温度——电子的运动速度; 热能——核外电子的动能。

化学之谜--催化,就是改变电子的速率

本书是研究物质的,为什么首推的科学家是天文学家哥白尼?因为哥白尼是首位以科学的方法研究物体(天体)运动的科学家,当年哥白尼测算出了地球在天体运动中的规律,开创了人类科学的新纪元。

正是因为地球以此路线、速率在太阳系中规律运转,地球上才有了这白天黑夜、四季冷暖;才有了这鸡鸣鸟唱、春华秋实。地球上的动植物的生息繁衍、气候的冷暖炎凉无不与地球的运动息息相关,这些就给我们提示了一个认识事物的基本思想方法:规律特性来源于更基本的规律运动,研究事物必须一丝不苟地面对事物的运动——物体的运动决定了物体的特性。

哥白尼的天体运行理论、门捷列夫的元素周期表以及无数科学成就表明:自然的法则是极有规律的。正因为客观存在着这有规律的法则,遵循自然的法则探寻自然的规律才有可能获得成功。反之,回避自然的法则、回避运动的规律、回避事物特性与运动之间的联系就会把科学引进死胡同。

我们今天学习的物理知识,有些是经过实践检验的理论。有些则是人们在刚刚发现事物的某些特性时,个别权威人物提出的猜想,因为科技能力不具备,难以用实验验证的理论,天长日久无人提出相左的意见,衣钵相传就成了金科玉律。

几十年来教科书上写道:“物质在受热时原子核在作无规则的振动”;“核外电子总是在绕核作无规则的高速旋转形成电子云”。于是这些“无规则”就成了人类在刚刚探索到原子、核外电子时就定下的微观物质的运动的基调。几十年奉为圣典,成了不可逾越的雷池。

但是,我们在宏观上面对的正是一个极有规则、极其精确的物质世界:大部分纯净物质都有其固定的熔点、沸点;相同的材料其强度、硬度、导电性能惊人的一致;晶体有规则雷同的结构;石英晶体有非常准确的振荡频率。物质的特性是规律、精密、准确的。

无规则怎能导致精准的规律?几十年禁锢的头脑为什么不能朝有规律方向想想,朝着核外电子有规律方面作一点点试探?

精密、准确的物质特性必然源于且服从更深层的规律,物质世界中普遍的极具规律的现象不会是空穴来风,有规律的现象必源于且服从更基础的有规律的运动。

什么是更基础的有规律的运动?

在中学,我们已经了解到世上万物都是由原子组成,而原子是由原子核和绕核高速运转的电子构成。在元素周期表中,按核外电子数的不同,形成了不同元素,核外电子按层规律排布,依最外层电子的数目构成了不同的族,同时也构成了元素不同的理化特性。元素的核外电子数目是精确的,极具规律的,那么,核外电子的运动会不会是精确的、具有规律的呢?

科技先哲们用毕生的精力为我们创造了今天的科学世界,1897年英国物理学家汤姆逊测出了电子质荷(质量与电荷)比, 1909年密立根测出了电子的电荷,从而也确定了电子质量。

于是我们就了解到:原子核外运转的电子是有一定质量的粒子,它带有一定的负电荷,而且磁场能改变电子的运动。从中,我们不难看出,核外电子的运动是物质中最明显、最活跃、最积极的因素,核外电子的运动应该是物质中更基础的有规律的运动。

今天,我们探究物质,就要研究物质的运动,在千差万别的物质中,向微观深入一步,是分子、原子,在物体中,分子、原子的运动是有限的。所面对的最明显、最活跃的运动,是核外电子的运动。所以,很自然就会想到核外电子的运动与物质的规律构成和特性可能存在的关联。为此,必须探寻物质核外电子运动状况,从而在物质的核外电子的运动与物质的构成及各种特性之间建立其客观、实在的联系。

事物的运动决定着事物的特性;电子的运动决定着物质的特性,我们将会看到:物质的核外电子运动是必然会遵循自然的法则的,是极具规律的,是物质具有各种特性的根本原因。

本书的核心就是遵循自然的法则探寻核外电子有规律的运动;探索这种运动与物质宏观特性的必然联系。

正如前文运动的观点中所说,既然是运动,则必然包含运动的线路和速率。如何求得核外电子的速率,怎样探寻电子的运动线路,是当代科学必须面对的难题。那种认为电子的运动是不可捉摸的;探寻电子的运动是没有意义的说教,是误人误己的。我们不要忽略司空见惯的任何自然现象,依据自然的每一细微的提示,探索着前进。本书的目标就是:追寻自然之律,探究物质之本——追寻电子规律运动的踪迹,探寻物质的结构及特性的原理。

