.A在一条直线上的作用,根据电的作用力线的定义,电荷A仅受到电荷B的作用,电荷C给于电荷A的作用将被电荷B屏蔽。传统的计算方法是电荷A受到的作用是电荷B、电荷C两者作用给于电荷A的作用之和。

    那么,是否C的电的作用力线可以绕过电荷B而对电荷A产生相互作用呢?这个问题在这里是很难回答的,根据常规的经验事实不足以对其进行判定。另一方面,如此精确的条件,至少在现代物理实验中还不能对这种作用形式进行判定。

    对于常规的经验事实,如上两种作用形式都不能通过实验进行判定,但位于直线上的三个电荷间存在的作用力线可以进行屏蔽,这是采用电的作用力线的作用形式对微观基本粒子间相互作用的一种不同于传统物理学描述。这种描述至少到目前并没有否定的证据,当然,也没有肯定的证据。在这里,我想提醒大家的是——现在的描述是针对于基本粒子。

    假设电荷间的相互作用力线可以存在屏蔽的作用特点,对于原子、原子核基本粒子等的描述是有力的。

    〈5〉原子中的电子不因原子核的作用力而吸附到一起,我个人因这一事实而认为库仑定律在原子的尺度或者电荷间线度比小于104数量级时,库仑定律不能成立。

     这一问题,首先这是一个经验事实。我们不能否认,另一方面,我们需要寻找原因。

    将这一事实归之于质子对电子的作用 ,仅仅由于质子的电的作用力线在空间位置的分布在不同线度比范围内是不同的,仅此是不能让人满意的,但是线度比越来越小,一个电荷在另一个电荷为质心的球面上就越来越不能略而不计。同时,两个电荷间作用力线在空间的分布越来越密集。关于不同方向电力线是否会存在相互作用的影响,至少到目前为止,还没有足够的证据来对此进行说明。

    目前,库仑定律不能适用于异种电荷线度比小于104数量级只是关于原子事实的一种约定。

〈6〉关于原子尺度电力线的作用

    不论两个电荷间处于什么位置,电的作用力线代表的是电荷间的作用,它的作用强度和方向就是电荷间实际的相互作用。根据这一原则,我们来看对氢原子光谱的解释。

5〉对氢原子光谱的解释以及由此可行性的一种原子理论的基础

〈1〉氢原子光谱其波数可以用一普遍的公式来表示

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式中yzl4.gif (951 字节)<波长的倒数>yzl5.gif (1214 字节)〈里德伯恒量,其中k为正整数,n为(k+1)开始的正整数。

    这一普遍公式采用电的作用力线来描述也有一等效的描述。如图:

       以氢原子质心为球心作半径不同倍数的不同的球面,分别1.2.3.4.5.6.......n,通过球面1上的一个电子表面和氢原子质心作一圆锥。

    如果氢原子核穿过电子的作用力线在球面1上作用力线条数为1个单位,则在2.3.4.......球面上分别为yzl7.gif (906 字节)yzl8.gif (906 字节)yzl9.gif (906 字节)......个单位。

    电子从球面1运动到球面2、从球面2运动到球面3.......从球面k运动到k+1。原子核分别实际给予他们的作用数量为yzl10.gif (940 字节)yzl11.gif (971 字节)yzl12.gif (970 字节)......yzl13.gif (1057 字节)

    电子从任意球面运动到任一球面的通用描述式为yzl14.gif (987 字节),其中k为任意正整数,n为大于(k+1)的正整数。

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    从这一形式中,我们可以看到只要我们加入一个常数R,那么,就得到氢原子光谱波数的普遍公式

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并且,它具有实在的物理意义,它表示电子从一个球面到大于它球面积的另一个球面时原子施加给它的作用。

    在采用电的作用力线解释电磁波中,我们知道电子所辐射的能量给与单个带电粒子的作用同它的加速度成正比,这样,我们就找到了它真实的物理意义。

<2>采用电的作用力线对氢原子光谱给于定性解释和传统的氢原子理论具有等效性,并且具有一定的物理意义,但是,这个解释对于氢原子中电子的发光过程仍然有很多欠缺的地方,为此我们必须赋予其确定的物理意义.

