原子分立能级和量子概念的物理本质.pdf

第 2 4卷第 5期 2 0 0 6年 1 0月 江 西 J I ANC XI 科 学 SCI ENCE Vo 1 2 4 No 5 Oc t 2 o 06 文章编 号 1 0 0 1 3 6 7 9 2 0 0 6 0 5 0 2 5 3 0 7 原子分立能级和量子概念 的物理本质 王 济 堂 青海民族学院电信系 青海 西宁8 1 0 0 0 7 摘要 本文是作者 量子力学的新解释 数篇系列文章的第2篇 在第 l 篇即文献 1 的基础上 提 出了新的 量子观点 并用于对原子分立能级和量子概念的物理本质进行新的解释 指出原子 内部可能存在尚未被认识 的物理性质 是产生原子分立能级的原因 分立能级之 间还是有连续能量存在 提 出了 电子 内力 粒子 内 力 综合内力 和 原子第一宇宙速度 等新假设 并用于重新计算具有连续能量的原子分立能级 计算数据 与实验相符 说明计算所根据的理论是正确的 还为上述各种新的理论观点提供了实验根据 进一步的理论 和 实验方案将在 以后 的多篇论 文 中论述 关键词 新量子观点 原子第一宇宙速度 粒子 内力 综合内力 计算具有连续能量的原子分立能级 实验根据 中图分类号 0 4 1 3 文献标识码 A Ph y s i c s Es s e nc e o n t he At o m S Di s c r e t e Ene r g y l e v e l a n d Qu a n t u m C o n c e p t WANG j i t a n g D e p a r t m e n t o f p h y s i c s Q i n g h a i U n i v e r s i t y f o r N a t i o n a l i t i e s Q i n g h a i X i n i n g 8 1 0 0 0 7 P R C Abs t r ac t Th i s p a p e r i s s e c o n d o f s e v e r a l e rie s e a r t i c l e t h a t the a u tho r g n e w i nt e r pr e t a t i o n o f t h e q u a n t u m m e c h a n ic s O n th e f o u n d a t i o n o f a r t ic l e 1 n a m e l y 1 p u t f o r w a r d t h e n e w q u a n tu m p o i nt o f v i e w a n d b y i t for ne w i nt e rp r e t a t i o n t o p h y s i c a l e s s e n c e o f a t o m a nti c o n tin u i t y e ne r g y l e v e l a n d q u a n t u m c o n c e p I n d e x p o s s i b l e e x i s t e n c e the p h y s i c a l p r o p e rt y tha t d i d n t y e t b e k n o w i t i s c a u s a ti o n t ha t p r o d u c e a t o m an t i c o n t i n u i t y e ne r g y l e v e l s t i l l e x i s t e n c e c o n t i n u i t y e n e r gy b e t we e n a t o mg an t i c o nt i n ui t y e n e r gy l e v e 1 P ut f o r ward e d n e w s up p o s e s o n T he e l e c t r o n i nt e r nal f o r c e the p a rt i c l e i n t e