有人會問：你既然嚴(yán)厲地批評了量子理論，那么你能不能用非量子觀點(diǎn)解釋一下各種元素的光譜結(jié)構(gòu)？我不能，也沒有必要做這樣的解釋。科學(xué)的主要任務(wù)是發(fā)現(xiàn)、掌握和運(yùn)用自然規(guī)律，而不應(yīng)當(dāng)在“解釋”上大做文章。相對論和量子論是靠“解釋”起家的，難道我們要沿著這條泥濘的道路走下去而不能自拔嗎？
當(dāng)本生和基爾霍夫發(fā)現(xiàn)了光譜分析能確定各種元素以后，他們首先要做的是把已知物質(zhì)拿來，在火上燒一燒，把光譜線記錄下來，編織一張各種元素的光譜線的表，以后只要根據(jù)這張表，便能確定某種元素了。他們沒有力圖去解釋為什么鈉的光譜線是黃的、銅的光譜線是綠的，等等。事實(shí)上，有些現(xiàn)象根本解釋不清楚。例如，氦有一條黃色的光譜線，鈉有兩條相隔一定距離的黃色光譜線。氦的原子核由兩個質(zhì)子和兩個中子組成，核外圍繞著兩個電子；鈉的原子核由11個質(zhì)子和12個中子組成，周圍11個電子分成2、8、1分別在三個層面上繞核旋轉(zhuǎn)。鈉比氦只多了一條光譜線，而原子結(jié)構(gòu)卻復(fù)雜了許多，這是任何理論都解釋不了的。
初聞玻爾的電子軌道分能級的觀點(diǎn)，有一種耳目一新的感覺。玻爾把最靠近原子核的軌道稱為軌道1，能級最低，向外依次是2 、3 、4 軌道，能量也一級一級地提高。根據(jù)這種分級標(biāo)準(zhǔn)，人們很清楚地看出，電子從軌道 4 躍遷到軌道1 所釋放的能量比從軌道3 躍遷到軌道2所釋放的能量高（4-1 ＞ 3-2）。相反，軌道編號相減的差為負(fù)數(shù)，則表示吸收能量。設(shè)計(jì)雖然精妙，但仔細(xì)分析起來，問題也就來了。
大家知道，在太陽系中，行星為了克服太陽的引力，在各自的軌道上飛奔，才不至于墜落到太陽中去。地球要跑30千米/秒；離太陽最近的水星，要跑48千米/秒；最遠(yuǎn)的冥王星，可以優(yōu)哉游哉地在軌道上“散步”，行走速度只要4.7千米/秒。在原子內(nèi)，情形也是如此。代替萬有引力的電磁力也是與距離的平方成反比。跑得快的電子能量高呢，還是跑得慢的電子能量高？這個問題大家都能回答。假如一個電子要從軌道4 躍遷到軌道 3 ，必須增加速度。從理論上說，外界必須給它一個推力，也就是說這個電子吸收了能量。而根據(jù)玻爾的理論，電子從軌道4 躍遷到軌道 3 要釋放能量。
實(shí)驗(yàn)證明，對于同一族元素來說，要移去外層的一個電子，所需的能量隨著原子量的增加而減少。例如，移去氬原子外層的電子比移去氖原子外層的電子容易些。也就是說，移去第三層上的電子比移去第二層上的電子容易。由此可以得出結(jié)論，第二層電子的“力氣”（能量）大，賴著不走，要付出更大氣力才能把它趕走。如果真要給電子軌道分能級的話，那么里面一條軌道能級最高，向外依次遞減。
碳原子有6個電子繞核運(yùn)行：軌道1有2個電子，軌道2有4個電子?，F(xiàn)在要讓它釋放能量，即燃燒。請問，這6個電子該如何“躍遷”？難道它們要躍遷到原子核中去不成？根據(jù)玻爾的理論，電子必須首先吸收外界的能量從低能級躍遷到高能級。如何才能使碳吸收能量？放在陽光下曝曬是最簡便的方法。于是，我們就得到一個荒謬的結(jié)論：煤炭從地下開采出來以后經(jīng)過曝曬才能燃燒，否則由于電子沒有躍遷的余地而不能釋放能量。
領(lǐng)袖的影響是不容低估的。玻爾，作為量子力學(xué)的領(lǐng)軍人物，一開始就錯誤地把元素的光譜線和電子的運(yùn)動軌跡聯(lián)系起來，以至于他的“將士們”腦筋不轉(zhuǎn)彎地朝這一方向走下去，結(jié)果形成了一套脫離實(shí)際的龐雜的體系。
