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原作者：苏霍鲁科夫 .Г.И、苏霍鲁科夫.Р .Г（布拉茨克共和国大学，布拉茨克市马卡连柯大街40号，665709，俄罗斯） 电子信箱：nil_mu@brstu.ru. 作为科学的物理学，诞生在古希腊时代，经过了长期的和艰难的发展历程。随着经验材料的积累，科学家们相信物理世界是客观现实的，可以认识和从理论上加以描述的。这在科学家们中间产生了一种信念：可以了解支配复杂的物理过程和现象的规律。科学信息的长期积累证明，无比复杂多样的物理现象服从相对不多的基础规律。规律的作用与人的意志无关。自然规律不能想出来、废除或者消灭。它们可以被发现、研究和有效地利用来解决复杂的科学技术问题。 现代物理学富有成就的发展，在极大的程度上是由于人类的理性活动。同一些规律可以在不同的理论原则基础上进行解释。只有相对地反映实际情况的规律表述，作为法则才能令人信服。它们取决于总结实验事实的科学家们的认识水平和思维方式。基础实验研究很复杂和费用昂贵。为了成功地进行实验和对于所获得的信息进行正确的解释，就需要能够恰当反映研究过程和现象的理论。准确描述以太结构和以太与固体、液体、气体相互作用的理论，在20世纪初还没有建立。因此，在分析现代物理学的关键性实验时，进行了近似计算，在此基础上常常给出不可信的结论。 无比辽阔的宇宙充满宇宙介质—以太。关于我们周围世界的一切信息，都是以太波（光、伦琴射线、无线电波等等）提供的。光和其它辐射波动性质的确定，排除了对于以太存在的可靠性的任何怀疑。波动而没有介质的概念是不可想象的。波动过程伴随着能量的传递过程，而能量没有物质携带者——以太——是不可能进行传递的。以太波既从最遥远的宇宙区域射向我们，也从原子和原子核深处传向我们。因此，全部宏观和微观空间都充满以太。 当存在以太的事实显而易见的时候，科学家们开始研究以太的性质。在1851年斐索曾经进行目的在于确定以太与运动物体相互作用特性的实验。实验结果证明，运动着的水部分地牵引着以太。对于水，牵引系数α等于0.46，与菲涅尔公式符合得很好 α=1-1/n2， （1） 这里n—折射率，对于水，n=1.333[19]且因此，α=0.437。 看到对于水的理论值和实验值符合得如此之好，科学家们坚定地相信以太被物体牵引的程度仅仅取决于它的折射率。对于大气，n=1.000292，而根据（1）式牵引系数α等于0.0006，它很小。据此得出结论：地球大气圈实际上不应该吸引以太，并因此，原则上可以测定地球相对以太的运动速度。1881年，抱着这样一个目的，迈克尔逊进行的试验给出了相反的结果。相互矛盾的情况产生了。根据斐索实验，物体部分地牵引以太，而根据迈克尔逊试验，——是完全地牵引以太。 斐索实验的结果是用运动的水部分地牵引着以太来解释的，但是，它也可以用水完全地牵引以太来很好地解释。运动的波携带着能量。在物体中以太波传播过程中不变的量是能流 WC=W1C1， （2） 这里W=(ρV2max)/2—在波中粒子的动能密度；C—以太中的光速；C1—物体中的光速；ρ—以太密度；Vmax—以太波动颗粒振幅速度的最大值。 注意到物体中原子核和电子之间的空间被以太所充满，而原子核和电子所占据的体积很小，单位体积的振动能量可按下式确定
这里ρT—物体密度；ρ1—物体连同其中以太的密度；V1max—在物体中振动颗粒振幅速度的最大值。将W和W1的值代入式（2），我们得
假设V和V1与C和C1相应地成比例，那后一等式可以写成 ρC3=(ρ+ρT)C31， （3） 由此可见以太密度
这里n—折射率。 以太中的原子核和电子处于悬浮状态，且因此实验时所测量到的物体密度仅决定于核和电子。大气中的以太密度除外。在根据公式（4）计算以太密度时，光学玻璃的密度值引自参考文献。尽管所取的物体密度值各种各样，而所得到的以太密度值相对稳定。以太的平均密度ρ=1.08r/CM3。光在这些物体中传播时在振幅方向的速度实际上和波的传播速度成正比。对于液体和气体来说，关系式（4）是不完全地。对它们，这公式可写成以下形式