rnal f o r c e c o l l i g a t e i n t e rnal f o r c e a n d a t o m f i r s t c o s mi c v e l o c i t y an d r e c o u n t e d a t o m a n t i c o n ti n u i ty e n e r gy l e v e l w h i c h h a v e c o n t i n u i t y e n e r gy c a lc u l a t i o n d a t a a g r e e wi t h e x p e rime n t s thu s the c a l c u l a tio n t h e b a s i s o f t he o rie s i s rig ht An d Pr o v i de d the e x pe r i me nt a c c o r d i n g for a b o v e me n t i o n e d v a rio us n e w the o r i e s s tan d p o i n t T he f u r t he r t h e o r y wi l l d i s C U S S i n h e r e a f t e r o f s e v e r al the s i s e s Ke y wo r d s Ne w q u an t u m P o i n t o f v i e w A t o m f i r s t c o s mi c v e l o c i ty P a rt i c l e i n t e rnal f o r c e Co l l i g a t e i n t e rnal f o r c e C o u n t e a t o m a n t i c o n t i n u i ty e n e r gy l e v e l wh i c h h a v e c o n t i n u i t y e n e r gy Ex p e r i me nt a c c o r d i n g 收稿 日期 2 0 0 6 0 6 1 4 修订 日期 2 0 0 6 0 8 2 9 作者简介 王济堂 1 9 4 7一 男 四川成都人 教授 1 9 8 2年毕业于西南师范大学物理系 从事物理方面的研究与教 学工作 维普资讯 2 5 4 江西科学 2 0 0 6年第 2 4卷 O 新矛盾 的产生 现代物理学 的基本研究方法是 先提出假设 有一定实验 和理论根据 但根据不 充分 再根 据假设进行数学推导和计算 最后 由计算结果是 否与实验相符来判别假设正确与否 前文 文献 1 根据 原子第二宇宙速度 新概念计算 出了 1 0 0多种原子和离子电离能 的具 体数据 均与实验相符 而这一计算的前提 中包 含着 如下假设 核外 电子具有 连续变化的能量 既然计算结果与实验相符 就能证 明这一假设是 正确的 因此 这一计算为 原 子仍然具有连 续 能量 提出了一个有力的证据 但它却 与现有量 子概念相矛盾 这显然是物理学 中新产生 的矛盾 如何解释这一矛盾呢 这显然是一个重大原则问 题 本文将深人研究这一问题 l 现有量子理论并没有从物理本质 上解释原子分立能量 在普郎克黑体辐射量子论中 能量子 h v 是直 接假设 的 并无理论根据 用爱 因斯坦光量子论 解释了光电效应 康普顿效应等实验 从而证实了 能量子就是光子或光量子 这两者都没有从物理 本质上论证为什么有这种分立的能量子或光子 h v 在玻尔理论中 原子分立能级 分立能级之间 的 跃迁 而辐射或吸收不连续的光子 以及表示 这些不连续性的量子数 n 1 2 3 等等 都是人 为直接假设的 都没有从物理本质上解释它们出 现的原因 这三种量子论都是从数学推导的结果 与实验相符而被承认的 相 当于用 反证法 间接 证 明的 而量子力学 中原子的能量分立性 是解 薛定谔方程从数学上导出的结果 更没有从物理 本质上解释为什么会有这种分立性 而且 上述 四种量子理论 另外 也应包括现 