第十四章 原子模型

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生的光點，而在其余方向，散射出的電子數量要少許多。這意味著，原子的內部并不是致密的，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，即是原子的質量均勻分布在原子之內，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時發現了三種射線，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，我們能夠發現，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，原子內部質量均勻分布的話，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。他們現在觀察到的大角度反射情況并不多，數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，這種概率已經算很大了。

“如果我們的金原子核內的質量均勻的分部在原子核內，只憑借原子內的質量是無法阻擋氦原子和，更別說將他們彈射回去。經過我們的計算，如果要將氦原子彈射回去，需要將原子內的質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，停頓了一會才繼續說：“這表明，原子的內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的大部分質量。”

“原子核？”一個法師站起來，“如果質量都集中在一起，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。相互之間的電磁力維系著電子圍繞原子核運轉，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，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射或吸收能量...”

他在對方的質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的，最外層電子個數讓各種不同的電子體現出不同性質，最外層電子個數相同的，表現出相近的化學性質，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現這一點。

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，在原子內部并不一定以粒子形態存在，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部就是一團概率云，只是坍縮的時候會出現在軌道上，表現出來就是電子有了軌道。

但這種說法太超前了，現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，都已經算是一種很完善的理論了，只是現在咋一提出來，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，在量子狀態過渡到經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。

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？怎么現在又轉向原子結構了，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。