现在我们确信，在运动物体中的光速与物体的运动速度是有关系的。如果运动物体是固体并完全地吸引着以太，此时在其中传播的光速可以用下面的等式描述 ρc3=(ρ+ρT)(1±V/CД)C3Д, (6) 这里CД—在相对于不运动的以太运动物体中的光速。考虑（3）式和（6）式右部相等，我们得到
如果V<<C1，那么在根号内的CД可以用C1代替，所以
如果是对于不适用于关系式（4）的物体，那后一等式可写成下式
根据这个公式，水的牵引系数α等于0.438，而对于空气—0.244。因此，运动物体不是部分地，而是完全地牵引着以太。 对于星体光行差现象的不严格地分析，引出了地球大气层不牵引以太的错误结论。在以太不被牵引思想指导下，视差筒的前壁应该形成一个圆锥状的阴影。它的顶角值是
假设这是星体视差筒轴移动的结果，并且需要将其固定在轴上，这个视差筒就需要在运动方向上倾斜这么一个角度。但是，这与光学定律相矛盾。视差筒轴应该是垂直光的波阵面的方向。只有在这种情况下，光线才聚集在目镜的焦点上。波阵面在光从光阑到目镜的只有毫米的几分之一的行进距离所用的时间内发生漂移并对图像产生明显影响是不可能的。波阵面的这种位移的影响将类似于视差筒光阑孔对于正确几何形态的偏离。因此，星体光行差是不能借助于星体不牵引以太的理论进行解释的。 从星体牵引以太的观点出发，星体光行差可做如下解释。设地球以速度V沿图1所示的方向运动。（图1）当从标志在图上的矢量系统看，与地球相遇时光线的速度，等于光速与地球速度的几何差：C1=
如α=0°，C1=C-V；当α=180°时，C1=C+V；而α=90°，C1=
在α=0°和α=180°时，tgδ=O；而当α=90°时，tgδ=V/C。光线总是垂直于波阵面的。光线C1方向的改变是由于地球的运动，同时也可以说是入射光波阵面的改变。
与迈克尔逊同时代的人，不了解光波从运动镜面反射的规律。所采用的计算用图系统（图2）没有严格的根据，也就是具有近似的性质。为了进行精确的计算，我们引入了波反射和折射的一般规律。 当波从复杂运动着的镜面反射的时候（图3），次生波簇包迹的方程式取以下形式 （X-X0）2+（Y-Y0）2=（t-t0）2C2, 这里X0、Y0、t0—每条光线与镜面相遇的相应坐标与时间；X和Y—在观察时刻次生波的点坐标；t—波从辐射出来到形成该簇的时间间隔。 该簇包迹的参数方程式
这里
反射线的方向由反射波阵面的法线方向确定：
波从平动镜面反射的规律是一般场合中的特例，它的结论可由以下方式得出。 在波辐射从波源出发走行距离S的一瞬，镜子以速度V运动，波阵面上每个点与镜子相遇所经过的时间间隔是
由镜面的全部点上形成次生波的波簇方程式是：
该波簇的包迹是圆
圆心的坐标是
入射线和反射线的方向相应地由入射波和反射波的波阵面法线方向确定。入射波的波阵面法线方程式如下
而反射波的波阵面方程是
反射角β和入射角α的关系可表为下列等式
图5表示的是，依据波从平动镜面反射规律绘出的在迈克尔逊试验中精确的、实际存在的光线分布图。 在试验当时所采用的计算用图（图2）是与图5所表示的光路系统有明显区别的，但是，根据这两个系统所预期的试验效果大体上一致。因此，进行迈克尔逊试验以很高的可信度证明了，地球大气圈牵引着以太。 在桑雅克实验中光线从旋转镜面进行反射（图6）。如果以太不被旋转装置所牵引，在它按照旋转半径R运动时，迎面来的光最大光程差是：
这里V—到旋转中心距离为R的装置所在点的线速度。 实际上观察到的光程差与公式①符合得很好：
