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研討神奇的電子

電子物理學

2018/08/14   維加斯新聞報
晏成和

    1897年湯姆生在他那著名的實驗中，測定了電子的荷質比，並通過電磁場偏轉實驗最終確認了電子。電子的物理存在，引起了科學探索者極大的重視，讓現代科學跨進了新紀元。
    化學家立即把電子數按自然順序與早期（沒有電子）的元素排列對號入座，建立了元素週期表。價電子數相同的就排在一列，同一列的元素有相同的化合價、相同的晶體結構、相近的理化特性。相差一個價電子，物質特性就會有天壤之別。核外價電子的個數和運動在構成物質、成就物質特性的機制中，毫釐決定乾坤。在敬佩大自然的簡潔天成、鬼斧神工的同時，電子在物理、化學中的巨大作用在科學界得到確立。
    湯姆生的實驗中，確定了電子的粒子性。（其實電子束在磁場中偏移也已經顯現了電子伴生著波，只是當時沒有引起重視。）之後，雙縫實驗呈現的干涉、電子靶呈現的衍射環“證實”了電子的波動性質。物理學者正在糾結電子究竟是粒子還是波。光電實驗橫空出世，“證實”了光可以是“光子”-波也可以是粒子。於是中心轉移，研究的物件從具體的物質中的電子，偷換成對抽象波粒群體及其哲學概念的討論。波粒混搭、魚龍混雜，科學界對電子的探索變成了對微觀物質是波還是粒子的爭論。
    對群體的研究多半是統計、只能得到不太精確的概率。物理泰斗只能把波、粒、能量混為一體，加上數學的狀態函數、杜撰的物質波，合成了大雜燴的量子物理。從此對電子的探索銷聲匿跡，量子理論當紅走俏。
    幾十年量子物理“波粒二象性”“測不准原理”加深了對電子探討的禁錮，於是乎，物理主流全力以赴推廣“波粒二象性”的量子力學。量子的波粒糾結了90年並無建樹，倒是造成了科學的沉寂。所以我們有必要回頭認真探討電子。
探索電子（電子的6大特性）電子絕不是個簡單的粒子，電子的運轉佔據了原子核外99.9%的空間。不准研討電子的線路，探索物質的路徑被封鎖了整整一個實體層面，研究只能繞道、回避、南轅北轍、緣木求魚。
    不能觸及自然真相，當然就不可能破解科學之謎，這就是科學沉寂的主要原因。
    大自然讓一個小小的電子：
    1、攜帶著電荷，伴生著電場及其同在的電場力；電場力致使電子相互排斥，在核外均布；並且是氣化時，使分子推   開距離的力。
    2、與質子定量相互吸引、形成核外電子。
    3、移動時產生磁場，同時伴生磁場力。
    4、電子通過伴生電磁波與外界聯繫、交流互動。電子振動時輻射出電磁波、並降低速率；核外電子還能吸收相應頻率的電磁波，以增加自身的運轉速率。
    5、電子在導體內的宏觀運動形成電流。同時也形成了宏觀的電磁力。
    6、價電子數決定了原子的特性；電子的規律運動構成了物質及其各種性能。一個小小的電子，集6種性能於一身，實在是令人讚歎大自然的鬼斧神工。百年物理把電子僅僅看成一個粒子、一個飄忽不定的量子，研究自然物理卻無視自然提供的電子運動伴生的場，會與多少自然資訊失之交臂，就像偵探不要線索，失敗是不可避免的。
    初中物理實驗，把絕緣起來的金屬球導入電子，金屬球立刻就形成了靜電場、同時產生了電壓。這時，電子與電子發生相斥，細節是：
    1、電子之間沒有接觸，就發生相斥，電荷趨表、趨尖；
    2、外來電荷越多、電壓高、斥力強。電子之間隔空產生相互排斥，排斥力來自哪裡、如何起作用？為什麼距離越近、這力越大，為何有與距離呈平方反比關係？
