关于原子结构的认识

吴义举

摘 要：本文是在前几篇论文的基础上推理出的观点。文中主要介绍原子的结构及性质，在前文的基础上我们推理出原子的结构是由不同质量的电子因为因果性作用力存在原子核不同的轨道上，而不同轨道上的电子相对于原子核相互作用形成原子的稳定结构;原子的性质是原子核（最外层）轨道上的电子得到或失去表现出因果性作用力的存在。

关键词：因果性改变量;因果性作用力;因果性连接力;电子轨道平面

About the structure of the atom

Wu Yiju

Beijing Zhiyoude Culture Communication Co.，Ltd. Beijing 102200

Abstract：This paper is based on the previous papers to deduce the point of view.The structure and properties of atoms are introduced in this paper，On the basis of the foregoing we deduce that the structure of the atom is made up of electrons of different masses have different orbits in the nucleus because of the Causal Force，The electrons in different orbits interact with the nucleus to form the stable structure of the atom;The properties of an atom are gain or loss of electrons in the outermost orbit of the nucleus shows the existence of a causal force.

Keywords：Causal variable;Causal Force;Causal Connection;Electron orbital plane

在我们对原子结构的认识中，首先发现了电子、X射线，知道了原子具有放射性的性质，卢瑟福提出了原子核的行星模型，玻儿建立了氢原子理论，等等。在氢原子理论模型中玻儿提出三个假设：（1）定态假设。氢原子具有稳定的能量状态，他称之为“定态”，原子中最低的能量状态称为基态，其他能量状态称为激发态。（2）跃迁辐射假设。氢原子定态的能量是分离的，称为能级。当原子从高能级状态辐射到低能级状态会以光子的形式辐射出多余的能量，反之，则吸收能量。（3）电子运动的轨道量子化假设。原子的不同能量状态，应该是要对应不同的电子轨道，所以，电子只能在特定的轨道上运行。同时，原子的能量越大，电子对应的半径轨道也越大。

从玻尔以经验事实为根据而建立的氢原子结构模型的假设中，可以提出两个问题：

第一，氢原子为什么具有稳定的能量状态？

第二，电子为什么具有确定的轨道围绕原子核运动？

原因只有一个：电子的质量有大小之分。围绕原子核运动的电子具有不同的质量，则存在不同的轨道上，不同轨道上的电子表现出来的就是不同能量的状态的确定能级。

一、对原子结构的理解

从前几篇论文中可知，任何存在的基本粒子（包括物体）对属性空间都会形成以自身为中心的因果性改变量，即：

从上可知，任何有一定量实在存在的基本粒子或者物体之间的相互作用都有确定的因果性作用力大小、相互之間确定的因果性距离。

（一）原子核中不同轨道上存在的电子与原子核的关系

设原子核的质量是M，围绕原子核运动的电子质量分别是：m1、m2、…、mn，已知，电子是以原子核为中心形成的因果性存在，同时，也是以自身为中心的因果性存在，则电子与原子核之间的相互作用力：

式中，ΔM1、ΔM2、ΔMn是原子核相对于电子m1、m2、mn相互作用共同因果性改变量对应的质量，rM是原子核因果性改变量对应的距离，r1、r2、rn是电子m1、m2、mn与原子核相互作用的距离，μM′是原子核的空间密度。

从中可以看出，原子核以质量M为中心形成因果性改变量的作用，不同质量的电子m1、m2、…、mn以r1、r2、…、rn為中心形成因果性改变量围绕原子核在不同的轨道上运动。

（二）原子核中同一轨道上存在的电子与原子核的关系

1.粒子对空间系数（场）的作用

粒子是以自身为中心形成的因果性改变量的作用，它对空间系数（场）有作用力存在，F因=Δm·G′。如果粒子自旋，则它对空间系数存在自旋方向上的作用力，使空间系数也相应产生自旋，称为因果性连接力。之所以称之为因果性连接力的原因有两个：第一，空间系数是因果性联系的一定位置上的常量;第二，粒子是以自身为中心形成的因果性改变量，它的自旋产生的作用力，实际上是“力”的一个方向上的积分，也就是说，粒子自旋对空间系数的作用力实际上是粒子自旋方向上的因果性作用力产生的作用。可以推知，原子核以自身为中心相距一定的距离形成的因果性连接力的积分与自旋轴垂直的中心处的平面上受到的作用力最大，可以称为电子的轨道平面。可知，在相距原子核一定的距离以电子的轨道平面向两端靠近时，自旋速度越来越慢，受到的因果性连接力的作用也越来越小。