这里ω—装置旋转的解速度；S—半径为R的圆所圈定的面积。因此，在实验中可以观察到原始波列的光学效应。根据以太不受旋转装置牵引的理论，引起光学效应的应该是次生波列。 迈克尔逊试验证明，运动物体牵引着以太。按这种以太受到牵引的观点看，在桑雅克实验中光程差是不应该出现的。事情的本质并不是这样的。物质颗粒和以太的振荡运动传导给了在旋转装置中传播的光线。颗粒在垂直于光线方向的平面上做振荡运动。与此同时离心力和科里奥力在起作用。离心力对于光的传播速度不发生影响。在垂直于颗粒振荡方向上的科里奥力使颗粒的振荡加速，并且与装置旋转的方向相反。在装置旋转方向上的光速在科里奥力的作用下减慢，而在相反方向上的光速增快。
在旋转盘上直线和匀速运动的物体，在科里奥力作用下将获得一个加速度 a=2Vω。 假定在光的传播过程中，以太的颗粒振荡的平均振幅速度是C/2，就可以写出 a=Cω。 如果装置不旋转，那在a点辐射的光线会落在b点。在旋转装置中从a点辐射的光线会落在b1点，但是因为以太受到牵引，相对于装置来说，那束光的路径将沿着线段a1b1。光速变慢等于路径的增加
这里t—从光线由a点发出的瞬间到与镜面B相遇在b1点的时间间隔；l—光程。 行进到b1点的光线，可以看作不是从a1点发射的，而是从a2点发射的。在装置内传播时光线在整个图形内光程的增量
这里S—该图形的面积。相遇光线之间的光程差等于
与公式（9）相吻合。因此，桑雅克实验证明，以太被运动物体所牵引。
牛顿发现了万有引力定律以后，出现了解决相互作用物体运动问题的可能性。最初，仅仅是在天文学领域解决这些问题，而在1913年玻尔成功地描写了氢原子中电子的运动。在行星系统内，物体在中心力量作用下运动。关于物体在中心力量场中运动的问题，不是在所有场合都能用基础函数解决的。在研究实践中，实际采用的公式是复杂的和不方便的。它们不能计算由于相互作用传播速度等于光速，即速度有限而产生的运动效应。牛顿定律和库伦定律仅仅对于相对以太不运动的物体能充分有效。相互作用传播速度的有限性，不影响静止物体相互作用效率。对于运动物体来说，相互作用效率取决于光速和运动物体速度之间的关系。运动效率公式类似于光学和声学中的多普勒效应公式。在两个相互作用物体运动时，运动效应（率）公式有下列形式
这里a—与物体运动速度相关的值；α与β—光源及接收器运动方向和某连接线之间的夹角，该连接线就是：从光信号发出之点，到光被接收器接收点的连线；V与U—接收器和光源相应的运动速度。在物体相对运动时，它们之间的相互作用效应增强，而当它们相互离开时，相反—效应减弱。 导出计算运动效应的精确公式，采用了新的独特的方法。在遵守能量守恒和动量矩守恒定律的基础上导出结论。同时还采用了一个新的概念—两个相互作用物体系统的能量积分，它可以用属于物体m1的值，或者用属于物体m2的值来表示（图7）：
这里V1—物体m1的轨道速度；r1和l1—物体m1椭圆轨道矢量半径和长轴长度；V2、r2和l2—物体m2的相应值；r=r1+r2—物体m1和m2之间的距离；μ1=fm2；μ2=fm1，f—引力常数， β1=1+m1/m2；β2=1+m/m1。 轨道方程可表如下式
这里φ1和φ2—物体m1和m2的真近点角。轨道速度V1、V2和它们在辐射方向和在切向的分量Vr1、Vr2、Vt1和Vt2相应地借助能量积分式（11）求出。积分后的一般形式： 对于椭圆轨道
对于圆形轨道r=const； 对于抛物线轨道
对于双曲线轨道
这里rn和ra—近心和远心半径，l—椭圆和双曲线长轴的长度。 沿轨道运动的物体的运动效应，可据公式（10）按下面的办法计算。在原子中核的运动可以忽略不计，当电子沿圆形轨道运动时，效应值可以表示为
这里a与b—由于运动效应造成的增加值或减少值。带撇的字母和不带撇的字母分别表示相应地考虑与不考虑运动效应所得值。 电子在原子中的速度也受运动效应的影响。可以用下式说明此事
该公式还可改写成以下形式
我们知道
（12）式不仅可以高度精确地计算电子在原子中的圆形轨道参数，而且也可以用来计算行星及其卫星的圆形轨道参数。无论考虑或者不考虑运动效应都可用来计算。如果已知的只是一种速度值：V或者V/的话，借助于（13）式和（14）式可以很容易地从一数值推导出另一数值。利用公式（15），（12）式可以继续写出下面的式子
