EcowngeongE2020-02-25

玻爾的原子模型是最接近太陽系行星結構的，儘管波爾的模型已經被薛定諤的電子雲模型所代替，但在我們的印象中，玻爾的原子模型是最容易理解的，假設太陽系是一個原子系統，那麼它最接近哪種元素？

元素的種類是什麼為區分標準的？

自然界總共有92中元素，如果加上同位素，那麼有數百種之多，不同的元素由不同的原子構成，因此元素的差異就是原子的差異，那麼原子之間有哪些差異呢？

原子由哪些基本粒子構成的？

構成原子的是電子和質子以及中子，除了電子是基本粒子以外，質子和中子都還可以繼續分，但與今天的話題並沒與多大關係，所以我們就不深入討論了！1897年約瑟夫·湯姆孫發現了電子，但其實我們現在知道電子和元素的屬性並沒有多大關係，但外層電子的分佈卻和它的化學屬性有關，不過化學屬性和本話題其實也沒有關係，我們繼續撇開不談。

盧瑟福在1909年在α粒子散射實驗中發現了原子核，他在1917年用α粒子轟擊氮原子核，可以提取氫原子核，因此盧瑟福判斷，氫原子核是氮原子核與所有更重的原子核的基礎材料，根據這個結論，盧瑟福被公認為是質子發現者。

上圖是歷史上發現原子內部結構的幾個著名實驗的裝置圖，其中發現質子的裝置是？

盧瑟福的判斷是對的，所有的原子核都是氫原子核堆積起來的，但他當時不瞭解的是，氫有三種同位素，分別是氕氘氚，氕確實是一顆質子和一個電子，但氘一顆質子+一顆種子+一顆電子，氚則是一顆質子+兩顆中子+一顆電子！

氫的同位素

儘管盧瑟福根據原子量和原子序數的差異，預言了這種電中性粒子中子的存在，但要到1932年英國物理學家詹姆斯·查德威克（盧瑟福學生）正式發現中子才，整一個原子模型才完整。質子數量與元素序號直接相關，而中子數量則決定同位素差異，因為只質子帶正電，中子電中性，因此與質子數對應的是外圍的電子數量，一個質子的氫原子核外圍只有一個電子，兩個質子的氦原子核外圍兩個電子。

元素核外電子排布

當然各種元素的原子核外圍的電子最大排布數量和和電子排布數量並不一致，所以它們能構成各種化合物，假如一種元素的外層電子沒有空缺，或者它不容易失去自身的電子，那麼這種元素就比較難構成化合物，比如黃金就是元素中化學屬性比較穩定的，但原子核最穩定的則是鐵，與本文無關，我們不談。

太陽系的眾行星環繞比較類似哪種元素？

太陽系的中心只有一個太陽，因為單獨的中子是電中性的，不能捕獲電子，無法構成原子結構，因此它被稱為重子或者是0號元素，因此太陽只能假設為質子！

一個質子就是氫原子核，但氫原子核只需要一個核外電子即可構成氫原子，也就是除了水星以外，其他統統拋棄，遊離了電子的原子核我們稱它們為離子，但捕獲了過多電子的原子核是什麼？似乎並不能達到這種狀態！

多餘的電子怎麼辦？

這多出來的電子會讓整個原子帶上負電，理論上來講它會吸引別的離子，因為遊離了電子的原子核就帶正電，後果會如何？它會吸引另一個太陽前來太陽系，構成一個雙星系？理論上來看，需要再來7個質子才能達到電中性平衡狀態！

八個質子的原子核是什麼元素？

氧元素就是8個質子和8個電子構成，但要命的是氧還有8箇中子，這幾個中子咋辦？有沒有中子的8個質子的氧8元素嗎，其實理論上完全沒有問題，但有一個事實，中子在原子核中作用是調和質子之間的庫倫斥力的，儘管質子之間的強作用力遠高於質子之間的正電荷庫倫斥力，但強作用力距離很短，並且不能無限疊加，當出現純質子數量過高的原子核時，那麼它可能會在庫倫斥力作用下分裂的趨勢。

簡單的說它可能會裂變，但咋個裂變就不得而知了，也許是4+4，形成鈹原子核，但又有一箇中子數量的問題，因此這實在是個不太好討論的問題！

行星能對上電子嗎？

比較好玩的是行星在任何時候都是可以確定動量與位置的，但電子卻不行，電子自旋和行星自轉似乎能對應起來，但電子是1/2自旋，這個現象很有趣，假如地球1/2自旋的話，那麼地球自轉兩圈才能看到東一個國家。而無法同時確定動量和位置的地球，那麼當人類從地球上發射飛船到太空後將再也回不去，因為此時地球成了機率雲，不再是一個位置和動量都是精確數字的實體！

但還有一個更好玩的，電子具有質量，根據E=MC^2可以計算出它的能量，那麼再根據E=HV可以計算出它的頻率，因此電子在前進時會伴隨著一個波，而且當電子前進速度為v0時，這個伴隨的波速度為c^2/v0，這就是德布羅意波，而且它會大大超過光速！

違反了相對論？不存在的，因為這個波無法攜帶任何能量和資訊，這沒有意義是嗎？其實不然，因為波姆根據德布羅意的理論延伸出一個隱變數理論，波姆認為電子不僅具有電磁勢外還具有“量子勢”，它按薛定諤方程發展，在電子周圍擴散開去，瞬間延伸到宇宙的盡頭！

當然量子論中關於電子波函式坍縮的隱變數理論並未正式流行，但這是一個非常有意思的理論，也就是說當地球看成是電子時，它將瞬間能感知到這個宇宙中所有的地球！

當然根據波爾的原子模型，電子也是會躍遷的，所以地球可以出現在這裡，也可以出現在哪裡，也可以遊離太陽系，成為遊離地球，好玩嗎？