2.同一轨道上的电子相对原子核的作用

（1）相同质量的电子为m1时，它们在原子核中存在的情况，称为第一轨道电子。因为电子的质量都是m1，则其对原子核形成的因果性改变量的作用力都相同，且在原子核中存在的距离也相同，设为r1，即：

由于原子核是自旋的存在，则原子核中存在的电子在电子轨道平面上受到的因果性连接力最大，而电子要克服原子核自旋产生的因果性连接力以保证稳定的因果性存在，也会同向自旋。所以，质量为m1的电子应该都是存在于同一的电子轨道平面上同向自旋。可以求出电子在轨道平面上的速度：设原子核自旋的角速度为ωM，则其自旋对电子m1的因果性连接力就是电子m1的自旋角速度与轨道线速度的守恒量，设为ω1和v1。则知原子核自旋产生的因果性连接力是：

相同质量为m1的电子在电子轨道平面“以外”的空间运动，情况如何？

由于电子在电子轨道平面上受到原子核的因果性连接力最大，则电子自旋的角速度和轨道线速度的守恒量也最大。如果有相同质量的电子m1在电子轨道平面“以外”的空间运动，则其会受原子核的因果性连接力的作用而向电子轨道平面靠近，而电子轨道平面上的电子与其相互作用。但是电子轨道平面上存在的电子的角速度和线速度的守恒量产生的因果性连接力大于电子轨道平面“以外”的电子产生的因果性连接力，使它们形成不稳定的存在，而离开第一电子轨道平面。由此可见，电子只有存在于第一电子轨道平面上才会形成稳定的存在。

（2）相同质量为m2的电子，它们在原子核中存在的情况，称之为第二轨道电子。同理。电子的质量是m2，则其对原子核形成的因果性改变量的作用力都相同，且在原子核中存在的距离也相同，设为r2，即：

相关参数的意义同上。

从上可知，质量为m2的电子受到原子核因果性连接力的作用而在电子轨道平面上同向自旋。可求出电子在轨道平面上的速度：设原子核自旋的角速度为ωM，则知其自旋对电子m2的因果性连接力的作用就是电子m2的自旋角速度和轨道线速度的守恒量，设为ω2和v2。可知，原子核自旋产生的因果性连接力是：

可求出电子m2受原子核自旋的因果性连接力是：

解得：

从公式可知，电子m2的角速度与线速度就是电子存在的质量受原子核自旋角速度的因果性连接力。

可求出质量为m2的电子之间的相互作用力是：

式中，r′2是指位于第二电子轨道平面上的电子之间相互作用的距离。

可求出在第二电子轨道平面上存在的质量为m2的电子数量为n2：

电子围绕原子核运动的轨道平面周长约为：l2=2πr2。

在第二电子轨道平面上存在的电子数量为：n2=2πr2r′2。

分析可知：在原子核第二电子轨道平面上存在的电子受第一电子轨道平面存在的电子的影响，它们之间相互作用，形成因果性作用力使电子偏离轨道。同时，电子在轨道上的数量也应该存在一定的偏差（具体问题还要具体分析）。

相同质量为m2的电子在电子轨道平面“以外”的空间运动，情况如何？

同上可知，相同质量的电子受原子核的因果性连接力在电子轨道平面“以外”的空间运动，其产生的因果性连接力小于电子轨道平面上存在的电子产生的因果性连接力而无法稳定的存在。同时，其受第一电子轨道平面上的电子影响而产生很大的扰动。可见，只有在第二电子轨道平面上存在的电子才会形成稳定的存在。

各原子轨道的电子分布原理相同，不再赘述。

（3）原子核最外层电子质量为mn在原子核中存在的情况。同时，也知道最外层电子的质量大于其他电子轨道上的电子质量，称之为第n轨道电子。同理。电子的质量为mn，则其对原子核的因果性改变量的作用力相同，且在原子核中存在的距离也相同，设为rn，即：