尽管教科书上的“电子云”理论告诉我们,核外电子的运转是无规则的。尽管量子物理的学者教训到:“你这些玩艺是经典物理,初中水平。知道什么是量子力学,什么是状态函数?讨论电子的具体运动是没有意义的。” 量子学者的问题、波粒二象性问题,在第十章笔者将认真探讨。

面对学术权威和自然事实,我更加尊重后者,更加敬畏大自然的告诫。大自然告诉我们:核外电子运动是有规律的,而且核外电子的运转速率是随温度有规律地变化。大自然不顾人们的熟视无睹、司空见惯,她从古到今都在耐心地提示着我们,她是在火光中昭示着我们、在热和光中表述着自己。

热和光

自然物质如岩浆、铁水、火焰、灯丝等在热到一定的程度就会发光,这耀眼的橙红色光辉总是与高温相依相伴。人们对热和光共同出现的自然事实司空见惯,连文学家也写到:“让青春发出更多的热和光。”

光是从哪里来的?物质热了,为什么就要发光?为什么就能发光?几千年来,大自然用火光、灯光点亮了我们的黑夜的同时,向我们轻微地提示她的奥秘。

现代研究表明,光是一种电磁波,红光、橙光、蓝光是不同频率的电磁波。而物质是由原子组成,原子是由原子核与核外运转着的电子组成。那物质原子中的电磁波是哪里来的?电磁波难道会无中生有?

面对此问题,我们不得不先来回顾一个我们熟知的物理实验,看一看电磁波是从哪里来的?看一看电磁波出现与电子运动的关系。

我们看不到核外电子的运动,但是我们知道另一种电子的运动:电子的定向流动——电流。在初中,物理电学的一个实验课,用到了电池、导线、电珠、铁粉还有可爱的小磁针。当导线导通时,电珠发光,小磁针立即偏转。杂乱的铁粉在直流导线周围形成了规则的同心圆;用右手定测能测定电流方向与磁场之间的确定的关系。断开,小磁针立即复原。见图3-1

图3-1

电流是电子的定向流动,磁场是电磁波的集合,在导线内定向移动的电子,为什么会使外边的小磁针偏转?这是大自然在提示我们:电子的运动伴生着电磁波。这个实验是不应该忘记的。

伴生,一个生物学名词,伴随着生存。在此用到了物理上——伴随着发生。

自从18世纪人类发明了电,随即就发现了电的磁现象,电和磁二者相依相存密不可分,这种现象在中学物理中已有详尽的表述,电流(电子的流动)周围伴生着磁场已被无数个实验所证明:小磁针的偏转,同向直流导线相斥、异向相吸……

还有,运动的电子在磁场作用下能发生偏转(正因为此,我们才有电视显像管),电子的运动为什么能发生偏转?事实告诉我们,磁场并不能对一般粒子起作用,磁场只能对磁性(或可磁化)物质产生作用。磁场能使电子运动发生偏转,这说明电子在运动时伴生着磁场。即:电子是粒子,电子在运动时伴生着电磁波。

正是因为电子运动时伴生着电磁波,所以运动着的电子间总是拉开着距离,永远也不会发生碰撞。同时,伴生着的电磁波使原子维持着间距,使气体分子相斥,使物质在电子的运动中保持着合理的自然空间。

正是因为电子运动时伴生着电磁波,物质通过辐射或吸收电磁波与外界交流,实现了物质与外界的互动,物质世界不应该看成是一个封闭的系统。

回顾了中学的实验,大家已经明白,物质内原子的核外电子在不停地运转着,运转着的电子也会伴生着电磁波。上述物质,岩浆、铁水、火焰、灯丝的发光,就是在核外电子运动的伴生的电磁波所致,就是高温下物质运转着的核外电子所辐射的电磁波。这就是大自然给我们的提示。

有人问,教科书中说实验中电子运动所产生的是磁场,你却说这是电子运动时伴生着的电磁波,磁场与电磁波是一回事吗?其实,场是波的集合,波是场的本源。个别电子运动伴生的是电磁波,大量电子运动所伴生的是电磁波的集合——电磁场。如,太阳系弥漫着阳光场,构成这个场的则是光波。又如灯光是大量高温的核外电子辐射着的电磁波,集合起来就是光场。

为什么物质只在高温时发光,温度低时我们见不到光,难道低温时核外电子就不转了吗?

