物质是怎样构成的？

（一）构成物质的力

                                            晏成和

元素周期表告诉我们：质子与核外电子构成了原子，构成了所有元素，然后原子构成分子-构成了世上万物。 质子、电子是万物的基材，此“二子”是如何连接成物质？是当代科学的一个最基本的问题，也是物理、化学的核心问题。  

且不说气态、液态物质，单单是固体就有千姿百态、万种特性：金刚石硬、纯金软，钢铁有强度、能导电、能磁化、高温下能熔化……这些个特性来自哪里？质子、电子是如何连接构成物质、这种种特性的机理何在？这是人们一直寻思的问题，也是当代科学应当回答的问题。

有人会说，这些我们早就知道了啊，我们在中学就学习了各种的化学键，如：共价键、离子键、金属键。此外，在大学的相关专业还讲授了不同物质中这三类键的相互混搭、称之为离子性比例； 教科书还讲述了色散力、诱导力、取向力等等各种不同的分子力；还讲述了σ键、π键、δ键……

这些键理论貌似分类细致、面面俱到，实际上的解读苍白、缺乏依据。因为所有键的构成理论与自然公理格格不入。

我们先来看共价键，现代教科书上说：“共价键是原子间通过共用电子对、发生电子云重叠而偶合成的化学键。”

然而自然现象，电子与电子相斥，已是众所周知。实验：金属球导入电荷，立即形成电场、产生电压，表现强烈的相斥；元素周期表中核外电子的能级排列，并且按2、8、18的均匀分布，这些实验事实和数据表明，电子与电子在有限体积内达到距离最大化，电子与电子总是在尽量相斥。

而共价键理论说，该连接是原子共用的外电子对重叠而成。既然是同种电荷相斥，电子与电子如何重叠、如何共用、如何偶合？共价键理论“电子偶合”完全违背自然公理。请问，相邻电子究竟是相斥还是偶合？自相矛盾、出尔反尔的理论肯定不是自然真实！共价键理论的虚妄，给科学带来一个世纪的迷茫。

美国学者Ira  N.Levine在其著作《物理化学》中说到化学键言语审慎：“化学家发展了各种各样的经验概念来描述成键；共价键稳定性的物理原因是一个没有完全解决的问题”。理智的学者坦率地说出共价键的物理机制尚未解决，完全没有国内教科书的牛气和无畏。

离子键、金属键也不经推敲，谁也不会先自动失去电子，然后与对方去争夺、形成相互的吸引。键理论与大自然告诉我们的电子的特性南辕北辙。 复杂、生涩的键理论不是自然真实，因为大自然崇尚简单。

金刚石硬、钢铁有强度，表明该物质有强大的内聚力，物质聚合的主力来源于质子对物质的吸引力、质子对电子的吸引力；离开了这个最基本的结合主力，所有的化学键力、偶合全都没有依据，五花八门的化学键是一百年前牵强附会的瞎猜，之后几十年就迷迷糊糊传承。

文章的题目是物质的构成，文章开头就说到构成原子、构成分子、构成……在中文里这个“构成”是把分散的部分有机结合成为一个功能整体、其中还蕴含着结合时必然存在的结合力。我们探讨构成，关键是要找到物质结合时必不可少的结合力。大自然昭然若揭地告诉我们：质子、电子紧密结合成原子、同时质子与电子隔空相距。那么质子、电子的结合力只能是来源于它们各自伴生着的场，上篇文章《物理之路怎么走》就已经讨论到质子、电子各自伴生着的场。

我们先来回顾电子伴生着的场：

1、携带着电荷、同时伴生着电场力（使原子中电荷达到平衡的力，并且外延）。

2、与质子定量相互吸引、形成核外电子。

3、移动时产生磁场，同时伴生磁场力。

4、振动时辐射电磁波。

质子携带的场也是多功能的：

1、定量地吸引电子、平衡电子的场，导致电子运转。

2、对所有的场粒子（电子、质子）都有吸引力，并且外延。

3、没有边界，只能有聚合功能、因而质子的引力场不能屏蔽只能叠加。

4、质子对电子的引力随温度发生变化，因此核外电子的速率随着温度发生变化。

精妙的大自然只是赋予质子伴生的质子场、电子伴生的场，使二者相互作用，构成了物质内的力：构成了质子对电子所形成的引力；构成了电子与电子的斥力、构建了核外电子的规律运动，并且赋予电子运动伴生的电磁场，构成了电磁力。由此，这四种力让“二子”既聚合、又适当分离，构筑出了现在这个包罗万象、天然合理的物质世界。演绎出来林林总总的世上万物及其玄妙变化的各种特性，实在是鬼斧神工。

