神奇的电子系统

                                                           晏成和

《SCIENCE》杂志，发表了全世界最前沿的125个科学问题 。《科学前沿》在转载时扔下一句话：敢来挑战么？

关于物质物理的的问题有4个，以下按原题号进行阐释。

  38.是否有解释所有相关电子系统的统一理论?

周期表明白无误地告诉我们：世上所有元素的原子都是由质子、电子构成；那么，探索质子、电子的特性及其运动、就是研讨物质物理的惟一正确的路径。物质的理化特性（包括结构、力、热、光、电、磁、核）均发端于质子、电子；物质物理学的根本就必定存在于原子核及核外电子之中；物质的物理机理应该是来自于质子、电子的相互联系和运动。

虽然人类几十年竭尽全力搜寻到60多种粒子，但是大自然的尤物只有两个：质子、电子。在《重力的本质是什么?》文章中，我们已经讨论了质子及质子场，已经确认了物质的构成、结构、质量、重力均来自于质子。今天就来探讨电子及其系统、探寻统一理论。

早年用“异性相吸”解释质子对电子的吸引来自生物学的联想，情有可原，费解的是之后几十年没人反思其中的细节：硬是把质子、电子分别看成两个“子”，赤裸裸的两个“子”没有接触、怎样相互作用、相互联系？忽略了物理的相斥、相吸是什么机理、怎样执行的？忽略了大自然赋予质子、电子各自伴生着的场，场与场的相互作用、场与外界联系，这一极其重要的自然存在。

对物理研究而言，仅仅运用“异性相吸”这个定律来解释原子的构成、得到结论是表象的，忽略、蒙蔽了相斥、相吸过程中场的存在和作用；抹杀了相斥、相吸的物理机制。我们有必要重新来审视电子。

元素周期表把价电子数与物质特性表达得淋漓尽致，核外电子几乎就几乎成了物质物理的主角。但是，百年前物理学不求甚解、把电子仅仅看成一个粒子；到后来看成是粒子又是波的一个“量子”。忽略电子携带电荷、电子产生磁场、电子产生电压等自然事实。研究物理却无视大自然提供的蛛丝马迹，就像做侦探不依据线索，马马虎虎、谬误难以避免。

探讨物理，必须关注自然事实和细节：

初中物理实验，把绝缘起来的金属球导入电子，金属球立刻就形成了静电场、同时产生了电压。这时，电子与电子发生相斥，细节是：

1、电子之间没有接触，如何发生相斥，趋表、趋尖；

2、距离越近、外来电荷越多、电压越高、斥力越强。电子之间没有接触就产生相互排斥，排斥力来自哪里？静电电压如何形成？

3、奥斯特实验，直流导线外，有点距离的小磁针如何发生偏转？

为什么相距且发生作用？百年物理并没有认真思考、回答。

相距且发生作用——要么是波、要么是场。

金属球实验，导入电荷周围立刻形成静电场告诉我们：电子自身携带着场！事实说明：大自然在缔造电子时不是制作了一个简单的粒子，而是让电子携带着场-与另电子相斥、与外界交流的场。

电子携带着场是大自然赋予电子重要的物理特性，该特性使电子与电子之间产生斥力、分开距离。原子内，电子按2、8、18均布就是电子的这种场特性的使然；同时也能使原子、分子分开距离；物质气化成气体，分子之间推开距离、体积扩大千倍，也是电子场特性的杰作。（将在物质的相变中详述）

伟大的自然神赋予电子的场不仅仅是相斥，在电子移动时其伴生的场是磁场，古老的奥斯特实验见证了这一现象，于是也就有了自然界的磁性、磁场，由此派生出物质内的一种连接力——电磁力，电磁力是金属构成晶体的主要内力。

在电子振动时伴生的磁场脱离场源、形成了辐射的电磁波，于是就形成自然界的波、长波…微波…可见光…紫外线…X射线等等各种频率的电磁波。

大自然让一个小小的电子：

1、携带着电荷、伴生电场，同时伴生着电场力。（金属球实验）

2、与质子定量相互吸引、形成核外电子均布，形成原子。

3、核内电子环绕质子紧密运转，形成核内结构。[1]

