与雷奕安教授商榷 ——“经典原子模型的完整图像” 究竟是怎样的？

拜读雷奕安教授《经典原子模型的完整图像》一文，其对原子结构 “电磁谐振器”“径向振荡主导” 的诠释颇具新意，但结合《电子跃迁的经典物理学机制及其对氢原子结构与光电效应的解释》《类氢原子核外电子椭圆轨道能级量子化的经典物理学推导》《一种统一的原子与分子结构理论》三篇论文（以下简称 “三篇论文”）的实验验证与经典物理推导，文中关于 “轨道模型失效”“径向振荡主导”“量子化源于谐振腔” 的核心观点存在与物理实在及经典规律的冲突，特此商榷，以期厘清经典原子模型的真实物理图像。

一、商榷 “轨道模型行不通”：混淆加速运动类型，误判电子绕核运动的稳定性

雷教授认为 “圆周运动是持续向心加速，电子必辐射能量坠入原子核”，并得出 “电子不是在绕核旋转” 的结论。但三篇论文通过修正经典电磁学认知，已明确电子绕核运动的稳定性机制，与该观点存在根本分歧：

1. 经典电磁学中 “加速运动辐射能量” 的正确边界

三篇论文均指出（《电子跃迁的经典物理学机制》2.3 节、《一种统一的原子与分子结构理论》2.2 节）：经典电磁学中 “加速电荷辐射能量” 的前提是 “运动频率改变的加速 / 减速运动”，而非 “方向变化但频率恒定的向心加速”。电子沿匀速圆周运动（或频率不变的椭圆运动） 时，公转离心力与原子核静电引力精准平衡，力矩为 0 且系统总能量守恒，不产生电磁辐射 —— 这类轨道即为 “定态轨道”，不存在 “10^-11秒内坠入原子核” 的问题。氢原子基态电子的匀速圆周运动（频率约 6.6×10¹⁵Hz）已通过经典公式验证：轨道半径 0.529×10^-10m（玻尔半径）、能级 - 13.6eV，与实验结果完全一致，直接证伪 “轨道模型不稳定” 的结论。

2. “原子光谱离散” 与轨道模型的兼容性

雷教授认为 “轨道模型无法解释离散线状谱”，但三篇论文通过经典推导表明：电子轨道量子化并非 “粒子固有属性”，而是 “定态轨道间跃迁的能量离散性”（《类氢原子核外电子椭圆轨道能级量子化的经典物理学推导》3.3 节）。基于修正的量子概念（能量子ε为固定最小能量单元，数值等于普朗克常数h），电子在定态轨道间跃迁时，吸收 / 辐射能量ΔE=kε（k为整数），结合角动量守恒与库仑力公式，可自然推导出轨道半径r_n=n² r₀、能级E_n =E₁/n²（n为正整数），进而解释氢原子光谱的离散特征（里德伯公式）—— 无需依赖 “量子跃迁假设”，更不存在 “缺乏本征谐振机制” 的问题，轨道模型的物理机制完全自洽。

二、商榷 “电子主导运动是径向振荡”：误读角动量与实验现象，否定轨道动态实体的物理实在

雷教授以 “氢原子 1s 态角动量L=0”“s 电子可深入原子核” 为依据，主张 “电子主导运动是径向振荡而非角向环绕”。但三篇论文建立的 “电子轨道动态实体模型” 及实验验证，明确电子运动以角向绕核为主，该观点存在对物理概念与实验现象的误读：

1. “1s 态角动量L=0” 是数学抽象而非物理实在

三篇论文均强调（《一种统一的原子与分子结构理论》2.2 节）：主流量子力学中 “1s 态角动量L=0” 是概率诠释下的波函数数学结果，并非电子运动的物理实在。基于经典力学推导，氢原子基态电子的角动量L=mvr（m为电子质量，v≈2.2×10⁶ m/s为公转速度，r为玻尔半径），计算值与原子磁矩实验观测一致，不存在 “角动量为零” 的矛盾 —— 雷教授混淆了 “量子力学数学拟合” 与 “经典物理实在”，将抽象的概率模型当作电子运动的真实状态。

