原子结构与经典物理学的失效_奇点天文奥秘

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原子结构与经典物理学的失效_宇宙时间奥秘
 
 
在二十世纪的头十年间,接二连三的有关原子结构的发现,就像是一场竞赛。无疑这其中最重要的实验,是盖革(HansGeiger)和马斯登(Marsden)在卢瑟福指导下,于 1909 年在曼彻斯特大学所做的那次实验。它的结果是非凡的,使人们第一次有了印象,一个原子看起来是什么样子;而且开辟了通向新的物质观的途径。这两个人用放射性物质产生的阿尔法粒子束(在放射性衰变过程中辐射出的带正电荷的粒子),去轰击金箔。大多数粒子直接穿过这很薄的箔片,只产生很小的偏转。
 
然而有极少数粒子,却朝正好与粒子束相反的方向反弹回去。卢瑟福说,这是他从来没有遇到过的最难以置信的事情:“它差不多就像是,你用一发十五英寸口径的炮弹去轰击一张薄纸,而炮弹却反弹回来把你打中。”他对这一散射结果的解释是,阿尔法粒子可能是被质量很大、但体积很小的原子核碰撞回来,原子核带正电荷并位于箔片上每一个金原子的中心。
 
卢瑟福的著名原子模型是在 1910 年圣诞节期间发表的。在他这个模型中,带负电的电子就像一个微型太阳系中的行星那样,围绕原子核作轨道运行。原子的大部分是空的,原子的大小决定于最外边的电子轨道。原子核的半径(等价于太阳的半径)大约是一千万亿分之一米,电子运动区域的半径大约是一百亿分之一米。人们很快就认识到,放射性是由于从原子核内部辐射出粒子,这跟着表明,原子核也同样具有某种内部结构。
 
鉴于牛顿物理学的种种成就,我们自然地相信,电子的运动也应遵  
从牛顿的决定性的方程。如果牛顿力学对板球成立,为什么会对板球中的原子和电子不成立?用这种思维方式可以得出许许多多的预言,其中大多数是可以用实验来验证的。
 
然而,在应用到原子吸收和发射光线的情形时,经典方法就失效了。按照麦克斯韦的电磁理论和牛顿力学,带负电的电子在围绕原子核转动时,应当发出彩虹那样频率连续的光辐射。而实际上观察到的,是一系列不连续的、完全独立的谱线,很像超级市场上用的“条形码”,只是带有颜色罢了。更糟糕的是,如果电子以经典电动力学预言的方式发出光辐射,则电子会失去能量从而螺旋式地掉到原子核上——就像水流进排水管洞口那样。从经典理论得出的不可避免的结果是,作为物质结构基本单元的原子,是不稳定的。
 
 

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