代的量子 电动力学 和量子场论 更没有 也不可 能从理论上和物理本质上严格证明原子连续能量 根本不存在 或原则上就根本不可能存在 因此 现有的量子理论是很不完善 的 有很大 的局限性和缺陷 下文是试图克服这些缺陷的初 步尝试 2 用新的量子观点从物理本质上解 释原子分立能量 首 先注意 如下事 实 核外 电子到 了原子 的 末端 其光谱 就变成连续谱 能量就能连续 变 化 电子在脱离原子 核引力而成为 自由电子后 能 量也就能连续变化了 而且作加速运动时 要辐射 电磁波 但在原 子内部时 电子却具有分立能级 而且有加速运动而不辐射电磁波 而且 当代粒子 物理学发现的 8 0 0多种微观粒子都具有连续变化 的能量 这些都是科学界公认的实验事实 这说明 能量分立性 只是原子内部的特殊现象 最多是某些粒子 如原子核等 内部 的特殊现象 但并不是整个微观世界 的普遍现象 这说明原子 内部还有一些人类 尚未认识 尚未发现 的物理性 质和物理现象 它们很 可能就是造成原子分立能 级 的真正原因 如果认识 了这些性质 和现象 原 子内部能量的分立性很可能就能获得很 自然 的解 释 它与经 典物 理 的连 续性 基本 观念 并不存 在 尖锐地矛盾 或 抵触 新量子观点 1 这是 量子物理学下一步的新任务 但它们具体可能是 哪些物理性质和现象呢 笔者认为 首先是光的物理本质的极端特殊 性 它具有波粒二重性 在一些现象 中表现出波动 性 在另一些现象 中表现出粒子性 它有波动性 但又不是经典机械波 可以不要介 质而在真 空中 传播 它被认为是电磁波 又被认为是具有不连 续性 的光量子 相对论还揭示 出它还有更奇特的 性质 它的静止质量为零 它在真空中的速度是 自 然界 的极 限速度 而 且对 任何运 动 的物体 都不 变 不遵守经典 力学 的相 对运动原 理 总 之 人类对光的本性的认识仍然是极不完善的 而具有如此特殊性质的光 又是原子发出的 那它在被原子发出前 又是一种什么情况 是静 止的 这时有无质量 还是在 以光速运 动 它 在 由原子内部的非光物质转变成光 的过程 中 其 物理状态具体是如何变化的 玻尔简单而神秘的 量子跃迁 是否就算彻底解答了这些问题等等 因此 光 的极为特殊 的性质显然说 明发 光的 原子也具有极为特殊 的性质 和结构 原子恐 怕不 会是一个简单的 太阳系 仅仅是一些质臭 状 的电子在绕原子核机械的运转 探索它的更祥 细的特殊的性质和结构 也是物理学下一步 的任 务 另一方面 注意到 所谓 分立性 就是在宏 观世界 中也是到处存在的 石头是一块一块 的 天 体是一个一个 的 各种动物 甚 至包 括人类 自 己 也是一只一只 一个一个 的 都可以认 为是 维普资讯 第 5 期 王济堂 原子分立能级和量子概念的物理本质 2 5 5 一 些不连续的 量子 或 粒子 这显然是一 种很普遍的现象 但谁也不会认为它们和经典物 理 的连续性基本观念相矛盾 它们原则上是可以 连续变化的 实际上 分立性 和连续性在何种情 况下存在 决定于物理现象特定 的前提条件 例 如 在河滩这种特定前提条件下 河滩上的石头必 定是 量子化 的 不可能 连续 变化 但在碎石机 加粉碎机这种前提条件下 石头就会连续变化了 由此我们还可 以得 出普遍 的结论 在每 一种具 体物理现象中 它总有一定的特定前提条件 能 量和各 种物理 量事 实上 总是分 立 的 即不连续 的 存在 但原则上总是可 以连续变化 新 量子 观点 2 根据以上 2个新量子观点 不应把 量子化 概念无根据 的广泛推广 特别是量子场论 中 人 为的 硬性的将 电磁场和各种 粒子场 进行 量 子化 的作法 是不正确的 这是量子场论 基本原 理中的一个原则性缺陷 即使电磁场真的由一个 个分立 的光子 组成 各 种粒子 场 由各 种分 立 的 埸粒子 组成 它们也象沙漠 中的沙子或河滩上 的石头一样 事实上是分立 的存在 但原则上可以 连续变化 更进一步探测 各种物质 例如石头 砂粒 不连续性形成的原 因却是简单和显而易见的 都 是由其内部存在 的各种 力 如万有引力 库 仑力 分子力 键 核力 等等 将 组成它的物质 吸引 