電子圍繞原子核運行能用經典力學去解釋嗎?原子核是否會彎曲其周圍時空?

丂莫邪


關於第一個問題,電子在原子核周圍的運動,

絕對不能用經典力學來解釋!這一點值得大力強調。

關於第二個問題,原子核有質量,按照廣義相對論,有質量的物體會彎曲時空,所以原子核確實會彎曲時空。不過原子核的質量很小,所以這個效應也很小,造成的效果無法用現有的儀器測量出來,所以人們平時不會關注這個問題。

下面我們來稍微詳細地解釋一下第一個問題。

大家在高中就會學到,原子是由原子核和電子組成的,原子核是由質子和中子組成的。質子帶正電,電子帶負電,中子不帶電。所以原子的基本圖像,就是帶負電的電子圍繞著帶正電的原子核運行。最常見的原子模型,就是電子繞著原子核畫出幾條軌跡。

原子模型

但我們必須強調一下,這樣的原子模型只是個示意圖而已,絕對不能當真。為什麼不能當真呢?因為如果你真的認為帶負電的電子在繞著帶正電的原子核運動,那麼立刻就會產生一個嚴峻的問題:電子為什麼沒有落到原子核上面去?

你也許會認為,原子核對電子的靜電引力扮演了向心力的角色,使得電子在一條圍繞原子核的軌跡上運行,就像太陽對地球的引力扮演向心力的角色,使得地球圍繞太陽運行一樣。但這種理解並不能解決問題,因為按照麥克斯韋開創的電磁波理論(這也是經典力學的一部分),變速運動的帶電物體會發出電磁波,所以圍繞原子核運動的電子應該發出電磁波,這就會帶走能量。結果就是電子的能量越來越低,離原子核越來越近,最後必然落到原子核上。結論就是:原子不可能穩定存在!

這個結論顯然與事實不符。如果原子不能穩定存在,那麼我們看到的大千世界是怎麼回事?這些物質不都是由原子組成的嗎?我們自己又是怎麼存在的?我們不也是由原子組成的嗎?

直到量子力學出現以後,才解決了這個佯謬。基本的答案是:原子中的電子可取的能量,並不是任何值都可以,而是隻有分立的一些值。這種現象叫做“能量量子化”。在這些分立的能量當中,有一個最低值。如果原子處在這個最低能量的狀態上,它就不可能再往下掉,因為已經是最低了。因此,原子能夠穩定存在!

你看,原子的穩定性這麼基礎的問題,就必須用到量子力學。因此,現在有些民科還整天嘰嘰歪歪反量子力學,你明白他們的荒謬了吧?


袁嵐峰


原子核帶正電荷,電子帶負電荷。這是實驗證明了的。根據電磁學原理,原子核與電子,就有了相互的引力。由於原子核的質量遠大於電子質量,所以電子繞原子核運動。電子繞核運動的向心力,就是核與電子間的電荷引力。

既然核與電子的運動是用了經典力學來分析的,可是現在的物理學卻認為經典力學不再適用於微觀物理。這就形成了一個孛論。

原子物理學中有許多實驗,實驗得出的結論寫在教課書上。對教課書上的結論的解釋,確實不能簡單的用經典力學來解釋。所以目前的物理學人都認為經典力學不適用於微觀物理。

本人看到現在中國的物體學人內部分為兩派。

一派認為,當前物理學己經展到完美的程度。今後不需要有更多的物理學的發展了,最多是做點補充。對於宏觀與微觀的不統一,解決的辦法是如何做一個更大的"箱子″,把宏觀與微觀的矛盾著的理論,合理地裝進去。這一派目前在大學裡的人數佔絕對優勢。但要做這個更大的,能夠兼容宏微兩矛盾觀點的箱子,至今還沒找到合適的"木板",沒材料,巧婦難為無米之炊。