为了回答这些疑问,我们要仔细地去研究那些炽热发光的岩浆、钢水,从高温逐渐到低温,定量地去探索火焰、灯丝,看看火光中蕴藏着的重要信息。

火红的说明

几十万年前,人类发明了用火,橙红色的火焰伴随着人类进入了今天的文明世界,“火为什么是红色的?”这是几万年来一个恒古的话题。直到20世纪初,人们才用电子的跃迁放出“光子”的理论做出了初步的解释,但是电子运动无规律的桎梏束缚了进一步的探讨,这跃迁理论未能说明火光为什么出现各种颜色,更没能说明火光变化的各个阶段和细节。没能把外部的变化与内在的运动进行有机的联系。

今天,还有不少的小孩(学生)在问这个问题,火柴的火焰为什么是橙红色,而酒精灯的火焰却是无色?小孩的提问是大自然正在给我们的提示,是今天的科技前沿。

我们先来看看火吧。一根燃烧着的树枝(或火柴)发出耀眼的火光,火旺时,温度高,光色黄亮,随着火焰的逐渐熄灭,温度逐渐降低,火光逐渐由亮黄变橙、变红、变暗红,最后火光熄灭,尚有余热,这说明余烬还在辐射红外光波。

当今我们也可以用电阻丝或白炽灯泡来观察这一过程:随着电流的增大,电阻丝的温度逐渐升高,所发光的频率也由红外—红—橙—黄—白逐渐升高。

人们已经知道,物质发出的光波,实际上是电磁波,电磁波的频率从微波、红外波,到可见光——赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫……由低到高。将以上几项物理现象联系起来,加以归纳,我们就可以得到下表:

火焰颜色 暗红色 蓝白 白(青蓝紫)
光波频率(×1014Hz) 3.8 4.8 5.0 5.2 6.2 7.5
火焰温度(×100℃) 2.2 5.5 7.6 8.8 14 22
核外电子速率 ←—低———————————高—→

从这一过程中我们不难看出,火焰由旺到熄,温度由高到低,其火光颜色由橙变暗,其光波的频率也由高到低。

其实早在1893年德国研究者维恩(W.Wien)就发表了物质的温度与波长成反比的著名的维恩位移律:

λT

式中: λ:波长。 :温度。 =2.897m-3 K(维恩常量)

我们用频率v=c/λc:光速)来表示波长,就得到:

=9.964×10-12(K) K:绝对温度。

很明显,物质温度与发光频率呈正比,物质的发光频率与温度相依相存,物质温度越高,发光频率越高。

这种颜色的变化与电磁波的频率的逐渐变化完全对应!这不是巧合。火光是由运转着的电子所发出的辐射,这不同颜色的光是由不同速率的电子辐射的结果,高温时电子高速旋转,辐射出高频光波;温度降低时电子速率下降,辐射出的光波频率随之下降,这说明电子的运转速率也是在紧随温度而变化。温度由高到低——电子速率由快到慢。于是,才有我们眼里的这由橙到红,由红变暗;反之,温度升高,核外电子的速率加快,这就是火焰给我们的启示,这是大自然在告诉我们,核外电子的运转速率是随温度变化的,是规律的。

古代哲人看不到大地在天体间的运行,但是能根据司空见惯的一年四季,根据这局部感知的自然周期推测到“天行信”。

同样,我们今天看不到分子、原子、电子,但是我们能根据温度与发光、根据宏观物质的规律特性,推测到这些规律就应该来源于更深层的规律——微观物质的规律运动——核外电子的“行信”。

为什么物质的发光频率与物质的温度存在着这样的定性——定量的关系?

这就是大自然在昭示我们:物质中核外电子在运动,而且运转速率随温度变化;昭示着物质内核外电子运动的线路、速率是整齐一致的,是极有规律的。

有人会问:是温度升高使电子加速;还是电子加速使温度升高?其实从微观上讲,温度就是核外电子的速度。对于多电子的原子,其内层电子按2、8、18规则排列、高速稳定运转,不大受温度的作用。所以,在微观层面上定义:温度是常态下物质外层电子运转的速度

现代教科书上说:温度是物质的冷热程度,这是一个广义直观的定义。如果把常态下的物质现象与物质的运动结合起来,进一步进行定义:温度就是核外层电子运动速度的宏观表象。温度高——核外电子的速率高;温度低——核外电子的速率低。