所阐述的理论很简单，但可以高精确度地解决原子物理学中的任何问题。首先我们在物理常数领域展示一下这种方法。早些时候用试验方法确定的某些常数，可以根据公式精确地计算出来。我们用四个常数值作为原始资料③：光速C=2.99792458·108M/S；电子电荷e/=1.60217733·10-19C；电子质量m=9.10938968·10-31Kg；（氢原子）轨道半径
表1 物理常数
在原子中电子的轨道参数可以用单阶轨道参数表示： 对于圆形轨道
对于椭圆轨道
这里
我们把计算氦原子的电子轨道参数作为例子，计算处在第一和第二能级的外层电子④。 为使在氦原子中的电子达到光阀，需要消耗能量等于198310.76CM-1④或者39.3933902·10-19J（焦尔）。能量平衡式可表示如下：
这里V/2和V/2—在内层和外层轨道上的电子速度；V/1B—受到从紧挨的外层电子发出的排斥力以后在内层轨道上的电子速度，该外层电子处于氦原子可能轨道上。 用VH表示电子速度，上述等式可写成下面的形式
多电子原子只有在下列场合才是稳定的：电子的旋转周期正是在最低轨道上的电子旋转的最短周期。在氦原子中，外层电子的旋转周期T2比内层电子旋转周期T1长2倍。据（19）式可写出
用z/2表征z/1并将其它已知数值代入（20）式，我们得到z/2=1.391442257。据公式（17）和（21）得r/2=0.380318565·10-10M，V/2=3.043551045·106M·S-1，z/1=1.967796512, r=0.268925832·10-10M，V/1=4.4231167·106M·S-1。 在第二能级上的外层电子旋转周期与内层轨道上电子的旋转周期之比等于
z/2的近似值可按下面的公式确定
这里E—外层电子从未激发态跃迁到激发态所必需要求的能量。 将z/2=1.2和z/1=2的值代入（22）式，我们得X=22，
现在公式（22）可写成下式
这里E=38454.691CM-1=7.63882226·10-19J。 将已知数值代入最后一个等式，就得到 z/2=1.204345354； z/1=1.997180828； V/2=1.31715367·106M·S-1； V/1=4.36850452·106M·S-1； r/2=1.7576056·10-10M；r/1=0.264969158·10-10M。 在表2列出了外层电子占据两个能级的氦原子中电子的基本轨道参数。图8按比例画出了氦原子中的电子轨道。 表2 氦原子中电子轨道参数
计算多原子电子轨道参数，还可以利用离子化电位值和可见光及伦琴射线光谱。在多电子原子完成了从一个轨道向另一轨道跃迁时辐射波，不公改变了该电子的总能量，而且也改变了所有其余电子的能量。对这些原子，玻尔公式具下列形式
这里的z/1、z/2、… z/i 、k1、k2…、ki—未激发原子中电子电荷数和能级；z/1b、z/2b…、z/ib、k1b、k2b…、kib—激发原子中电子的相应数值。 （23）式用于确定激发原子辐射波的波长。它经过一定改造之后还可用于计算复杂原子的电子轨道参数。计算是按顺序进行的。开始，根据表现为波数的离子化电位的值，近似地找出有效电荷数值
然后据以下公式确定电子旋转的最短周期
现在可以确定z/2、z/3……、z/i的精确值，依次解决相应有2、3、……i个电子原子的问题。正如上面所说的，知道了电子的z/值，就可以确定它的轨道的所有参数。在参考文献⑤中给出了，门捷列夫周期表上最前面的12个元素未激发原子中电子的轨道参数。 对于电子数量相同，但核电荷数不同的离子，充分满足下列等式：
这里EH—氢原子的离子化电位，En+1、En和En-1—三个顺序相连的元素离子的离子化电位，n—元素序列号，k—在离子中外层电子的能级号。该公式没有考虑运动效应。它只能在电子在原子中以低速运动时适用。为了能够在考虑运动效应情况下进行精确计算，必须知道电子在原子中的运动速度。不考虑运动效应的电子速度可用下式⑥计算