聚集或凝聚成一个整体 外 力要强到一定 程度 才能使其破坏或分裂 由此可 以推测 各种不连续的微观粒子 也是 由于其内部存在某种我们 未知 的 力 将其凝 聚 成一个整体 的结果 下一步的任务 就是具体探测 这些未知 的 力 而上文所说 的原子 内部 可能 还存在一些人类 尚未认 识的物理性质 也就是某 种未知的 力 但是光子比石头的性质要特殊得多 因此产 生光子的原子 它 内部 的 力 也要 比凝聚石头的 力特殊得多 于是也可以对原子及其核外电子作 出如下假设 假设一 电子 内力 和普遍的 粒子 内力 假 设 电子内部存在一 种较 强的 电子 内力 类 似 于原子核中的核力 将 电子相当牢固地约束成一 个较为坚固的整体 这一思想可以推广 为 任何 宏观或微观粒子 都存在相应 的 粒子 内力 将 粒子约束成一个整体 各种粒子内力的性质可以 有很大的不同 电子 内力至少有两类作用 一类是牢 固的聚 集电荷 使 电子含有最小单位的 难 以分割 的 显 负电的基元 电荷 正 电子则含显正电的基元 电荷 另一类作用是不太牢固地聚集 光子 或 聚集与 光子能量 相联 系的质量 由公 式 E me 决定 由于光子没有静止质量 它被聚集在 电子上可能 以另一种物质存在形态而存在 在它以辐射形式 离开电子时 又转化为光子这种物质存在形态 由于 电子 内力对光子 的聚集不太牢固 它 只 能约束电子附近的自 有场 电磁质量 而不能约 束电子加速时形成的辐射场 因此脱离原子核引 力后的 自由电子 在做加速运动时 将会辐射出光 子 也就是辐射 电磁波 电子内力强度不足 以约 束或阻止辐射电磁波 假设二 综合 内力 假设 1 当电子绕原子 核运转后 原子核的万有引力 库仑引力等各种力 就会与电子 内力 电子 的库 仑力等合成一 种 综 合 内力 其合成方式 可能相 当复杂 最后 强度 要 比 自由电子的电子 内力要高一些 2 解 释原子 稳定性 综合 内力能够将外界 能量和电子加 速时激发 的辐射场 能量都 收缩 到 电子附近的 自有场 内 成为 电子 电磁质量的一 部分 这部分电磁质量可以按相对论质能关系公 式 E m e 由外界能量 和辐 射场 能量计 算出来 它具有连续变化 的数值 也 可称为 束缚能 它 使原子处于 受激态 较强 的综合 内力使它不可 能轻易离开电子 因而使 电子绕核正常旋转时 虽 有向心加速度也不辐 射电磁波 因此 原子具有 稳定结构 束缚能 达到一定的数量 即一些特定的 分立的 不连续的数量 就会在一定 的外界条件下 克服综合 内力而离开电子 以光子 的形式辐射 出 去 即发光或热辐射 使原子从一种能量状态 能 级 跃迁 到另一能量状态 另一能级 两能级 之差就是辐射光子 的能量 这就是原子分立能级 和辐射能分立性形成的物理原 因 这些特 定的 分立的束缚能以外的连续变化的束缚能 没有能 力克服综合 内力 因而不能离开核外电子 但却使 核外电子具有连续变化能量 这些连续能量不能 从光辐射 中被探测到 可以设计 另外的实验装 置 来设法探测它 因此 在计算分立能级时 在理论 前提中 仍然应该假设存在连续能量 维普资讯 2 5 6 江西科学 2 0 0 6年第 2 4卷 3 重新计算具有连续能量的原子分 立能级 按照上述理论方案 原子分立能级和辐射能 的量子化 都归结为辐射出的光子具有分立能量 而这些能量实验早 已测 出 于是可 以根据这些辐 射光子能量的实验值 用经典物理的方法 计算出 核外电子绕核旋转的线速度 离核的距离以及相 应的能量 能级 3 1 用 原子第一宇宙速度 原子第 二宇宙速 度 新概念计算首末能级 在前文 文献 1 中 笔者提出了 原子第二 宇宙速度 这一新 概念 并成功计算 出它 的公式 即电子脱离原子核引力时的速度 还计算出了相应的电子脱离原子核引力时的能量 脱离能 公式 2 这一能量就是原子最 末一个能级 末能级 的能量 或者就这样定义末能级 对氢原子 由 此公式计算出的具体数值是 E 脱 离 2 7 2 e V 这 与实验数据相符 在前文 文献 1 中 还计算出了核外电子 绕核正常旋转时原来就具有的速度 有 G m k q l口 2 3 