    相距且相互發生作用，這之間必定是場——電子自身攜帶著場！事實說明：大自然在締造電子時不是製作了一個簡單的粒子，而是讓電子攜帶電荷、攜帶著場-與另電子相斥、與質子相吸引、與外界交流的場。電子之間的相斥，實際上伴生著場的產生作用的表現。
    電子與質子是大自然的兩個尤物，和諧的構成了原子（見《原子的構成》）。原子中與質子數精確對應的電子，構成了核外電子。電子伴生著場的特性使電子之間推開距離，在原子內分層，按2、8、18均布；同時也能使原子、分子分開距離，當物質蒸發成氣體，分子之間推開距離、體積擴大千倍，也是電子場特性的傑作。（已在物質的相變中詳述）
    電子伴生電磁波，所以電子束當然也伴生著密集的波，於是電子束也就有了衍射、干涉等波的特性，用電子束所做的波、粒二象性實驗（雙縫實驗、湯姆孫實驗等等），顯示出波的特性，都是因為電子伴生著波。大自然不會製造一堆孤立的粒子、又依照人的意識去偶爾把它變成波。而是賦予電子周圍永遠伴生著波，正如老子所言“此兩者同出而異名”。運用電子伴生著波的觀點，上述多種波、粒同時呈現的所有實驗都能得到解讀。波、粒二象性的討論可以畫上句號。
    偉大的自然賦予電子的場不僅僅是相斥，在電子移動時其伴生的場是磁場，古老的奧斯特實驗見證了這一現象，於是也就有了電子運動伴生著的磁性、磁場。由此派生出物質內的一種連接力——電磁力；價電子運轉所形成的電磁力是構成金屬物質的主要內力。金屬有延展性，是原子（結構元）發生位移，是電磁力的使得位移後的原子重新結合。現行的由自由電子、金屬鍵是錯誤的理論，電磁力是構成金屬材料並使其具有延展性的主要原因。
    在之前的文章中討論了火光，得知物質溫度高核外電子運轉速率高，熱發光來自于高速率運轉電子的躍遷，躍遷是電子的振動，在電子振動時伴生的磁場脫離場源、形成了輻射的電磁波。價電子高速躍遷輻射高頻率的火光，電子低速率的躍遷就可以形成紅光…紅外線…微波…短波…長波等各種頻率的電磁波。
    在老式電視機的顯像管（示波管）中，電子在高溫、在強電場中飛離燈絲，在偏轉線圈的磁場中向螢幕發生規則的掃描，人們才看到移動的圖像。工程師在技術上利用電子伴生電荷、在電場中飛向螢幕；利用運動中電子伴生磁場、在外磁場中發生偏轉；利用電子的粒子性能、在螢幕上衝擊發光。工程師已經把電子的多種性能運用到爐火純青。可是物理學仍然在是粒子、還是波、量子坍塌、量子糾纏理論中糾結。
    在金屬導體中，電子能夠在電壓的作用下精確移動，形成電流。現代物理學對電壓是什麼，怎麼形成？尙沒有明確的解讀，隱含著尷尬的回避。對此，需要進行專題討論。
    核外電子規律運動及電子伴生波，能系統地詮釋諸多的物理現象、破解科學之謎，用核外電子伴生著波與核外電子規律運動的觀念來解讀物質的構成及綜合特性總是左右逢源。能系統地闡釋物質的構成、相變、導電、催化、酸鹼性原理等自然之謎；能順理成章地把電動力學、熱力學、化學、生物學（植物學、動物學、醫學）、超導、超流理論有機地統一起來。
    大自然賦予電子的6大特性，能夠並行不悖的解讀物質物理的力、熱、光、電、磁等幾大物理學分支的多種物理現象，值得提出的是，這些所有的解讀不僅僅是自洽，而且是互洽！是科學探索夢寐以求的互洽。物理熱學、電學、磁學、光學乃至化學將面臨新的突破。眾多的自然之謎將隨著電子規律運動迎刃而解，關注電子的多種特性和規律運動，科學將迎來燦爛的春天。