我们说这杯水凉了,是这杯水的核外电子速率降低了;说这块烧红的煤温度很高,是这块煤的核外层电子的速率很快。

所有物质,金属、非金属、化合物、混合物等也同样都能烧红发光,都具有上述实验特征,说明核外电子的规律运动是物质的普遍属性。

有经验的炼钢工人,观察钢水的颜色就能估计炉内的温度。

火焰除了红色以外还有蓝色、绿色(如酒精灯、煤气炉的火焰),这说明其燃烧的温度更高,其中的电子运转更快,速率与蓝色光波的频率相当。

就是同一火焰,如蜡烛或火柴的火焰,其外部、内部、中部及下部的颜色也都不尽相同,实验证明,这也与其各部分的温度息息相关。

宏观与微观

醒目的火光告诉了我们其内在的核外电子的规律运动。

正是因为电子的运转速率随温度变化,才导致了宏观物质的一系列的随温度的变化。在本文将要讲到的物质的熔化、凝固、蒸发、超导、超流,这些都是核外电子规律运转变化的结果。

在宏观世界,我们感知到所有物质都是具有一定的温度的,因为我们所感知的都是比原子大的物质,温度是原子的整体现象,原子就是用核外电子的运转速度来携带(表达)温度。事实上我们现在有些仪器就是通过间接测量核外电子的速率来测量温度。

到了微观领域这种思维定式就要放弃,那些比原子更小的粒子如电子、质子则不是温度的载体,不能携带温度,世上没有“冷电子、热电子”,那种金属是由自由电子传热的说法是不符合事实的。

处在较高温度的物质向外辐射着电磁波,一定频率的电磁波也可以使被照射物质的电子运转速率增加,温度升高。这就是所谓的热辐射,实际上是电磁波的辐射。

只要有温度(K>0),就有核外电子的运转速度。

有些书中说,高温物体向外辐射的红外线是声子(原子的振动)引起的。这是值得反思的,设想一个物体在800℃时由声子辐射着红外波;到了850℃时就转由电子跃迁向外辐射红色的光波,多累啊!原子的质量可是电子的1800倍!若电子是只皮鞋,那原子可就是一辆小汽车,能轻易地换来换去?

其次,小磁针的实验早就提示我们:电子的运动伴生着电磁波(磁场、红外线、可见光都是电磁波的集合)。物质的热和光告诉我们一定频率的电磁波来自于一定速率的电子运动,怎么搞出一个声子?

物质在不同的温度条件下有不同的表象,物理学中把物质中凡是跟温度有关的现象都叫做热现象。教科书上写道:“热现象是大量分子无规则运动的表现”,这是值得商榷的。

因为无规则不能导致规则,我们地球上的花开鸟鸣、潮汐台风、暮鼓晨钟无不源于、服从天体有规律的运动,即我们周围世界林林总总的规律必然源于且服从更深层的有规则的运动。

由于有了以上无规则的基调,于是物质科学就形成了这么个怪圈:有规则的现象要用无规则的运动来作解释;用无规则的微观运动去推导出有规则变化的动因。严谨求实的科学研究竟要在无中生有中做文章,这样的科研无异于缘木求鱼。

事物的运动决定着事物的特性。核外电子是物质世界最积极最活跃的部分,核外电子有规则的运动是构成物质各种特性的最基本的动因。物质所具有各种特性一定是源于且服从核外电子有规则的运动。按此思路进行探索,可以在物质的核外电子的运动与物质的构成及各种特性之间,建立其有机、必然、客观的联系。

探寻核外电子的运动规律是有哲学依据的,是近代物理学中的一段空白,是当代科学最有可能获得重大突破的前沿。

现代电动力学证明,作旋转运动的带电物体(包括电子)要不断地发射电磁波,并不断地损失能量。加速器中的实验也证明了这一点(同步辐射的产生)。电动力学的理论与加速器中的实验与“热和光”的事实和论证完全相符,相互映证。

处在较高温度的物质向外辐射着电磁波,这就与电动力学相互映证了物质的核外电子是在作旋转运动的,而且运转是有规律的。

高温物质向外辐射的是频率较高的可见光,较低温度的物质向外辐射的是频率较低的红外光。例如恒温动物人或老鼠就向外辐射着红外线,利用红外线夜视仪就能够看到夜间的人或其他恒温动物,蛇就是通过探测红外线而捉到老鼠的。

