电子围绕原子核运行能用经典力学去解释吗?原子核是否会弯曲其周围时空?

丂莫邪


关于第一个问题,电子在原子核周围的运动,

绝对不能用经典力学来解释!这一点值得大力强调。

关于第二个问题,原子核有质量,按照广义相对论,有质量的物体会弯曲时空,所以原子核确实会弯曲时空。不过原子核的质量很小,所以这个效应也很小,造成的效果无法用现有的仪器测量出来,所以人们平时不会关注这个问题。

下面我们来稍微详细地解释一下第一个问题。

大家在高中就会学到,原子是由原子核和电子组成的,原子核是由质子和中子组成的。质子带正电,电子带负电,中子不带电。所以原子的基本图像,就是带负电的电子围绕着带正电的原子核运行。最常见的原子模型,就是电子绕着原子核画出几条轨迹。

原子模型

但我们必须强调一下,这样的原子模型只是个示意图而已,绝对不能当真。为什么不能当真呢?因为如果你真的认为带负电的电子在绕着带正电的原子核运动,那么立刻就会产生一个严峻的问题:电子为什么没有落到原子核上面去?

你也许会认为,原子核对电子的静电引力扮演了向心力的角色,使得电子在一条围绕原子核的轨迹上运行,就像太阳对地球的引力扮演向心力的角色,使得地球围绕太阳运行一样。但这种理解并不能解决问题,因为按照麦克斯韦开创的电磁波理论(这也是经典力学的一部分),变速运动的带电物体会发出电磁波,所以围绕原子核运动的电子应该发出电磁波,这就会带走能量。结果就是电子的能量越来越低,离原子核越来越近,最后必然落到原子核上。结论就是:原子不可能稳定存在!

这个结论显然与事实不符。如果原子不能稳定存在,那么我们看到的大千世界是怎么回事?这些物质不都是由原子组成的吗?我们自己又是怎么存在的?我们不也是由原子组成的吗?

直到量子力学出现以后,才解决了这个佯谬。基本的答案是:原子中的电子可取的能量,并不是任何值都可以,而是只有分立的一些值。这种现象叫做“能量量子化”。在这些分立的能量当中,有一个最低值。如果原子处在这个最低能量的状态上,它就不可能再往下掉,因为已经是最低了。因此,原子能够稳定存在!

你看,原子的稳定性这么基础的问题,就必须用到量子力学。因此,现在有些民科还整天叽叽歪歪反量子力学,你明白他们的荒谬了吧?


袁岚峰


原子核带正电荷,电子带负电荷。这是实验证明了的。根据电磁学原理,原子核与电子,就有了相互的引力。由于原子核的质量远大于电子质量,所以电子绕原子核运动。电子绕核运动的向心力,就是核与电子间的电荷引力。

既然核与电子的运动是用了经典力学来分析的,可是现在的物理学却认为经典力学不再适用于微观物理。这就形成了一个孛论。

原子物理学中有许多实验,实验得出的结论写在教课书上。对教课书上的结论的解释,确实不能简单的用经典力学来解释。所以目前的物理学人都认为经典力学不适用于微观物理。

本人看到现在中国的物体学人内部分为两派。

一派认为,当前物理学己经展到完美的程度。今后不需要有更多的物理学的发展了,最多是做点补充。对于宏观与微观的不统一,解决的办法是如何做一个更大的"箱子″,把宏观与微观的矛盾着的理论,合理地装进去。这一派目前在大学里的人数占绝对优势。但要做这个更大的,能够兼容宏微两矛盾观点的箱子,至今还没找到合适的"木板",没材料,巧妇难为无米之炊。

另一派认为,物理学实验所得出的结论有些是对的,有些是不正确的,属于怀疑派。对所认为正确结论的解释也还存在不同的观点。对于宏观与微观物理矛盾,他们认为目前教课书上可能是应用的前提理论不恰当引起的,在微观物理学中,还有物理学人当前不知道的东西沒有发现,所以宏观与微观无法统一。这一学派在大学里的人数极少,倒是在业余兴趣爱好者中占有比例较高,但也是少数。

但真理并不是以人多人少而衡量的。对于观念,总是先入为主的。先入为主的错误观,对后耒的正确观念的出现,总是反对和阻碍的。例如地心说对于日心说的宇宙观的斗争,电子自旋理论的提出,等等。都是先入为主的观点反对和阻碍后耒观点的争斗。普朗克对此深有感受,他说,一个新的观点,不是说服专家权威的认可,而是老的一代死去,新的一代成长起来,新观点才被认可的。毛泽东说"真理往往在少数人一边″不是沒道理。

宏观物理与微观物理的矛盾出现在哪里呢?本人认为出现在对现象解释的前提理论上。其中的`波粒二象性″就是导致走偏的前提理论。本人偏向于光是波而不是粒子,如果光是粒子,光在传播到无限远时,光就不存在了,因为粒子是不可分的,粒子去了左侧,就来不到右侧,那么,人就观察不到粒子了,但光在无限远处,人观察到的光色虽然很弱,但光色不变,说明频率没变。光是可以无限减弱的,符合波的性质,用粒子说无法解释的。原子物理用了粒子理论,可能是产生孛论的原因。