    如果能量守恒定律成立,那么,我们无需在作其它的解释,采用这种电的作用力线的描述就是合理的,但是导致物质运动发生变化并形成物质运动变化规律的并非能量守恒这一规律所能解释清楚的,并且人类对物质世界的理解远非确定某种数量关系就可以确定为完善的事情,人类需要追求物质运动变化本身的理解。在这种意义上,我认为将它推广到力学的描述,并给于力学的解释,寻找因果逻辑关系,这样才算合理。另一个原因是我认为能量守恒定律在转化过程中是不能成立的。尤其是不同能量间的转化,表现在物理量的计量上。

〈3〉对原子发光的事实作力学的分析,我们发现不能采用常规的方法对其进行计量。

    如果我们仍采用电势能这一概念来对原子发光过程进行描述,与此相对应的概念是电势、电势差等等。

    以氢原子为例:

    1、电子从球面1到球面2的运动过程,电势能(原子核给与电子的作用)逐渐为转化为电子的动能,并且由于电子的变速运动,电子对外辐射频率与其加速度成正比的电磁波。

    在这个过程里,我们发现原子光谱的经验事实是电子从球面1到球面2的频率为近似常数。〈通过更精确的光谱仪去观测,这一谱线具有精细结构,这是经验事实〉,不可避免的,这一过程加速度的数值为一变数。如果电子在球面1所受到的作用仍以电的作用力线条数来计算,可采用单位1,加速度为一个单位。在球面2上则由于电子受到电的作用力线条数为球面1的1/4,加速度为球面1的1/4。电子从球面1到球面2的加速单位由1到1/4不等。与此相对应的光的频率也是连续的,而不是分立的。

    (关于这一点较为简单的解释是原子核或者质子对外的作用力线条数是确定的并且是分立的。如果仅是对于电子从球面1到球面2的运动变化过程,这种解释应该是有效的并且较让人满意。)

    2、问题是电子从球面1一旦开始受到作用力并加速运动,它不会到球面2而终止运动,常理推断,它会一直加速下去,并且一直到不受到原子核的推斥力为止。它将经历从球面1、球面2 、球面3......等等.这样电子将会经历从球面1到球面n的过程,与此相对应的加速度过程则是从1到1/n连续的过程,电子的发光过程则是连续的了。

    3、根据电学中电势能的概念以及常规的经验事实(库仑定律)可以判定,原子中原子核和核外电子之间存在吸引力,而不是排斥力,这样电子这一过程是根本不会发生的。

    4、电子从原子核任意球面到任意球面间的运动过程都存在一对应的谱线,电子从球面1到球面2 ......到球面n谱线的频率是逐渐升高的,同时,从球面1到球面n,n越大,其谱线所对应的频率也应越高。谱线宽度越大,电子发光时间也应越长,谱线强度越应越强,这与经验事实是不符的。

〈4〉我们发现,采用常规的物理概念不能对氢原子发光的经验事实进行合理的解释,下面,采用电的作用力线进行描述的尝试。

      处于如下的原因

      1、在电荷间线度比小于104数量级,电力线作用的方向问题我们已经不能忽略不计。

      2、一个电荷的电的作用力线在另一个电荷的空间位置上是否存在对另一个电荷的屏蔽问题。

      3、由一个电荷出发的不同的作用力线可以对另一个电荷存在作用的问题。

      以上,我们不能通过实验事实对物质运动变化事件进行判定,只能通过可行性的分析是否和经验事实的吻合来进行可行性的判定。另一方面的原因是对于高强度的电的作用力线的相互作用缺少理论与实验的依据。