物质的辐射是互动的,向外辐射着电磁波是物体传热的方式之一。高温度的物质向外辐射着电磁波,低温度的物体则不断地接受着辐射来的电磁波,并加快自身的核外电子运转的速率——提高了自身的温度。这就有了“热总是由高温度物体向低温度物体传递”的热力学第二定律。

作旋转运动的带电物体(电子)要不断地发射电磁波,并不断地损失能量。那么,电子会不会把能量辐射殆尽,直至愈来愈慢,陷落到原子核内? 用孤立的观点来看待物质,这种担心是必然的。

然而,所有物质都是处在一个开放的系统,物质与外界进行着频繁的交流,这个交流就是辐射或吸收电磁波。核外电子运转所产生的辐射不是单向的,原子不会把自身的温度辐射殆尽。物质不会是孤立的,总是会处在一定的温度环境之中,温度较低的物质也可以接受较高频率的电磁波辐射,使自身的电子运转速率增加,温度升高。这就是所谓的热辐射,实际上是电磁波的辐射。所以人们就在篝火边、在阳光下取暖。

阳光问题 “温暖的阳光照耀着大地。”这是许多文学作品常用的一句话。然而,这句话是错的!至少是不确切的。因为阳光不是温暖的。

“阳光怎么不温暖?我们在阳光下,冬天暖、夏天热。”是的,这是事实,这是因为在这里除了阳光,还有你,还有周围的物质。

阳光是由太阳辐射出的许多不同频率的电磁波,纯粹的电磁波是没有温度的。不信?几千米的高山上的皑皑白雪就是证明:如果你在夏天的中午登上峨嵋山,此时你离太阳更近,应该感到更热,然而事实是,山顶的温度比山下还低十几度,所以山上出租棉大衣的生意十分兴隆。这是因为高山上空气稀薄、物质较少,由于只有较少的物质接受电磁波,因而温度也较低。

有物质才有温度,故而,高处不胜寒,在太空中没有物质也就没有温度(接近绝对零度),在高空航行的飞机,也有一个防冻的问题。

设想在地球以外,在地球公转的轨道上(等于地面到太阳的距离)放置一个温度计,那么这个温度计上显示的温度恐怕只有零下二百度。

阳光(电磁波)只有照射在物质上,使原子核外的电子加速运转,物质的温度才得以升高。而且不同的电磁波的频率对不同的物质作用不尽相同。红外波的升温效果最明显,紫外波则不显什么热量。这说明,一般物质的电子运转频率与红外波的频率相近。

为什么二氧化碳不能继续燃烧成三氧化碳、四氧化碳?

燃烧问题

在中学化学课上,我们了解到燃烧,燃烧是物质氧化反应的一种形式。碳燃烧可以形成一氧化碳CO,一氧化碳燃烧可以形成二氧化碳CO2。二氧化碳也是由碳和氧组成,碳和氧都可以燃烧,为什么二氧化碳就不能继续燃烧成个三氧化碳、四氧化碳,而且还可以作灭火剂?

现代文献上说,燃烧放出了热量,是焓的减少。那么什么是焓呢?焓是从哪里来的?焓给人的感觉很像是燃素,只不过是没有了重量,其含意有点像能量,但又不全是。为什么碳有焓,氧有焓,二氧化碳就没有了焓?焓听上去很高深,实际上什么也没说,焓也是一个唬人的包装。

其实,从电子运动的观点来看,燃烧是因为氧气的核外电子的速率很高,它与燃料的原子结合时(氧化反应),必须降低速率,在降低速率时释放出电磁波,于是就表现出发光、发热。

碳和氧结合,在氧不充分的条件下,形成一氧化碳。这时它们的核最外层电子之和有10个(6加4),核外电子的速率还处在较高的状态。如果氧气充分则进一步反应形成二氧化碳。其核最外层电子之和有16个,三个原子结合成最稳定的状态(二个8),大部分的能量以电磁波的形式向外辐射了,电子速率维持在一个最低最稳的状态,再不能大幅降低。这就是定组成的制约,所以也就不会出现三氧化碳。

物质燃烧时发出的光、热能量,实际上是核外电子降低速率的部分动能。我们平时所说的煤炭、石油等蕴含的化学能,实质上都是速率较高的核外电子的动能,氧化反应后降低了速率,形成了热能、机械能。从这种意义上讲,今天我们的汽车、轮船、飞机竟是由微小的核外电子推动的;火箭、卫星也都是由微小的核外电子送上天。

