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电磁辐射耦合——理解物质原子分子结构的要领

已有 4188 次阅读 2014-12-9 17:35 |个人分类:杂谈|系统分类:科研笔记| 量子论, 物理学家, 电磁辐射, 电磁辐射耦合, 原子分子

   目前科学界的普遍共识认为,量子力学是解释物质微观结构,包括原子和分子结构的科学理论。通过氢原子薛定谔方程的求解,其结构和现象得到了很好的解答,光谱的理论计算结果与实验测量的一致性达到令人惊叹的程度。因此,量子力学也被誉为迄今为至物理学中最精确的理论。


      关于量子力学的评价,令我印象最深的是,在硕士研究生阶段学习学位课程原子结构理论时,读到的美国物理学家J. C. Slater在其著作“Quantum theory of atomic structure”第一章中的一段精彩论述:

“Since 1926, we have been engaged in working out the consequences of schrodinger's formulation of the theory, which is known as wave mechanics, and in applying it to the many problems of atomic, molecular, and solid-state structure. we feel that the theory, as now formulated, provide the precise mathematical foundation for all these phenomena, just as Newton's laws provide the foundation for classical mechanics and Maxwell's equations that for electromagnetism."


      量子力学的强大威力主要是通过微观体系薛定谔方程的求解和推论表现出来的,也就是在某些物理量的数学关系的表达方面达到了精确程度。薛定谔方程作为量子力学的一条基本假设,与普朗克能量子假设E=hv,物质波假设等构成了量子力学理论基础,但方程作为假设是可以不依赖物质波的。虽然,薛定谔方程的由来,是薛定谔为德布罗意物质波找到的一个假定的数学公式。从氢原子结构和光谱问题的数学求解来考虑,薛定谔方程和量子假设就完全充分了,物质波P=h/λ完全是多余。所以,物质波概念是完全可以抛弃的,这样可以消除解释它而导致的自相矛盾的后果。


     量子力学的深刻矛盾或所谓的”神秘性“,主要是由于物质波波粒二像性的解释而产生的,引发了众多的争议,并涉及哲学领域。如果我们采用波函数哥本哈根诠释,将会在逻辑、因果和事实验证方面产生如下矛盾: 

1、逻辑问题:按物质波几率解释,理论坐标系(质子或质心坐标系)相对于实验室是随机运动的,因此实验数据与理论计算结果存在随机关系,不具有可比性。推论量子力学的理论结果与实验结果不具有确定的逻辑关系,其正确性不能由实验数据证明

2、因果性:物质波描述的粒子运动及解释否定了自然的因果决定性;

3、事实证明:无论是在宏观还是在微观领域,带电粒子在场中运动可以有轨迹运动,并受洛伦兹力的控制,量子力学不能对这个事实进行描述,即,量子力学对客观的事实不能做出全面的解释。

   上述三个严肃的问题涉及量子论的科学基础,如果得不到有效的解决,量子大厦的倒塌肯定是必然的,普朗克临终前的忏悔将会成为现实


      1985年玻尔诞辰100周年纪念大会上,诺贝尔物理奖得主拉法讲了句发人深省的话:


“我觉得,我们还未得要领,下一代人,他们一旦找到那个要领,就会拍拍脑袋说,他们过去怎么会想不到的呢?”


      我认为这句话并不是捕风捉影,散布消极情绪。量子概念提出至今已经过了110多年了,随着研究的深入,物质波波粒二像的解释与客观因果世界的矛盾越来越多,越来越尖锐。因此,我们不得不反思量子、物质波这些假设是不是从根本上违背了自然本质,是对自然的错误解读薛定谔方程并不是量子和物质波的专有财产,也可以是描述原子分子轨道共振的数学方程。放弃物质波,就可以避免由于物质波的解释所导致矛盾,这样,量子力学中的数学方法也就回归到经典理论的怀抱。


      情况如果像上述那样,通过原子轨道共振就能够推导出薛定谔方程和量子假设的数学关系E=hv。当然还有一个前提条件必须事先得到证明:原子应该有稳定的轨道,并且孤立情况下处于自然基态;在外场作用下,激发基态轨道的共振,导致轨道向高阶模态轨道的跃迁,并可以用于线光谱电磁辐射的解释,频率符合差频原理的要求。


     ”电磁辐射耦合“是我提出并注意到的原子体系中电磁辐射与带电粒子相互作用现象,是理解其基态轨道稳定性的要领,关于氢原子的基态与电磁辐射耦合的电磁学证明,可以参见我的论文”Electromagnetic Radiation and Stability of the Hydrogen atom“。


通过这个要领的理解,我们可以解决氢原子中的以下电磁学问题:

1、氢原子有唯一的基态;

2、能量最低原理:由于自发电磁辐射,孤立的氢原子只能处于基态;

3、氢原子定态薛定谔方程和量子假设,通过氢原子基态共振模型,可以严格推导获得;

4、氢原子线光谱是基态轨道共振现象产生的,并符合差频原理Δν=ν1-ν0;

5、氢原子光谱的精细结构、Zeeman效应和Stark效应,可以通过轨道及其磁矩来解释等;


另外还可以通过”电磁辐射耦合“进一步理解以下机理:

1、多电子原子的电子壳层结构;

2、中性原子捕获电子成为带电离子;

3、原子相互作用中的化学键问题等。


在理解原子结构的电磁问题时,只要准确地把握好”电磁辐射耦合“这个要领,原子湮灭的悖论自然会破除,展现在您面前的是一个像恒星体系,有序的,符合逻辑和因果的原子分子世界!


这就是我展示给大家的,自然的,真实的物质原子分子世界!!!




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