相关参数的意义同上。

同前述知，电子mn在最外层轨道上受原子核的因果性连接力在电子轨道平面上同向自旋。可求出电子在轨道平面上运动的速度：设原子核自旋的角速度为ωM，则知其自旋对电子mn产生的因果性连接力是电子mn的角速度和线速度的守恒量，设为ωn和vn。可求出原子核自旋产生的因果性连接力是：

分析可知：在原子核存在的电子中，最外层电子mn的质量较大（从理论上而言，应该是最大）自身具有的因果性改变量也较大，其相距原子核的距离较远，所以，它们受原子核束缚的作用力较小。同时，电子mn受其他电子轨道平面上的电子影响而使其偏离电子轨道平面的偏心率也较大。可见，电子很容易逃离原子核的束缚而形成可以移动的电子。

相同质量为mn的电子在电子轨道平面“以外”的空间运动，情况如何？

同前述知，相同质量的电子受原子核的因果性连接力在电子轨道平面“以外”的空间运动，其产生的因果性连接力小于电子轨道平面上存在的电子产生的因果性连接力而无法稳定的存在。同时，又由于受其他的电子轨道平面上的电子影响，而扰动。但是由于最外层电子受到的因果性连接力的作用较小，而使其不稳定的存在也相对较小，使其离开第n电子轨道平面。

从上综述，可以推出原子的大概结构：在原子的结构中，不同质量的电子以原子核为中心存在不同的轨道上，每一轨道上存在的电子一般来说都是稳定的、确定的，且又相互作用的存在;而各轨道上存在的电子，因为质量的不同而形成确定的、相距原子核一定的距离，且各轨道之间又是相互作用、相互影响的稳定存在，形成一个稳定的原子结构。

二、关于原子的性质

从上述原子核中电子的运动情况可知，最外层电子受原子核束缚的作用力最小，使电子容易逃离原子核的束缚，而形成自由移动的电子，这往往表现出与电子有关的性质：

（1）如果原子核最外层结构表现出还可以得到电子的因果性存在，则原子核就会形成得到电子的因果性作用力。从元素周期表中知，元素：F、CL、Br、I……最外层电子数是7，也就是说原子核的最外层电子轨道上还具有得到电子的因果性作用，从而表现出氧化性。但是，从各元素中知，它们的相对原子质量逐渐增大，原子半径逐渐增加，可推知在最外层电子受原子核束缚的作用力减小，即电子受原子核的因果性作用力减小，使原子核得到电子的能力减弱，氧化性减弱等化学性质。（2）如果原子核最外层结构表现出失去电子的因果性作用力，即由于原子核自身产生的因果性作用力的条件知最外层结构的电子受原子核束缚的作用力小，而非常容易离开原子核，形成自由电子。从元素周期表中知，元素：Li、Na、K、Rb、Cs、Fr的最外层电子数是1，也就是说原子核最外层电子轨道上的电子受原子核束缚的作用力最小。所以，容易失去电子，而表现出化学上的还原性。从各元素中知，它们之间的相对原子质量增加，原子半径逐渐增加，可知，最外层电子受原子核束缚的作用力减小，使其失去电子的能力增强，还原性增强，金属性相应增强等化学性质。（3）如果原子核最外层电子结构是稳定的因果性存在，即原子核形成的因果性作用力就是电子在轨道上存在的因果性作用力，使原子核形成稳定的结构，即不容易得到电子，也不容易失去电子，而表现出稳定的化学性质，比如惰性气体等。

三、结语

从上述中，我们对原子的结构作了一个简单性的介绍，对其他的关于原子的结构的概念也进行了简单的理解。在原子的结构中，原子核以自身为中心形成因果性改变量的作用力，电子因为具有不同的质量存在于原子核不同的轨道上，而不同轨道上的电子表现出来的是原子核不同的能级（但是光谱线分立的能量是同一能级上不同位置的波形粒子的积分产生的存在）。可见，原子的结构是稳定的、确定的，且又是相互联系的因果性存在。它不存在能级的跃迁问题，也不存在高速运动的电子辐射电磁波的问题，事实上我们并未观察到（因为原子的结构中电子是稳定的因果性存在，而非高速運动的电子，所以，不存在我们所认为的电磁波辐射），从这里也解决了关于玻尔氢原子结构模型存在的问题。