最后表明本人的观点。物理学中的"大箱子"派属于原型继承型学派,他们对于现在物理学是虔诚的学生。怀疑派才可能对物理学的发展有所贡献。还是那句话,宗教因虔诚而延续,科学因怀疑而发展。这就是我这个老民科对物理学的认识。


胜天5


那些说“经典不能解释量子”的人,其实是不会解释、不会深入、人云亦云而已。

我不会责怪照本宣科者,原因心照不宣。但请注意:你无权打压不同的物理思考。

牛顿第一定律,或惯性定律,本质上是:物体总要以“内在离心力”抗衡“外在向心力”,即“抗衡性原理”。离心力最终采取最节能的直线运动或测地线循环,即“最节能原理”、“最小作用量原理”。

内在离心力,主要源自高密度的费米子皆以光速自旋,形成超厚光盘体,发散自旋角动能或角动量。


请思考,转动雨伞时,为什么雨滴会抗衡表面张力向切线(测地线)方向飞出去?

外在向心力,主要源自低密度的玻色子皆以光速自旋,形成超薄光盘体,收敛在费米子附近,以抗衡费米子发散。

地球的离心力,是内部所有核子离心力交集与干扰的综合效应。地球的向心力是地球外空间的真空场中所有玻色子的综合效应。地球的固有离心力与外空间向心力相互抗衡,是地球不被太阳吃掉的根本原因。

请思考:为什么汽车急转弯容易以切线方向飞出去?为什么摩托车急转弯时骑行人需要向内倾倒提供向心力?

牛顿第二定律,或加速度定律,本质上是:反映外力提供的向心力抗衡物体内在的离心力,是自旋与绕旋的通用关系式,包括:

①F=mv²/r。②自旋角动量L=mcr。③轨道角动量L=mvr。④自旋角动能Ep=F·r=mc²。⑤绕轨角动能:Ek=½mv²。

牛顿第三定律,或反作用定律,本质上是:动量守恒定律与角动量守恒定律。尤其可解释神秘的精细结构常数“α”与普朗克常数“h”。

这说明:经典论逻辑是强大的,没有相对论与量子论也行,需深入挖掘,填补空白。

精细结构常数α=v'/c=2πe²/hc≈1/137,是根据原子光谱实验之精细分布数据得出的宇宙常数。宇宙常数皆来自经典物理学,与相对论或量子论没关系,记住五大宇宙常数:

①精细结构常数α=v'/c≈1/137,本质是自电子与虚粒子的能量交换,来自经典动力学。②普朗克常数h=mcλ≈6.63e-34Js,本质上来自电子与光子之间的突变,来自粒子物理学。③光速常数c=1/√ε0μ0≈3e8m/s,来自经典电动力学。④玻尔兹曼常数k=mc²/3T≈1.38e-23J/K,来自经典热力学。⑤万有引力常数G=FR²/Mm≈6.67e-11Nm²/kg²,来自经典动力学。

如果用经典动力学能成功解释α,不确定原理与波函数等玩意就是多此一举。以下解释精细结构常数的物理本质。

康普顿效应的本质是牛三或动量守恒,电子(质量m)绕核激发n倍137个质量为m'的光子作径向有序的推涌:令α=1/137,按动量守恒有:mv=nm'c/α,m'=αmv/nc,按康普顿效应:λ=h/m'c=hn/αmv,由此推得:

原子谱线方程组:

λ=kn/v=0.1n/v ,v=cα^n,α=1/137,n=1,2,...是能级轨道数。

验算如下。n=1时,第一轨速v=cα¹=2.2e6,对应波长:λ=0.1n/v=4.5e-8m=45nm。当n=2时,第二轨速v=cα²=1.6e4m/s,对应波长:λ=0.1n/v=1.25e-5m=12500nm。

将上述计算值与下图中的实验值进行对比,发现原子光谱主要集中在第1轨道与第2轨道之间,第3,4,...轨道与事实不符。看来不像某些理论所言的“α^n”,n的取值至少降低5倍。即:n的单位值=137/5=27.4,原公式v=cα^n,附加条件:n=1时,α=1/137;n=2,3,4...,α=1/27.4≈0.04。k1=0.1,k2=0.5。你看下面的资料,巴尔末公式也是在拼凑,这很容易处理,难在物理机制。

根据玻尔的第二个假设,原子系统中电子从较高能级Wn,跃迁到较低能级Wk时,发出单色光。这些谱系,的确都在氢原子光谱中观察到,而且有些还是在玻尔理论发表以后先从理论上计算出来,然后才通过实验找到的。在k=1时所表示的谱系在光谱的远紫外部分,称为赖曼系。k=3所表示的谱系在红外部分,称为帕邢系。k=4和k=5所表示的谱系也都在红外范围,分别称为布喇开系和普冯特系。在某一瞬时,一个氢原子只能发射一个一定频率的光子,这一频率相应于一条谱线,不同的受激氢原子才能发射不同的谱线。实验中观察到的是大量不同受激状态的原子所发射光的组合,所以能观察到大量的谱线。 这些谱线的频率ν可用巴尔末公式统一表述: 1/λ=R(1/4-1/n²), n=3,4,5...,式中R为里德堡常数,R=1.09677576*10^7 /m。其中,每个m值对应一个单独的谱系,多个n值对应该谱系中的多条谱线。

