大魔法師旅途 第十四章 原子模型

這，這是怎么回事？”

“電子穿越了鋁箔，這是不是鋁箔太薄了。”

這個法師的話剛落，立刻就被旁邊的法師懟到：“你是蠢嗎？鋁箔再薄那也是致密的一層，不，是許多層的原子，既然電子能夠透過去，則說明這些原子之間留有比想象中還遠的空隙，不不，鋁箔是固體不是氣體，這表示...原子內(nèi)部有比我們想象的還大的空隙。”

被懟的法師直到自己犯了常識性的錯誤，默默的低頭，不敢繼續(xù)說話。

下面的法師紛紛的開始討論，說話聲越來越大，嘉一識趣的在臺上不說話，一直等下面的討論變小了一些，他才繼續(xù)開口。

“我們看這些感光紙，在鋁箔之后的感光紙上有最多的電子產(chǎn)生的光點，而在其余方向，散射出的電子數(shù)量要少許多。這意味著，原子的內(nèi)部并不是致密的，而是存在大量的空隙，當然，這也可能是因為電子的質(zhì)量太小，體積也太小。如果按照布魯赫法師提出的模型，即是原子的質(zhì)量均勻分布在原子之內(nèi)，只需要留有一些空隙這些電子就能夠穿越過去。”

聽了嘉一的解釋，大家也慢慢反應過來，憑借這個實驗并不能說明什么。只見嘉一又拿出來一張金箔，說：“我們在研究放射性物質(zhì)時發(fā)現(xiàn)了三種射線，一種就是電子，另外兩種一種帶正電，另一種不帶電，通過實驗測算，我們能夠發(fā)現(xiàn)，其中一種射線就是失去了電子的氦原子核，如果我們用這種射線來撞擊金箔，又會發(fā)生什么呢？”

聽了嘉一的講述，下面你的法師將目光又集中到嘉一的實驗上。

氦原子核就是阿爾法射線，由2個質(zhì)子和2個中子組成，很快這些射線撞擊到金箔之上，絕大部分的氦原子核都穿越了金箔，但是很快，他們這次觀察到了被偏轉(zhuǎn)了很大角度的氦原子核。

“如果按照布魯赫法師的模型，原子內(nèi)部質(zhì)量均勻分布的話，那這種大角度的反射是不應該存在的，就像是你射出去一只利箭，卻被一張普通的紙給彈回來了一樣。”

這種情況不是達不到，但條件卻很苛刻，需要經(jīng)歷多次的散射才能達到這種效果，幾率于觀察到的情況相去甚遠。他們現(xiàn)在觀察到的大角度反射情況并不多，數(shù)千次粒子流只有一次大角度反射回來，但相比多次散射的幾率，這種概率已經(jīng)算很大了。

“如果我們的金原子核內(nèi)的質(zhì)量均勻的分部在原子核內(nèi)，只憑借原子內(nèi)的質(zhì)量是無法阻擋氦原子和，更別說將他們彈射回去。經(jīng)過我們的計算，如果要將氦原子彈射回去，需要將原子內(nèi)的質(zhì)量全部都集中到一點才可以。”

嘉一給了他們一些反應的時間，停頓了一會才繼續(xù)說：“這表明，原子的內(nèi)部應該存在一個致密的原子核，而且這個原子核集中了原子內(nèi)的大部分質(zhì)量。”

“原子核？”一個法師站起來，“如果質(zhì)量都集中在一起，那么電子是怎么分布的呢？”

“電子軌道，在我的設想中，應該像是圍繞太陽的行星一樣，電子在不停的圍繞著原子核運轉(zhuǎn)。相互之間的電磁力維系著電子圍繞原子核運轉(zhuǎn)，就像是牽引行星的引力一樣。”

下面的法師還有疑問，但還沒等他說出口，嘉一就繼續(xù)說：“但是單純的電磁力是無法滿足正負電荷之間的電場力的穩(wěn)定性要求，所以我認為，電子并不是單純的圍繞著原子核運轉(zhuǎn)，而是分成一個個的能級，有不同的軌道。電子在一些特定的可能軌道上繞核作圓周運動，離核愈遠能量愈高；當電子在這些軌道上運動時，原子不發(fā)射也不吸收能量，只有當電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時原子才發(fā)射或吸收能量...”