考虑到运动效应的离子化电位等于
后面这个公式可以借助于两个相互作用物体系统的能量积分获得，但它也可通过别的方法得到。 电子质量是永恒不变的，而它的速度则取决于运动效应
考虑于此，原子作用在电子上的力等于
电子的能量等于核电场对它所做的功，
根据（27）和（26）式同时求出F和V/的值，得
“电子—原子”系统总能量等于
所获结果和前面的（25）式一致。 在文献⑥中列出的36个元素的离子化电位值是根据公式（24）和（25）算出来的。计算结果与实验资料符合得很好。按照上面所说的方法，可以计算出所有36个元素的（电子）轨道参数。对于周期表上所有的元素，计算出离子化电位和轨道参数没有任何原则性的困难。 元素的化学序列和物理性质取决于与原子的外层电子有关的结合能。而正是结合能和性质与元素在门捷列夫周期表上的序号有周期性的联系。如果比较一下一切原子的初始的离子化电位⑦，那就可以清楚地划分为7个周期，并反映在门捷列夫周期表上。如果再比较一下带有各种不同核电荷但有数量相同电子的全部离子的离子化电位，那也可以清楚地将元素区分为众所周知的12个周期，这些都列在表3。在表上还列出了可能存在于宇宙中与太阳系条件不同的地方的第13个周期。 表3 周期律
在表4显示出在第13周期元素中的原子中如何进行逐层电子充填。但据此可以知道在所有其余元素的原子中，电子层的充填是怎样进行的。在原子中，电子层的数目取决于在其中进行充填的相应周期号。在这层中最大可能的电子数，等于这层电子所充填的周期中的元素数。处在第一能级上第一电子层有2个电子。处在第二能级的第二电子层有8个电子。在第三能级有第三和第四层电子，而所有其余电子层的电子，都处在第四能级。
在周期表上进行统计，有1个周期包含2个元素；有6个周期包含8个元素；有4个周期包含10个元素；2个周期包含14个元素。在某些周期中可以观察到元素性质随着原子最外层电子数的增加而变化的同样的规律性。那样一些周期称为相似周期。如从碱元素组开始的第二周期和第三周期是相似周期；从铜元素组开始的第五、第七、第十和第十三周期是相似周期；包含10个元素的第四、第六、第九和第十二周期是相似周期；包含有14个元素的第八和第十一周期是相似周期。
参考文献 1，贝奇科夫．С．И、隆雅诺夫．Д．П、巴卡拉尔、А、И“激光陀螺仪”，莫斯科，现代无线电，1975年。 2，弗里什．С．Э、季莫列娃．А．В，普通物理教程，第一卷，莫斯科，物理数学出版社，1961年。 3，弗拉索夫．А．Д、穆林．Б．П，在科学和技术中的物理量单位参考手册，莫斯科，原子能出版社，1990年。 4，拉齐格．А．А、斯米尔诺夫．В．М，原子分子物理手册，莫斯科，原子出版社，1980年。 5，苏霍鲁科夫．В．И、苏霍鲁科夫．Г．И、苏霍鲁科夫．Р．Г，没有悖论的现实物理世界，布拉茨克，布拉茨克共和国技术大学，2001年。 7，物理量表手册，基科英主编，莫斯科，原子出版社，1976年。
译者：江西省社会科学院研究员陈建国 2005年12月26日于南昌。
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陈建国 （jianguochen4@yahoo.cn） 上传2007.06
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，
。
（4）
（5）
。
。由矢量所形成的三角形，可知光线C1对于地球的偏斜角
。
-由X0、Y0和t0派生出来。
且半径是
。
,
(8)
或者
或者
或者
=5.29177249·10-11M。在表1对照地列出了资料中的常数值和计算值。
，eV（电子伏）
—椭圆的偏心率，Z/—核的有效电荷数，k—能级号，n—轨道数。符号H（氢）指的是电子沿第一阶轨道运动的特征值。“电子—原子”系统的总能量E和电子围绕原子核旋转的周期T等于：