4、移动、旋转时产生磁场，同时伴生磁场力。（构成金属）[2]

5、核外电子运转速率随着温度变化，形成热能。[3]

6、相同温度下，不同物质中高速运转的核外电子构成化学能。[4]

7、化学反应就是物质价电子的分离或结合构成新的物质。

8、催化、就是改变价电子的速率，使化学反应顺利进行。[5]

9、高温时，核外电子跃迁时辐射电磁波（热发光）。[6]

10、电子受激振动时辐射电磁波（冷光）。

11、核外电子运转线路随着温度变化，形成物质的相变。[7]

12、电子与电子之间相斥，构成气体。[7]

随口一说就有12条之多。题目要寻找“所有电子系统的统一理论”，看来此问题的提出者对电子在物质系统特性中的作用也曾有过深入的思考和期待，但是在量子力学的禁锢之中，提问者关注到电子可能的作用，还是不敢探讨核外电子运动的线路、速率，没能在物质规律特性和电子规律运动之间建立统一联系。

当然，这12条远远不是全部，还有超导、超流、脆性、塑性等等几乎所有物质特性都与核外电子的规律运动相关。

大自然让核外电子伴生电磁波与外界联系、交流互动，构成了物质各种性能。同时也形成了：

两种发端于电子的原始力——电场力、磁场力。

价电子的速率形成了宏观的热、形成了能量；

电子的运动形成了磁场；

电子的宏观运动形成电能；

价电子的跃迁振动形成热发光；

电子的振动形成冷发光……

大自然让一个小小电子具备如此全面系统功能，实在令人敬畏。电子的运动及其伴生波构成了物质各种特性的内在机理，核外电子几乎所有的物质物理特性都是电子运动的结果，还原了物质物理的机制，是物质特性的总根源，重要的是这些解读不仅完全自洽，而且所有的解读全部互洽！

电子伴生电磁波，所以发射的电子束当然也伴生着密集的波，于是电子束也就有了衍射、干涉等波的特性，用电子束所做的波、粒二象性实验（双缝实验、汤姆孙实验等等），显示出波的特性，都是因为电子伴生着波。大自然不会制造一堆孤立的粒子、又偶尔地去把它变成波。而是赋予电子周围永远的伴生着波，因此波、粒二象性的讨论可以画上句号。

 现代物理把电子仅仅看成一个模棱两可的量子，会丢失多少信息！我们判断一种学说是不是科学，不是依据它的结论有多少人信奉，而是依据事实、依据它所遵循的逻辑程序。

电子携带电荷事实清楚、说明电子不是一个单纯的粒子；金属球携带电荷，能够形成电场，说明电子携带着电场；电流产生磁场，说明电子伴生电、磁、波。同时，探索电子的伴生波和核外电子规律运动已经解读了大量的身边物理现象，大自然的事实说明：电子的规律运动是物质特性的内在机理和原因。所有的物质物理事实，都可以在其核外电子规律运动中找到依据，由此可以建立解释所有的相关电子系统的统一理论。探讨和驾驭核外电子的规律运动，是科学进展的必由之路。

                      2018/12/26

[1]晏成和，科学网博客（五）（原子核的结构和衰减）

http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=73066&do=blog&id=1147281

 [2] 晏成和，科学网博客《物质是怎样构成的？》http://blog.sciencenet.cn/blog-73066-1094685.html

[3] 晏成和，新浪网博客《温度，热和光（一）》

http://blog.sina.com.cn/s/blog_5521e73c0102wjq5.html

[4] 晏成和，新浪网博客《答 费曼先生——能量究竟是什么？》

http://blog.sina.com.cn/s/blog_5521e73c0100o8nn.html 

[5] 晏成和，新浪网博客《催化原理》

http://blog.sina.com.cn/s/blog_5521e73c0102wewh.html 

[6] 晏成和，新浪网博客《光来自于哪里？》

http://blog.sina.com.cn/s/blog_5521e73c0102xf9m.html

[7] 晏成和，科学网博客《相变之谜》

http://blog.sciencenet.cn/blog-73066-1125345.html