    当核外电子受外界作用(如碰撞、光的作用),常规理论是吸收能量,而跃迁到以原子核为球心的某一球面n,这一过程采用电子存在状态的变化形成对外作用的变化是合理的,由于电子存在状态的变化,两种存在状态之间必然产生对外的作用。其总体的效果由于作用力大小相等、方向相反,施加的作用可以看作被电子吸收,对于光子施加的作用,可以认为是电子对光子传统看法中的吸收的看法,这两者是等效的。

    实际上,原子中电子对外界的作用远非如此的简单,这是一种可近似处理的模式。

〈5〉以氢原子为例,我们首要的解释是电子的运动模式与氢原子谱线的对应

    当电子在以氢原子核为球心的球面1上向球面2、球面3......球面n的运动过程中,电子不是回到球面2停止,而是在氢原子核的斥力作用下,由球面1一直运动到球面n。如果期间一直受到氢原子核斥力的作用,到球面n不再受到氢原子核的斥力,那么,电子在这一运动过程中是加速的运动过程。而后电子受到氢原子核的引力。这一分界面即为库仑定律不能严格成立的那一界面,即:电荷间线度比大约在104数量级左右。由于电荷间线度比仅为描述微观电荷间存在状态的方便而设定的概念,用于这里的描述需要实验验证。

    受到氢原子核引力的作用后,电子将作减速的运动,这一减速的过程,由于电子和原子核间的作用力遵守平方反比定律,受到的作用力也是一逐渐减弱的过程,因此,电子在这一过程中所发射光的谱线将是连续的,理论上来说,我们可以通过观测这一连续光谱来确定电子的加速和减速的分界点,以确定电子在原子中不受作用力时的位置。原则上来说,这是一种可行性的方法。

    电子这一加速和减速的分界点,就是通常原子理论中所对应的势垒的概念。但是这里的势垒却不是传统原子理论中所说的势垒。

〈6〉我们对原子中的原子核对电子的作用过程进行了分析,氢光谱说明氢原子核对电子的加速过程不是连续的,(分立的谱线结构)这说明我们对氢原子核对外的电的作用力线不能采用张量均分的处理方法处理,氢原子光谱线不是连续的说明氢原子核电的作用力线在空间上的分布不是均匀的弥散在氢原子核的任意球面,而是存在明显的线状分布区域。只有这样我们才能解释电子在氢原子核外所受到的作用在确定的方向上是一种不连续状态的一种分布。只有这样,我们才可以解释电子在氢原子核外所受到的的作用在确定的方向上反映在运动状态的变化上是一种不连续中的作用的分布。

    氢原子核这样的电的作用力线分布结构在一定意义上成了真正的电的作用力线,与电的作用力线的意义并不矛盾。

    除了采用这种定义方法之外,还存在其它可行性的描述,这一问题将在解释了谱线与电的运动过程之后在进行讨论。

   氢原子通用的描述公式是

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    电子从以氢原子核为球心的任意球面到任一球面都有一对应的频率或波长。实际上电子在氢原子核为球心间任意两个球面间的跃迁是不现实的,氢原子中电子的运动过程在实际的应用中不能满足于在任意两个球面的跃迁或者从一个球面到另一个球面。如图:

    电子不受力作用时在n层面。电子不论从任意一个球面开始,其终运动层面必然在n。这里我以氢原子光谱的远紫外区为例,来说明这一问题。

    电子在球面1开始受到原子核的作用力运动,在球面1时,我们可以设定初速度为零。当电子运动到球面2时,其速度为v1。电子从0到v1这一过程,是一加速的过程。从这一过程所对应的谱线(实验事实)可近似一个确定的谱线,在这种意义上来说,电子的这段运动过程其加速度可近似为常数处理,但是,通过更精细的光谱仪观测,可观测到精细结构。另一方面,谱线存在带宽。

    我们从氢原子核的电的作用力线对外分布上来看。电子在球面上的截面积所占据的电的作用力线为一个单位,在层面2上所占据的为1/4个单位。如果电子在氢原子核外的发光是由电子的加速度所确定,并且发光的频率与电子的加速度所对应,那么,我们可以确定电子在这一运动过程中,由于在两个球面之间电的作用力线条数存在较大的差异,其加速度存在几个变化值,因此,谱线存在一定精细结构。