另一派認為,物理學實驗所得出的結論有些是對的,有些是不正確的,屬於懷疑派。對所認為正確結論的解釋也還存在不同的觀點。對於宏觀與微觀物理矛盾,他們認為目前教課書上可能是應用的前提理論不恰當引起的,在微觀物理學中,還有物理學人當前不知道的東西沒有發現,所以宏觀與微觀無法統一。這一學派在大學裡的人數極少,倒是在業餘興趣愛好者中佔有比例較高,但也是少數。

但真理並不是以人多人少而衡量的。對於觀念,總是先入為主的。先入為主的錯誤觀,對後耒的正確觀念的出現,總是反對和阻礙的。例如地心說對於日心說的宇宙觀的鬥爭,電子自旋理論的提出,等等。都是先入為主的觀點反對和阻礙後耒觀點的爭鬥。普朗克對此深有感受,他說,一個新的觀點,不是說服專家權威的認可,而是老的一代死去,新的一代成長起來,新觀點才被認可的。毛澤東說"真理往往在少數人一邊″不是沒道理。

宏觀物理與微觀物理的矛盾出現在哪裡呢?本人認為出現在對現象解釋的前提理論上。其中的`波粒二象性″就是導致走偏的前提理論。本人偏向於光是波而不是粒子,如果光是粒子,光在傳播到無限遠時,光就不存在了,因為粒子是不可分的,粒子去了左側,就來不到右側,那麼,人就觀察不到粒子了,但光在無限遠處,人觀察到的光色雖然很弱,但光色不變,說明頻率沒變。光是可以無限減弱的,符合波的性質,用粒子說無法解釋的。原子物理用了粒子理論,可能是產生孛論的原因。

最後表明本人的觀點。物理學中的"大箱子"派屬於原型繼承型學派,他們對於現在物理學是虔誠的學生。懷疑派才可能對物理學的發展有所貢獻。還是那句話,宗教因虔誠而延續,科學因懷疑而發展。這就是我這個老民科對物理學的認識。


勝天5


那些說“經典不能解釋量子”的人,其實是不會解釋、不會深入、人云亦云而已。

我不會責怪照本宣科者,原因心照不宣。但請注意:你無權打壓不同的物理思考。

牛頓第一定律,或慣性定律,本質上是:物體總要以“內在離心力”抗衡“外在向心力”,即“抗衡性原理”。離心力最終採取最節能的直線運動或測地線循環,即“最節能原理”、“最小作用量原理”。

內在離心力,主要源自高密度的費米子皆以光速自旋,形成超厚光盤體,發散自旋角動能或角動量。


請思考,轉動雨傘時,為什麼雨滴會抗衡表面張力向切線(測地線)方向飛出去?

外在向心力,主要源自低密度的玻色子皆以光速自旋,形成超薄光盤體,收斂在費米子附近,以抗衡費米子發散。

地球的離心力,是內部所有核子離心力交集與干擾的綜合效應。地球的向心力是地球外空間的真空場中所有玻色子的綜合效應。地球的固有離心力與外空間向心力相互抗衡,是地球不被太陽吃掉的根本原因。

請思考:為什麼汽車急轉彎容易以切線方向飛出去?為什麼摩托車急轉彎時騎行人需要向內傾倒提供向心力?

牛頓第二定律,或加速度定律,本質上是:反映外力提供的向心力抗衡物體內在的離心力,是自旋與繞旋的通用關係式,包括:

①F=mv²/r。②自旋角動量L=mcr。③軌道角動量L=mvr。④自旋角動能Ep=F·r=mc²。⑤繞軌角動能:Ek=½mv²。

牛頓第三定律,或反作用定律,本質上是:動量守恆定律與角動量守恆定律。尤其可解釋神秘的精細結構常數“α”與普朗克常數“h”。

這說明:經典論邏輯是強大的,沒有相對論與量子論也行,需深入挖掘,填補空白。

精細結構常數α=v'/c=2πe²/hc≈1/137,是根據原子光譜實驗之精細分佈數據得出的宇宙常數。宇宙常數皆來自經典物理學,與相對論或量子論沒關係,記住五大宇宙常數:

①精細結構常數α=v'/c≈1/137,本質是自電子與虛粒子的能量交換,來自經典動力學。②普朗克常數h=mcλ≈6.63e-34Js,本質上來自電子與光子之間的突變,來自粒子物理學。③光速常數c=1/√ε0μ0≈3e8m/s,來自經典電動力學。④玻爾茲曼常數k=mc²/3T≈1.38e-23J/K,來自經典熱力學。⑤萬有引力常數G=FR²/Mm≈6.67e-11Nm²/kg²,來自經典動力學。

如果用經典動力學能成功解釋α,不確定原理與波函數等玩意就是多此一舉。以下解釋精細結構常數的物理本質。

康普頓效應的本質是牛三或動量守恆,電子(質量m)繞核激發n倍137個質量為m'的光子作徑向有序的推湧:令α=1/137,按動量守恆有:mv=nm'c/α,m'=αmv/nc,按康普頓效應:λ=h/m'c=hn/αmv,由此推得:

原子譜線方程組:

λ=kn/v=0.1n/v ,v=cα^n,α=1/137,n=1,2,...是能級軌道數。

驗算如下。n=1時,第一軌速v=cα¹=2.2e6,對應波長:λ=0.1n/v=4.5e-8m=45nm。當n=2時,第二軌速v=cα²=1.6e4m/s,對應波長:λ=0.1n/v=1.25e-5m=12500nm。

將上述計算值與下圖中的實驗值進行對比,發現原子光譜主要集中在第1軌道與第2軌道之間,第3,4,...軌道與事實不符。看來不像某些理論所言的“α^n”,n的取值至少降低5倍。即:n的單位值=137/5=27.4,原公式v=cα^n,附加條件:n=1時,α=1/137;n=2,3,4...,α=1/27.4≈0.04。k1=0.1,k2=0.5。你看下面的資料,巴爾末公式也是在拼湊,這很容易處理,難在物理機制。

根據玻爾的第二個假設,原子系統中電子從較高能級Wn,躍遷到較低能級Wk時,發出單色光。這些譜系,的確都在氫原子光譜中觀察到,而且有些還是在玻爾理論發表以後先從理論上計算出來,然後才通過實驗找到的。在k=1時所表示的譜系在光譜的遠紫外部分,稱為賴曼系。k=3所表示的譜系在紅外部分,稱為帕邢系。k=4和k=5所表示的譜系也都在紅外範圍,分別稱為布喇開系和普馮特系。在某一瞬時,一個氫原子只能發射一個一定頻率的光子,這一頻率相應於一條譜線,不同的受激氫原子才能發射不同的譜線。實驗中觀察到的是大量不同受激狀態的原子所發射光的組合,所以能觀察到大量的譜線。 這些譜線的頻率ν可用巴爾末公式統一表述: 1/λ=R(1/4-1/n²), n=3,4,5...,式中R為裡德堡常數,R=1.09677576*10^7 /m。其中,每個m值對應一個單獨的譜系,多個n值對應該譜系中的多條譜線。

以下是幾個經典論電子參數:

①慣性質量:m=0.911e-30kg,根據油滴實驗求得。質量是固有性質,與相對論無關。電子極穩定,包括它的質量也極穩定。

②自旋半徑:r=2.82e-15m,也叫經典電子半徑,根據引力定律與庫倫定律推導。

③自旋角動量:L=mcr (r=2.82e-15)=7.7e-37 kgm²/s,這可以秒殺“角量子數”。

④自旋角動能:Ep=mc²=8.2e-14J,經常被寫成=0.505MeV,是電子的最大引力勢能,簡稱電子勢能,也相當於電子質量。


原道童子


1、如果用完全經典的模型來看,就像地球圍繞太陽旋轉一樣,因為庫侖吸引力提供向心力,讓電子保持圓周運動。如果是高中生,或者是非物理專業的愛好者可以結束了。但是,這個模型忽略了很重要的一點:電磁輻射!!!電磁輻射會導致整個體系能量降低,最後電子還是會被質子吸引撞上去的!!!印象中Jackson上面有習題算這個東西,大概要多少時間掉進去。。。。大概是10^-15 s,如果沒記錯的話。。。。有別人有印象的或者重新算的,如果不對,請告訴我。。。