他在對方的質(zhì)疑還沒有提出來之前，就堵上了這一個漏洞，讓對方憋得有些難受，說了一句“我暫時沒有什么問題了”，便悶悶的坐下。

他說的其實就是原子的波爾模型，算是給原子結(jié)構一步到位了，在中學的時候，課本上交的就是波爾模型，這理論延伸開還有每個軌道上關于電子個數(shù)的，最外層電子個數(shù)讓各種不同的電子體現(xiàn)出不同性質(zhì)，最外層電子個數(shù)相同的，表現(xiàn)出相近的化學性質(zhì)，就是同族。

不過這次嘉一沒有將這個給拋出來，要一點一點的來，讓大家有個慢慢適應的過程，或許有其他人也能發(fā)現(xiàn)這一點。

其實以量子理論來說，波爾模型當然不是完善的，因為電子也有波粒二象性，在原子內(nèi)部并不一定以粒子形態(tài)存在，也就沒有什么軌道的說法。有一種說法就認為電子在原子內(nèi)部就是一團概率云，只是坍縮的時候會出現(xiàn)在軌道上，表現(xiàn)出來就是電子有了軌道。

但這種說法太超前了，現(xiàn)在就連普朗克常量都沒出來，黑體輻射的問也沒有完全解決，提出這種概念還太早，而且也太難以讓人接受。

中學的課程上之所以使用波爾模型，就是這種模型更容易理解，雖然這是一個經(jīng)典模型，流傳到時間很廣，但是在科學界存在的時間卻并不長，就被后續(xù)的電子云模型取代。但這個模型承前啟后，一直到嘉一穿越之前，都是一個很好的近似。他描繪的原子結(jié)構圖雖然過時，卻是如此的形象生動，一直是大眾心目中的標準樣式，甚至代表了科學的形象。

一直到80年代末，在中國的大街上到處可見那個幾個電子圍繞一個原子和運轉(zhuǎn)的橢圓軌道的模型，甚至有些教科書的封面上都有這種圖案，直到90年代末才終于開始消失，或許是有人開始意識到這個問題。

無論他的模型有什么缺陷，比較起其他的原子模型，都已經(jīng)算是一種很完善的理論了，只是現(xiàn)在咋一提出來，并不是所有人都能立刻接受。

嘉一說完，下方的法師就開始沸沸揚揚的討論，特別是關于電磁力的部分。不過嘉一提出的太突兀，大家都沒有詳細的準備，一時間也沒有太激烈的反駁。

但是有人已經(jīng)隱隱的感覺到，這個理論有幾分想要推翻馬格奈方程的影子。

等到嘉一走下來，馬格奈率先走過去，笑著問道：“你怎么解釋電子圍繞原子核運動所產(chǎn)生的電磁輻射來？”

嘉一無奈的搖搖頭：“這是目前無法解釋的。只希望以后有人能夠解決它，我暫時還沒有思路。”

他其實也沒有打算進行解釋，在量子狀態(tài)過渡到經(jīng)典電磁理論的過程中，無論何時，兩種體系都有一個確定的對應狀態(tài)。

馬格奈并不相信他毫無頭緒，在他影像中嘉一一直都是說一分留三分的，但只是笑了笑沒有說話。

麥格尼走過來說道：“聽說你前段時間不少在研究黑體輻射嗎？怎么現(xiàn)在又轉(zhuǎn)向原子結(jié)構了，你這樣東邊搞一下西邊搞一下，不如集中精力攻克一個方面。”

嘉一連忙說道：“黑體輻射方面我其實也沒有放下，這是我研究的結(jié)果。”

他說著拿出來一疊稿紙遞了過來，上面密密麻麻的寫滿了演算的步驟。

麥格尼接過一看上去就皺了下眉頭，雖然不是第一次見到，但無論看幾遍都會覺得嘉一的字難看，這讓麥格尼這種從小精英化培養(yǎng)出來的法師不大看得慣。不過一想到嘉一的年紀和成就，卻又立刻原諒了他，畢竟人無完人，字寫得難看反倒讓她覺得嘉一像是一個正常人。