以下是几个经典论电子参数:

①惯性质量:m=0.911e-30kg,根据油滴实验求得。质量是固有性质,与相对论无关。电子极稳定,包括它的质量也极稳定。

②自旋半径:r=2.82e-15m,也叫经典电子半径,根据引力定律与库伦定律推导。

③自旋角动量:L=mcr (r=2.82e-15)=7.7e-37 kgm²/s,这可以秒杀“角量子数”。

④自旋角动能:Ep=mc²=8.2e-14J,经常被写成=0.505MeV,是电子的最大引力势能,简称电子势能,也相当于电子质量。


原道童子


1、如果用完全经典的模型来看,就像地球围绕太阳旋转一样,因为库仑吸引力提供向心力,让电子保持圆周运动。如果是高中生,或者是非物理专业的爱好者可以结束了。但是,这个模型忽略了很重要的一点:电磁辐射!!!电磁辐射会导致整个体系能量降低,最后电子还是会被质子吸引撞上去的!!!印象中Jackson上面有习题算这个东西,大概要多少时间掉进去。。。。大概是10^-15 s,如果没记错的话。。。。有别人有印象的或者重新算的,如果不对,请告诉我。。。

那这里是为什么呢?半经典模型(波尔模型)里面提到:轨道定态!院子只能处于一定的能态,称为定态!能量改变只能通过能态之间的跃迁,定态上不产生电磁辐射。简单粗暴的一个假设说:没有电磁辐射!剩下的内容,就和完全经典的故事没有什么太大区别了。。。。(还有角动量量子化什么的,但是不是这个问题的重点)

再深入一层,为什么半经典模型的那个定态是reasonable的?我想不到更好的非量子力学解释。这里的定态可以对应成为量子力学的能量本征态。

2、无规则,指的是我们不能同时确定他的位置和动量(不确定性原理),所以我们不能知道它的运动轨迹。

行星运动,是宏观的,位置和动量不确定性存在,但是很小,根本不会影响到轨迹的预测。


传播精选


原子核里质子与核外电子数相同,但是中子数不一定相同,而且原子核里还有许多其它粒子。自然界里的元素都是金属态氢离子在特殊的高温、高压环境下聚合形成的。聚合形成物质时,金属态氢离子对电子的吸引,会产生磁场和电流。不管是单质子的氢元素,还是大原子量的放射性元素,都是金属态氢离子与电子形成的常温、常压环境中的低速运动状态下的暂时稳定结构(物体);一旦物体的运动速度达到临界值——光速,物体就再次转化为能量——金属态氢离子,并再次形成磁场,而且释放所吸收的电子(在磁场里运动的金属态氢离子和电子的受力方向不同)。物质(能量)在常温、常压下的复杂结构,元素周期表里的描述已经完备,但是不能“呆板”的理解,要活学活用。毕竟有的元素增加或失去一个金属态氢离子,就成为元素周期表里的相邻元素。

总之,物质是能量的载体,能量(电与磁场)是物质的表现形式。我们既不能用宏观天体的运动体系理解原子的结构,也不能把宏观理论应用于微观的原子内部。

毕竟是金属态氢离子聚合形成物质产生了电流与磁场,所以在磁场里的电子对撞,是不会产生新的粒子的!(或者说产生的新物质在电动机里)





金童希瑞


认为经典力学不能解释原子核运动是没有理解透彻经典力学。量子力学是对量子现象的解释。反对量子力学是认为某些人对量子现象的解释错了,不是反对量子现象本身。比如,电子失去全部能量肯定会静止下来,或者说掉在原子核上,但电子只有在绝对零度时才会失去全部能量,所以电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


经典力学是解释不了的,电子并不是像地球围绕太阳一样,有一个轨道,安分守己的旋转。电子的行为更像是随机出现在某一个区域,大量的运动轨迹集合形成电子云,显然传统力学无法解释这种现象。


漫步的小豆子


1、电子带负电,原子核带正电,二者之间主要作用力是吸引力

2、电子的质量数量级小到忽略不计,自然不可用经典力学,属于量子力学范畴

3、电子的运行轨道,如果受到外界干扰,比如磁场,可能会发生改变。原子核不会,原子核只可能产生裂变、聚变,进而发生质变而已。



我是小z不姓小


肯定不能用经典力学了,不然要量子力学干嘛,第一个问题太low了

第二个,原子核由于有质量,那么就一定会产生引力,而根据广义相对论,那么引力就是空间扭曲导致的,但是在微观世界里,广义相对论的经典力学是不适用的,所以有了量子相对论的进一步发展。


vision8657


原子内结构与星系有些相似,其内在力与万有引力也适合,宇宙万有引力必然波及物质和原子结构和功能,宇宙和物质丶原子本质正负电性,正负电性产生正反作用力,引力本质电性力,磁性力,惯性力。时空弯曲就是谬论,不作答。


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