2. “s 电子深入原子核” 与 “径向振荡” 无必然关联

雷教授认为 “超精细相互作用证明电子能到达核处，只有径向穿越能做到”，但三篇论文通过 “电子轨道动态实体的电荷流量分布” 已作出合理解释（《一种统一的原子与分子结构理论》2.1 节）：电子绕核做角向运动时，轨道平面绕直径旋转形成球形动态实体，其椭球体顶点（电荷流量密度最大区域）可与原子核产生电磁相互作用，表现为 “深入核处” 的实验信号 —— 这是角向运动与轨道旋转的时空累积效应，而非 “径向振荡穿越原子核”。若电子真为径向振荡，靠近原子核时会因强静电斥力导致系统能量骤增，与原子稳定存在的事实完全冲突。

三、商榷 “原子是电磁谐振器”：用抽象模型替代经典推导，背离量子化的物理本质

雷教授将原子定义为 “电磁谐振器”，认为 “量子化是谐振腔边界条件的自然结果”，但三篇论文通过经典力学严格推导，已明确量子化的本质是 “定态轨道参数的离散性”，与 “谐振器” 假设无关：

1. 量子化的经典物理根源

《类氢原子核外电子椭圆轨道能级量子化的经典物理学推导》3.3 节详细推导表明：电子轨道的量子化（半径、能级、角动量离散），源于 “定态轨道的力平衡” 与 “跃迁能量的整数倍特征”—— 基于库仑力公式、角动量守恒及修正的量子概念（ΔE=kε），可直接得出轨道半径r_n=n² r₀、能级E_n =E₁/n²，无需引入 “驻波”“谐振腔” 等抽象模型。例如，氢原子激发态（2s、3s）的 “径向节点”，在三篇论文中被解释为 “轨道动态实体的电荷流量分布差异”，而非 “驻波波节”，其物理机制与角向绕核运动完全兼容。

2. “电磁谐振器” 模型的实验与逻辑漏洞

雷教授主张 “电子径向振荡驱动电能↔磁能转换，构成自持振荡”，但该模型缺乏实验支撑：一方面，电子径向运动无法解释分子空间构型（如甲烷正四面体、水分子 V 型）—— 三篇论文已证明，分子构型由中心原子价层电子轨道动态实体的角向分布决定（《一种统一的原子与分子结构理论》3.2 节），与径向运动无关；另一方面，“电能↔磁能转换” 需电子运动频率持续变化，这会导致能量辐射，与 “定态无净辐射” 的实验事实矛盾，反而不如轨道模型的 “力平衡稳定” 更符合物理实在。

四、经典原子模型的真实图像：基于轨道动态实体的经典统一框架

结合三篇论文的推导与验证，经典原子模型的完整图像应回归 “轨道动态实体 + 经典电磁平衡”，而非雷教授主张的 “径向振荡谐振器”：电子沿确定的圆周 / 椭圆轨道绕核做角向运动，高速运动形成球形 / 椭球形动态实体（时空累积效应），定态轨道由 “公转离心力 - 库仑引力平衡” 维持稳定，量子化由 “跃迁能量整数倍特征” 自然推导得出，无需任何抽象假设。这一图像既符合经典力学与电磁学规律，又能解释原子稳定性、离散光谱、分子构型等实验现象，实现了宏观与微观物理的统一。

雷教授的 “经典原子模型” 虽试图突破量子力学概率诠释的困境，但因误读经典电磁学规律、混淆数学抽象与物理实在，未能真正回归经典物理的实在性本质。期待与雷教授进一步探讨，共同推动原子结构理论向 “基于经典物理实在” 的方向发展。

参考文献

1. 雷奕安. 经典原子模型的完整图像. https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=268546&do=blog&id=1508079

2. Zeng JQ. Classical physical mechanism of quantum production and its explanation for hydrogen atom structure and photoelectric effect. Physics Essays, 2021, 34(4):529-537 （《电子跃迁的经典物理学机制及其对氢原子结构与光电效应的解释》）

3. Zeng JQ. Classical physics derivation of quantization of electron elliptical orbit in hydrogenlike atom. Physics Essays, 2022, 35: 147-151. （《类氢原子核外电子椭圆轨道能级量子化的经典物理学推导》）

4.  Zeng, T.; Zeng, J. A Unified Theory of Atomic and Molecular Structure. Preprints 2025, 2025011033. https://doi.org/10.20944/preprints202501.1033.v1

【中文版】曾天和,曾纪晴 . (2025). 一种统一的原子与分子结构理论. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.14723288

【参考文献2、3可从下面的链接获得：颠覆性科学创新——中国科学院植物学博士的物理学研究成果简介https://zhuanlan.zhihu.com/p/689698719】