和与此相应的核外电子原有的能量 定义 r 一 时 势能为零 则 E 原 有 为负 E 原 有 一 去 G m 1 m 2 k q 1 q 2 一 寺m 2 4 在 4 式中 与原子最小半径 r r 相对应 的能量实际上就是原子或离子基态能量 即第一 能级的能量 或者就这样定义第一能级 基态 能 量 由 4 式计算出氢原子第一能级 基态 能量 为E 一 1 3 6 e V 也与实验数据相符 与此能量相应的 3 式 就是核外电子绕核 旋转的最小线速度公式 实际上相 当于地球人造 卫星的 第一宇宙速度 因此可 以形象地称之 为 原子第一宇宙速度 例如 由 4 式计算出 氢原子第一能级 基态 能量为 E 一1 3 6 e v 与实验数据相符 相应的原子第一宇宙速度为 V 2 1 8 6 1 0 m s 2 1 8 6 k m s 这时相应 的最小半 径或 电子 离核最小距离为 r 5 2 9 1 0 m 此半径可 用实验测出 为 了方便 仍使用玻尔这个公认 的 第一半径值 对所有类氢离子的 第一能级 和 最后一个 能级 也可用同样的公式计算 计算结果均与实 验相符读者可 自行验证 而且都 不与经典物理的 连续性观念相矛盾 3 2 计算 中间 能级 而介于首 末能级之间的各个 中间的 能级 E 实际上就是第一级 E 的上面加上辐射光子 的 能量 1 E 一 4 m 2 V 1 5 厶 根据 4 式 上述分立 能量也 等于 幻 q k z e e e 是电子电量 是原子序数 6 rn Gm a m 2 k z e 2 7 一 2 n2 1 一 Z 而相应的电子绕核旋转线速度公式 5 则变 为 8 于是原子分立能级可由 4 式和 9 式算出 E 一 m 一 m 1 Lm G m 1m 2 kze 9 8 9 1 0 式 就是单 电子原子和离子 的 新量子理论 的基本公式 上述公式 中 光子 能量 可以直 接由实验测 量 也可继续沿用普朗克的能量子公式 h v h c A 由实验测量的波长 A或频率 计算出 的 值 作为计算实例 下面具体计算氢原子前面几 个能级 的 E r 的具体数值 第一能级的 E r 前文已算出 现计算第二能级 氢原子光谱赖曼系第一条谱线的光子能量实 验值大约为 1 2 1 0 0 2 B V 1 6 1 0一 J B V 1 6 3 2 1 0一 J 维普资讯 第 5期 王济堂 原子分一 L Il u 级和量子概念的物理本质 2 5 7 代A 8 式可算出 r 2 1 2 1 0 m 与玻尔半 径公式中 n 2时的 r 值相同 再将 r 的值代人 9 1 O 式 可算出 2 1 0 9 1 0 m s E 3 4 e v 也与玻尔理论和 量子力学的第二能级 E 的数值相符 赖曼系第 2 3 4 5 6条谱线光子能量的实验 值大约为 o 1 3 1 2 0 9 e v 1 2 0 9 1 6 1 0一 J 1 9 3 4 1 0一 蝎J o 1 4 1 2 7 5 e v 1 2 7 5 1 6 1 0一 J 2 0 4 1 0一 J o 1 5 1 3 6 0 e v 1 3 6 0 1 6 1 0一 J 2 0 9 1 0一 博J o 1 6 1 3 2 2 e v 1 3 2 2 1 6 1 0一 J 2 1 1 5 1 0一 博J 7 l 3 3 3 e v 1 3 3 3 1 6 1 0一 J 2 1 3 1 0一 蝎 J 将它们分别代人 8 9 1 O 式 可分别算 得 4 7 6 1 0一 m m v 7 2 8 1 0 m E3 一1 5l e v r 4 8 45 1 0一 加 m v 4 5 48 1 0 m E4 一 O 8 5 e v r s 1 3 3 1 0一 m V 5 4 3 6 1 0 m E 一0 5 4 e v 6 1 8 8 1 0一 m 6 3 65 1 0 m E6 一 0 3 7 9 e v r 7 2 65 1 0一 m 7 3 1 3 1 0 m E7 一 0 2 7 9 e v 很明显 r r 7 E E 的数值与玻尔理论和 量子力学的计算数值完全相 符 也就是 与实验数 据完全相符 因此 的数值也是正确 的 