    造成谱线带宽的一个原因的是原子在发光过程中的相对速度,即:频移所造成。

    由于电子在这一过程中所作的是初速为零的匀加速运动,并且不同球面之间的距离相等

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,在球面1到球面2之间所经过的时间最长,因此这一谱线的强度最强。

        当电子从球面2到球面3的运动的过程中,电子所占据它的截面积的电的作用力线条数由1/4个单位到1/9个单位,其加速度开始减少,同时其运动速度由v1v2,通过这一路程的时间减少。

    我们检验几个与此对应的物理量,并和电子从球面1到球面2的运动过程相比较。将会发现电子的加速度变小,通过时间减少,通过作用力线条数减少。这一过程是电子从球面1到球面n的逐渐的过程。

    电子从球面1到任意球面的跃迁(运动过程),在传统的计算方法上或者通用公式上,电子在原子核的加速运动过程中,我们不能找到直观对应的运动模式。但是,我们可以找到一种新的对应模式。

    电子从球面1到球面3的运动的过程,中间过程必然首先经历从球面1到球面2的过程,这一过程必然要发射与球面1球面2间运动过程相对应的谱线,通用公式表示为:

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    而后从球面2到球面3,电子的运动速度将不再是初速为零的匀加速运动,而是由v2v3的过程。这一过程对于电子的初状态和终状态以及加速状态在电子在其它层面上的运动过程中是唯一的,我们可以采用通用公式表示为:

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来描述。它表示电子从球面2到球面3之间的加速过程。

    以此类推,我们可以获得氢原子光谱在氢原子发光过程中所代表的确切涵义。

    当电子从以氢原子核的一个球面k开始作初速为零的匀加速运动,它所发射的任意一条谱线所对应的电子发射过程是电子由球面n-1到球面n的加速过程中所对应的电磁波。

    这样在通用公式中,k的取值分别为1、2、3、4......k时,分别对应的谱线系为赖曼系、巴耳末系、帕邢系、布喇系......等等

    这样处理,虽然电子发光的运动过程和谱线结构已经吻合,但是在解释原子上仍然存在一个问题,就是如何去解释电子加速过程辐射电磁波的反常现象——在电子加速度过程中,电子受到的作用力越小,(加速度越小)其发光的频率反而变大呢?

〈7〉在“电磁波”中,我们讨论了产生电磁波的一种模式,在这里,我们讨论产生电磁波作用的另一种模式,它在原子发光的过程中是很重要的。

    我们曾探讨了三个电荷处于一条直线上的情况,中间的电荷可以屏蔽两端电荷间的相互作用。如图:

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    当电子远离氢原子核时,其过程中它所占据一氢原子为核心的球面上的电的作用力线会存在一个逐渐释放的过程,氢原子核作用在电子上的作用力线由于电子的运动而逐渐从电子上转移到氢原子核外空间,并对外界施加作用.

    这种作用的传递是由电的作用力线引起并能对外界电荷产生作用,由于电子在原子核外区域加速度较大,电场强度高度密集,这种对外界作用的得失方式很强烈的,它应该是一种主要的光子的形式之一。

   原则上来说, 氢原子所发射的这种光子的运动方向是由氢原子核指向力线作用的方向。

    我们采用电子的加速度计量的电磁波,其频率与电子所受到的加速度成正比的那种形式的电磁波,其光子的作用的方向是垂直于电子的运动方向。它是真正意义上的电磁波。随后,我们仍要讨论除这两种形式之外的另一种形式的电磁波。

    由于原子发光的经验事实,我们不能通过实际的定量方法去测量发光过程本身,只能凭借物质间相互作用模式去推测。一种不错的解释方法是将原子发光的经验事实看作原子某种状态变化对外作用过程的一种对应。

    采用电的作用力线对氢原子的发光过程进行描述,如下可作为经验事实:

   1、以氢原子为球心的球面,电子初速为零的那一球面距离原子核越近,某一确定层面间的光的频率越高。

   2、以氢原子为球心的球面,电子初速为零的运动变化过程中电子的运动速度越大,其发射光的频率越高。

    另外一点,氢原子发光过程我们只是通过作用分析得出的几个结论,实际的作用形式我们不能知道,但有一点,将原子发光看作电子和原子核共同对外作用是合理的。

6〉关于原子发光的具有谱线结构的这一经验事实,采用电的作用力线进行解释在定性的意义上,可以说获得了较为成功的解释,对于微观物质世界的认识,它比传统的量子论的方法更具有诱惑力。下面我们仍采用电的作用力线的表示方法,来对原子核的结构确定上探讨一下可行性的方法。

  〈1〉我们对氢原子光谱的探讨主要采用以氢原子为点状核心对电子的作用,事实上,这一作用形式仅在原子质量数为1的氢原子中才是严格的,因为我们不知道中子对电子是否存在相互作用,我们知道,氢原子的发光过程是在电荷间线度比远小于104数量级的范围内,这个范围内,粒子间微小的相互作用在粒子间的运动变化中可以显示出来。关于中子对核外电子是否存在作用力的特点,我们可以将氢的三种同位素所发射的光谱进行比较,如果谱线存在一定的差异,那么就说明原子核中的中子对核外电子存在相互作用。

    我手中的关于这一理论分析的数据,大多来源于物理课本。剩下的就是科普读物了,因此,并不能就这一问题给出结论。

   如果存在不同的谱线结构,那么必然在如下几个方面表现出来:

      1、谱线的强度
         某一条谱线存在强度的变化。

      2、谱线的结构
         某条谱线的位置,在整个谱线系中发生变化或者某条谱线的精细结构发生变化 。

   我们可以据此确定中子对电子的作用形式、作用范围,同时可以确定氢原子谱线通用公式中的常数项结构,同时为将通用公式推广到多电子原子作一准备。

〈2〉处理多电子原子系统时仍然可以采用电的作用力线的方法进行处理。

   原子核中只有一个质子的是氢原子,两个质子的是氦原子。氢原子除了比氦原子多一个质子外,还多几个中子,因此,氦原子光谱则是较为复杂的。

    在我们采用电的作用力线分析时,将与氢原子的一个电的作用力线的点源结构转化为氦原子两个点源结构。根据电的作用力线的属性,我们可以采用叠加原理对氦原子核中两个质子对电子的作用进行处理,即:采用原子核中各个质子给于核外电子作用的矢量和来代替氢原子核给于核外电子的作用,这样,我们就可以通过氢原子得出了通用公式不能应用于其它原子的发光规律。同时,也给出了可以采用公式对原子光谱进行理论计算的可能及方法。

〈3〉对于多电子原子,发光谱线采用电的作用力线进行矢量和的描述时,必然涉及到质子间的空间位置因此理论上来说,通过谱线的分析,我们可以得到原子核的真实大小、表观结构。

7〉通过电的作用力线对原子中原子核与和核外电子的相互作用力线可行性的分析。我们惊奇的发现,氢原子谱线与氢原子核和电子的作用,采用电的作用力线是很惊人的吻合,在定性的意义上来讲,只要我们给出电子与原子核合理的解释条件和模式就可以找到与谱线相对应的物理意义。不论是我们已经讨论过的原子事件,还是没有讨论过的,如原子发光过程中在磁场或电场中的谱线分裂,都可以得到合理的解决。〈对谱线分裂可以采用外界对电子运动的影响,而是发光过程中原子的状态发生变化进行解决〉并且可以对物理事件进行计量。

    对于原子我们不得不得到一个出人意料的结论,在没有外界作用的情况下,原子的存在状态,在逐渐趋于静止,这样,我们就得到一个静态的原子模型。

    另外一点,本文没有给出谱线偏振等一些的解释,或者与此对应的物理事件,在本人认为,这些应属于光的本性的范畴,这里就不加讨论了。

2000年2月15