聚合力：是质子对定量电子及周围物质的吸引力，是物质构成的主力。这个质子场力没有边界，向外无限延伸，遵循平方反比规律。

斥力：电子场与电子场之间的斥力，让电子在原子核周围呈2、8、18均布、建立了原子空间；核外电子与质子数相等以保持电荷平衡。当物质相变成气态时，价电子呈球状包围在分子之外，电子的斥力使分子摊开距离。所有气态物质分子之间的斥力都是电子提供的，所以就有了阿伏伽德罗常数。

价和力：电子场对质子场也有定量的趋向力，同时，聚合力会吸引相邻原子的价电子环绕两个原子以特定线路运转，这样就产生价和力。

电磁力：电子、质子之间的聚合力使得电子在核外高速运转，以达到平衡。电子运动伴生着的磁场，磁场力是金属物质构成的主要内力。

事实上，自然界中金属、共价、化合物晶体确实大量存在，物理学应该回答这些物质晶体存在、构成的原因。早年的探索忽略了质子、电子及其伴生的场在物质构成中的重要作用，难以领略到大自然的精巧。

我们先来观察自然物质探其究竟：我们注意到，在常温下，大气里的氢、氧、氮气等同种元素的原子，它们总是两两牢固地结合成分子，在化学方程式中，氢气、氧气也要写成O2、H2；为什么？这是大自然告诉我们，除惰性气体以外，每个原子都不能单独存在。同种元素的原子总是两两紧密结合。这个成双成对不是偶合，而是两原子核相互吸引对方的价电子，形成价电子包围两个原子核运转的牢固分子。

我们再来看晶体，晶体是固体物质构成的结构主要形式，主要有共价晶体、化合物晶体、金属晶体。共价晶体的结构确实是与价电子数密切相关，如：碳、硅（４价）磷（５价）。并且结合过程确实是有价电子的参入，晶体结构与价电子数全面吻合。

大自然在共价物质晶体中提示我们：晶体物质的结构与价电子数密切相关，说明价电子在晶体结构中有着重要的作用，晶体的结合绝不是电子的偶合，而是大自然把质子场对电子的吸引力巧妙地变换成物质的结合力。

电子的价和运转     质子场对周围物质、对电子的吸引力是物质构成的主力、是最强大、最基本的自然力。应该注意：这个引力是没有边界的，原子核对电子的引力不会到了原子边缘嘎然而止，而是超出了原子、无限延伸，谁也没有理由把这种无限的作用力限制在一个原子范围内。

物质所有的质子引力都向外延伸——于是吸引相邻原子不稳定的外层电子，形成了外电子（价电子）共享。导致核外层价电子的运行线路是：在两个原子核的作用下，包围着两原子核及内层电子形成椭圆形的轨道高速运转。

我们把原子核及内层电子叫做核心，把价电子包围两个核心、促使两核心紧密结合的运转叫做价和运转，参入价和运转的电子叫做价和电子。即包围着两核心的价和电子由两原子共享，同时把两原子稳固地结合起来。

引力都向外延会不会造成混乱？不会。根据泡利不相容原理，每个电子轨道上只能有一对电子运转。原子间的价和运转也遵循泡利原理，我们把一对价和电子围绕两个核心运转所结合成的整体叫做结构元。结构元如同是原子的家庭，是构成物质的又一级基本单位。

除惰性气体以外，所有物质的原子都是两两结合成结构元，再由结构元构成大千的物质世界。

·   固体　　        结构元　　　　　　液体

·                   图一

 如（图一），中部：一对价和电子围绕两核心运转,形成结构元；

左图：在固体物质中，价和电子在平面轨道上稳定运转，结构元间位置相对整齐固定，形成了稳定有序的固体架构；

右图：液态物质的结构，我们将在物质的相变中进行讨论。

自然界有许多事物是在不同层次上的相似重复：原子结合成结构元；动物组成家庭；天体组合成共扼星系。

这样， 结构元把质子对电子的引力演化成两原子的结合、构造成物质的内聚力，这是原子构成各种物体基本内力的惟一来源。没有包围两原子的价和运转，原子间的结合是不可能的，价和运转说明价电子的运动的线路、速率是规律的。

可是百年物理认为：核外电子是作无规则运转的电子云，核外电子的规律运动是近代物理探讨禁区，使科研迷失方向。电子云理论把电子的运转思维定格在单个原子之内，不能交代物质的内力。

键理论之所以荒唐、不能以理服人，是因为大自然在制作世界万物时用到了两个尤物（质子、电子）、及其伴生的场。键理论只用到其中之一、而且用反了，电子-电子的相斥在此成了“偶合”，对伴生的场、对物质构成的力茫然不知。

至于分子之间的结合，明明是质子聚合力的外延、电子运转伴生的电磁力。键理论却要创造色散力、诱导力，竟然是来源于原子核的振动、电子云的偏移，我就不摆了。

接下来，我们继续用质子、电子所构成的物质内力来探讨物质的共价晶体，有延展性、有光泽的金属晶体是怎样形成的。

        2018/1/10