对氢原子和所有类氢离子的其它能级和谱线 也可用上述方法计算 其计算结果 与玻尔理论 和 量子力学 的计算结果 即实验 值 相符是 很明显 的 进一步的计算应考虑到椭圆轨道 原子体系 约化质量 电子 自旋 自旋 与轨道 运动相互作用 L S耦合 相对论修正 兰姆移动 能级的超精 细结构 等等 这是新理论下一步的研究任务 留 到另外的文章 中去完成 在 8 9 1 O 式 中 都包含半径 r 它应 有连续值 那么这 3个公式所表示的能量 半径和 速度也应有连续变化 的数值 因此 上述计算方 法 的实质是 从原子核外 电子 的连续能量 中 筛 选 出那些能发生光辐射的分立能量及其对 应的 原子分立能级 从 而既能定量地反 映原子连续能 量 又能定量地反 映其分立能量 而且使二者在 物理观念上并不矛盾 这就克服了前 文所述 的现 有量子理论的缺陷 4 原子 内部存在连续能量的实验根 据 4 1 弄清现有实验的全部实验事实 前文的理论解释和数学计算 事实上 巳从理 论上证明了如下新 观点 在承认原子 内部存在 分立能级 的同时 还要承认分立能级之间连续能 量的存在 新量子观点 3 因此分立能量并不 是客观存在的全部 能量 而仅仅是人类 已经发现 的一部分能量 与此相应 反映这些分立能量 的现有量子理 论 也没有反映微观世界的全部现象 只反映了部 分现象 那些表现连续能量的物理现象在量子理 论 中还没有得到反映 量子物理和经典物理的基 本观念并不矛盾 这些观点最终要由实验来证明 人们认为现 有 的实验证明了现有 的量子概念 实验事实果真 如此吗 首先应全面考察如下全部客观的实验事 实 其实 真正证 明原子具有 分立能量 的实验事 实只有2个 1 原子线状光谱 谱线 它说明原 子辐射出 的光子具有分立 能量 一份 一份 的 即 分立的能量数值 2 夫兰克 一赫兹实验 它直 接证明原子内部存在分立能级 于是也认为证 明 了著名的玻尔量子假设 原子辐射或吸收光子 是 由于分立能级之间的 跃迁 飞跃 的跨过中间的 能量 对于黑体辐射和光电效应 康普顿效应等 属于用量子概念解释实验现象 不属于直接证 明 能量分立性 这些确实 是实验事实 但它 并 不能否定如下这些实验 事实 1 实 验只探测到 了原子辐射出的分立能量和线状光谱 但实验并 未能证明 连续能量根本就不存在或根本就不可 能存在 已有 的实验并不 能否定如下一 点 因 实验技术的局限性 原子 的连续能量暂时还未被 探测到 暂时还未被发现而 已 2 证实原子分立 能级的实验 主要是夫 兰克 一 赫芝实 验 从这 个实验所测绘的电子加速电势与电流关系的曲线 图形来看 电流确实 出现 了多个 峰值 或 最大 维普资讯 2 5 8 江西 科学 2 0 0 6年第 2 4卷 值 人们把峰值解释成对应了原子分立的能级 这 是正确 的解 释 但 同时应注意到 在这些峰值之 间 实验 曲线并没有 中断 是连续 的和光滑的 并 不存在 间断点 或 奇异点 而且 电流的多个 突 然下降形成的多个最小值也并不等于零 而且数 值还相当大 接近峰值 的一半 这就说 明原子核外 电子仍然存在连续 能量 只不过这些连续 能量不 能使原子发生 突变 即不能辐 射 出光子 只有 在 峰值 才能福射光子 使原子发生突变 这 也是正确的解释 此外 实验 曲线中的 峰值 也不是很尖 的一 点 即不 只是一个 能量数值 而是相 当圆滑 的曲 线 其圆弧占有相当的宽度 这说明所谓分立能级 也是相 当大一个能量范围 在这个范围 内 实验 曲线的连续变化证明能量也是连续变化的 因此 实验确实证明了原子分立的能级 的存 在 但 分 立 能 级 只是 反 映 了 能 量 的 多 个 极 大 值 多个 山峰 实验 曲线 同时证 明了反映分 立能级之间连续能量的 山坡 山谷 最小值 并不为零 也是存在的 这才是全部的实验事 实 即使 光子是 由于原 子分立 能级 之 间的 跃 迁 而产生 的 不管如何快 的飞跃跨 过这 中间的 能量 这 中间的能量总是存在的 4 2 设法用新的实验直接探测原子内部的连续 能量 在塞曼效应中 当发光的原子放在磁场中时 其光谱线会发生分裂 一条变为几条 公认的解 