亿万年来,太阳用辐射的电磁波加速了核外电子,通过光合作用形成了核外电子速率较高的碳氢化合物——植物、动物(还有氧气,存在大气中),经过亿万年,形成了地球上的煤、石油,今天我们开采出了这些核外电子速率较快的碳氢化合物,利用它们核外电子的部分动能推动了汽车、火箭。自然的法则就是这么和谐简单。

综上述,热能、化学能都是蕴藏在原子中核外电子运动的动能。这样,使得热能、化学能都归纳到动能的领域,使得能量的概念更加系统和谐。

用电子运动速率的思路进行开发,人类有可能研制出清洁高效的新能源。

呼吸 再看看我们人类和动物,时时刻刻都在呼吸。人为什么要呼吸?——人体需要氧气。然而人吸入氧(气)又呼出氧(二氧化碳)。从体积上看,吸入的和呼出的气体体积相等。从原子数量上看,吸入两个氧,呼出两个氧,还搭上一个碳,其意义何在?

大自然给我们人类和动物有限的体内安置这么大的肺和完善的呼吸系统,在全身遍布着输送和回收氧的动脉、静脉,难道就是要做这赔本的事?我们确信大自然的作为是精确、精细的,是效率极高的。

是的,从原子个数上看是亏了。然而从能量上分析,我们吸入的氧气的核外电子的速率比呼出的二氧化碳的速率要高得多。人们在呼吸中所获取的就是这较高的核外电子的速率——能量。氧气把较高的核外电子速率传递给了人体内各部分的原子,使这些原子获取了能量——提高了电子速率,从而使细胞充满活力。人和动物时时刻刻都在呼吸,从呼吸中所获取的能量比食物中所得到的要多得多。当然我们必须吃进食物,其中一个重要内容是从食物中获取碳,以供我们呼吸。

一般人每分钟呼吸约8升空气(因人不同,取中间值),笔者用比较法算了算:一升空气中的氧氧化成二氧化碳后约能产生2000焦耳的能量,一个人活着的功率是2000×8/60≈267(瓦),相当于时时刻刻点亮着一个250瓦的大灯泡。

当你快速奔跑作剧烈运动时,你必定大口喘着气,一分钟呼吸达40次,大量地吸收着氧气的能量,这时你才能输出2000~3000瓦的功率。

秋天,一头大熊吃得胖胖的,身体充满着脂肪,体重达300公斤。冬天来了,大熊躲进了树洞,不吃不喝,保持着微弱的呼吸,进入了冬眠。一个冬天下来,胖熊变成了瘦熊,体重减少了三分之一,在此期间它没有排泄、没有出汗,100公斤的重量到哪里去了呢?——被微弱的呼吸呼出去了!脂肪的主要成分是碳氢化合物,脂肪里的碳都被呼吸出去了。

核外电子的速率

综上所述,我们已经知道了核外电子的速率是随温度变化的,怎样求得核外电子的速率?这将是今后科学所必须面对的问题。

当今学界有一种波粒二象性理论,说电子的运动是无规律的,电子在核外运转形成电子云。电子的运转是测不准的,探讨电子的运动是无意义的。尽管这一理论的创建者极具权威,但是大自然的提示是绝对不应该、也不能忽视的。

大自然已经给我们提供了讯息,我们不妨顺其指引。

(1)把某纯物质移至温度较低的环境之中,监测物质温度和环境温度,检测物质所辐射的电磁波的频率。从而建立此物质的温度——频率对应表。

(2)用一定频率的光照射某纯物质,记录其温升情况。

(3)铯原子有着极其准确的运动频率,人们利用这一特性制作了原子钟,这种准确的运动频率从何而来?

现在,人们已经精确地测到了恒温下铯原子的振动频率(实际上是铯元素的价和电子的运转频率),而且规定铯原子的振动9192631770周期为1秒,测量精度达到10-12,人们就是利用铯原子的振动频率制作了相当精确的原子钟,300年累计误差不超过5秒。这说明电子的运动是十分精确的、可测的,没有丝毫的模糊和不定。

相信你能设计出更多、更好的检测核外电子速率的方案。

是的,今天我们测量核外电子的运转是极其困难的,要想测量准确更是困难重重,然而我们人类就是在不断地克服困难中发展起来的。想当年我们人类还不是结绳记事,跨步丈量,壶漏计时,我们并没有因为测不准而放弃,我们才一步一步走到今天。回顾人类顽强精进的科技历程,我们应该有所作为,我们应该不畏艰难地去探测电子运动的线路和速率,发掘我们的智慧,充满信心地去探索核外电子的运动规律,做一个新时代的哥白尼。

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