那這裡是為什麼呢?半經典模型(波爾模型)裡面提到:軌道定態!院子只能處於一定的能態,稱為定態!能量改變只能通過能態之間的躍遷,定態上不產生電磁輻射。簡單粗暴的一個假設說:沒有電磁輻射!剩下的內容,就和完全經典的故事沒有什麼太大區別了。。。。(還有角動量量子化什麼的,但是不是這個問題的重點)

再深入一層,為什麼半經典模型的那個定態是reasonable的?我想不到更好的非量子力學解釋。這裡的定態可以對應成為量子力學的能量本徵態。

2、無規則,指的是我們不能同時確定他的位置和動量(不確定性原理),所以我們不能知道它的運動軌跡。

行星運動,是宏觀的,位置和動量不確定性存在,但是很小,根本不會影響到軌跡的預測。


傳播精選


原子核裡質子與核外電子數相同,但是中子數不一定相同,而且原子核裡還有許多其它粒子。自然界裡的元素都是金屬態氫離子在特殊的高溫、高壓環境下聚合形成的。聚合形成物質時,金屬態氫離子對電子的吸引,會產生磁場和電流。不管是單質子的氫元素,還是大原子量的放射性元素,都是金屬態氫離子與電子形成的常溫、常壓環境中的低速運動狀態下的暫時穩定結構(物體);一旦物體的運動速度達到臨界值——光速,物體就再次轉化為能量——金屬態氫離子,並再次形成磁場,而且釋放所吸收的電子(在磁場裡運動的金屬態氫離子和電子的受力方向不同)。物質(能量)在常溫、常壓下的複雜結構,元素週期表裡的描述已經完備,但是不能“呆板”的理解,要活學活用。畢竟有的元素增加或失去一個金屬態氫離子,就成為元素週期表裡的相鄰元素。

總之,物質是能量的載體,能量(電與磁場)是物質的表現形式。我們既不能用宏觀天體的運動體系理解原子的結構,也不能把宏觀理論應用於微觀的原子內部。

畢竟是金屬態氫離子聚合形成物質產生了電流與磁場,所以在磁場裡的電子對撞,是不會產生新的粒子的!(或者說產生的新物質在電動機裡)





金童希瑞


認為經典力學不能解釋原子核運動是沒有理解透徹經典力學。量子力學是對量子現象的解釋。反對量子力學是認為某些人對量子現象的解釋錯了,不是反對量子現象本身。比如,電子失去全部能量肯定會靜止下來,或者說掉在原子核上,但電子只有在絕對零度時才會失去全部能量,所以電子根本不可能失去全部能量,也就不可能掉在原子上。


千年一遇之南向通道


經典力學是解釋不了的,電子並不是像地球圍繞太陽一樣,有一個軌道,安分守己的旋轉。電子的行為更像是隨機出現在某一個區域,大量的運動軌跡集合形成電子雲,顯然傳統力學無法解釋這種現象。


漫步的小豆子


1、電子帶負電,原子核帶正電,二者之間主要作用力是吸引力

2、電子的質量數量級小到忽略不計,自然不可用經典力學,屬於量子力學範疇

3、電子的運行軌道,如果受到外界干擾,比如磁場,可能會發生改變。原子核不會,原子核只可能產生裂變、聚變,進而發生質變而已。



我是小z不姓小


肯定不能用經典力學了,不然要量子力學幹嘛,第一個問題太low了

第二個,原子核由於有質量,那麼就一定會產生引力,而根據廣義相對論,那麼引力就是空間扭曲導致的,但是在微觀世界裡,廣義相對論的經典力學是不適用的,所以有了量子相對論的進一步發展。


vision8657


原子內結構與星系有些相似,其內在力與萬有引力也適合,宇宙萬有引力必然波及物質和原子結構和功能,宇宙和物質丶原子本質正負電性,正負電性產生正反作用力,引力本質電性力,磁性力,慣性力。時空彎曲就是謬論,不作答。


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