释是 原 子受 磁 场作用 而旋进 引起 附加 能量 E 一 玑B C O S m是原子总磁矩 B是磁感应 强度 O t 是两矢量 m B间的夹角 原子的原有 能级加上附加能量 即 有几个具体数值 就 变成新的能级 一个变为几个 即原来 的 2个能级 例如 E 之间 又产 生了几个新 的分立 的能 级 例如 变为 变为 而 新能级之间的 跃迁 就形成新的光谱线 于是原 有谱线一条分裂为几条 从这些公认 的事实 中 可以直接得 出 2个原 则性结论 1 原来的 2个分立能级 例 如 之 间 的能量 原来被认为是不存在 的 这就是所谓量 子化 量子概念的实质 但现在又有能量了 即附加能量产生的新的分立能级 例如 变为 变为 这说 明分立 能级 例如 E 之间 仍然可以有能量存在 2 尽管 m 被认为也是分 立的 但 同样科 学界公认的是 反映磁场强弱的 是可以连续变 化的 因此附加能量 也有连续变化的数值 可 以是两个分立能级之间的任何值 即 E的连续 变化数值 加在任一原有能级 例如 上 就可 以使该能级连续的变化到另一能级 例 如 从 E 连续 变为 E E E 这就充分证明 了 2个分立能级之间是有连续能量 的 注意 这 些能量之间不一定发生跃 迁而发射光子 产生光 谱线 以上两点 并 不是 假 设 而是直接 的实验 事实 对于 1 或者是根据充分的推论 对于 2 如果进一步改进塞曼效应 的实验装置 使磁 场 连续变化并可取足够大小 的值 使一个能级 连续变化到另一能级 并从仪器可以直接观察到 这些连续变化的能量 或直接观察 到连续变化的 光谱线 那就可以实现用实验直接证实核外电子 的连续变化的能量 可能实验技术是及其困难复 杂的 笔者在适当的时候将会提出实验技术方案 4 3 什么是实验事 实 而什么是 对 实验 事实 的解释 因此 根据对以上全部实验事实的全面考察 可以看出 现有量子理论 的所谓 实验根据 并 不完全是实验事实 有些 实际上是对实验事实的 解释 而人们往往无意识 的把这两者混为一谈 了 没有去考虑要把二者分开或分清 因此 经上 文确切考察后 将二者确 切分清 分开如下 1 如下事实确实是实验事实 原子 内部的核外 电子 存在分立能级 原子辐射 出的是不连续的分立 能 量 并形成了线状光谱 但 核外 电子脱离原子核 引力 而成 为 自由电子后 能量就是连续变化 的 2 但如下结论并不是实验事实 而仅仅是 对实 验事实的人为 的解释 人们无 意识 的将二者混 为一谈了 原子内部 的连续能量根本 就不存在 或原则上就根本不可能存在 原子 内部 能量的分 立性与经典 物理 的连续 性基本 观念 尖 锐地 矛 盾 或 抵触 这 些人为解释既无 实验根据 更无理论根据 在哲学上则是超 自然的 神秘主义 的和唯心主义 的解释 因而在理论上是互相矛盾 的和荒谬 的 4 4 对实验事实作出错误解释 的原因 迄今为止 人类研究原子 的主要实验手段有 三类 用各种粒子打击原子 碰撞 将 原子放到 维普资讯 第 5期 王济堂 原子分立能级和量子概念的物理本质 2 5 9 电磁场中加速和研究原子在各种条件下辐射出的 能量 而且 原子相对 于人类 的感觉器 官实在太 小 根本无法直接感知 用上述三种实验手段都 是大量原子实验的统计结果或非常间接的计算结 果 这很可能得 出不确切的结论 很可能还有很 多原子内部的物理性质和物理现象用这些实验手 段发现不了 很难象经典物理研究宏观物体那样 得出非常确切的 肯定 的结果 如果原子核及其 核外电子象一颗手枪子弹那样 大 那人类一定能 非常确切地研究 出核外 电子的能量 和轨道 以及 它如何俘获或发射光子 那就一定能非常确切地 弄清楚所谓 分立能量 是什么原 因造成的 就不 会作 出 不存在连续能量 的错误解释了 4 5 物理学下一步的任务 对量子概念 的理解 和解释 属 于 量 子力学 的解释 这一重大研究课题 中的问题 之一 量子 力学的理论体系 巳获得世界公认 但对其 中的基 本概念和结论 的 解 释 却 发生 了将 近一个世 纪 之久的激烈争论 至今未有定论 这就是所谓 量 子力学的解释 笔者对 这一重大课题有如下基 本看法 1