我認(rèn)為，我們觀察到的譜線是帶電的原子核在平衡位置附近作簡諧振動而發(fā)出的，光譜線的特征與質(zhì)子數(shù)和它們的排列狀況有關(guān)。接著，就來討論一下原子核的模型，即中子和質(zhì)子在核內(nèi)是如何排列的。
隨著新現(xiàn)象、新事實(shí)的發(fā)現(xiàn)，先后出現(xiàn)過費(fèi)米的氣體模型、玻爾的液滴模型、殼層模型等等。每種模型的提出者都有自己的思路。下面只介紹被人們看好的殼層模型。
原子核的殼層模型是美籍德國科學(xué)家梅耶夫人和德國科學(xué)家詹森各自獨(dú)立提出的。梅耶夫人在研究元素和同位素的豐度時，注意到核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)或中子數(shù)是2、8、20、28、50、82、126時，這種原子核就特別穩(wěn)定。例如：氦的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都是2；氧的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都是8，要從這兩種原子核中取出一粒質(zhì)子或中子要比從鄰近的原子核中取出一粒質(zhì)子或中子，需要大得多的能量。
（鈣）有5種同位素，在周期表這一段元素中，再也找不出含那么多同位素的別的元素。
還有許多觀測得到的事實(shí)都證明，核子數(shù)只要符合以上7個數(shù)中的一個時，這種原子核就特別穩(wěn)定。當(dāng)時人們不知道這種穩(wěn)定性的原因，就把這些數(shù)目叫做“幻數(shù)”。
大家知道，惰性氣體特別穩(wěn)定，這與它們的電子殼層都排滿電子密切相關(guān)。這些惰性氣體的電子數(shù)分別等于2、10、18、36、54、86。梅耶夫人想，原子核的7個幻數(shù)是不是對應(yīng)于電子殼層結(jié)構(gòu)中6個神奇數(shù)字？于是梅耶夫人提出原子核的殼層模型。核子填充在各個殼層中，幻數(shù)就代表與下一個殼層截然分開的完整殼層所能填充的核子數(shù)。當(dāng)外面殼層被核子填滿時，該核就比較穩(wěn)定。
梅耶夫人認(rèn)為，核子是運(yùn)動的，就像自身旋轉(zhuǎn)的舞蹈演員不停地繞舞臺中心轉(zhuǎn)。當(dāng)核子的自旋方向與它繞原子核中心旋轉(zhuǎn)的方向相同或相反時，核子的能量是不同的?？紤]了核子自旋與軌道耦合以后的中心力場，可以在理論上重現(xiàn)所有的幻數(shù)。
綜上所述，梅耶夫人給我們描繪的原子核像一只只大小不等、可以層層剝落的洋蔥頭，其依據(jù)有兩條：幻核特別穩(wěn)定，原子核殼層與電子殼層結(jié)構(gòu)具有可比性。不過，不同的思路可以得出完全不同的原子核模型。
下面，根據(jù)我的思路提出一個原子核模型，請專家和讀者朋友們多多指教。
我的模型有兩條依據(jù)：第一條叫質(zhì)子不相鄰原理，第二條叫中子必須和質(zhì)子相鄰原理。下面分別敘述。
元素周期表中第1號元素氫~1的核，其質(zhì)量數(shù)為1 ，第2號元素氦，其核的質(zhì)量數(shù)馬上跳到4 ，為什么沒有 這種同位素呢？如果有的話，它的質(zhì)子和中子有 3 種排列方法。
圖中左邊兩種結(jié)合方法是不可能的，因?yàn)樽笥覂啥说暮俗又挥幸粋€接觸點(diǎn)，這種原子核是不穩(wěn)定的。但是右邊的那種結(jié)合為什么不可能呢？按理說，三角架比四邊形框架更牢固。我想，這是因?yàn)閮蓚€質(zhì)子緊緊挨著，同性電荷相斥，他們的斥力與距離的平方成反比，原子核“忍受”不了巨大的斥力。這就是“質(zhì)子不相鄰原理”。根據(jù)這一原理，中的核子三種排列方法中，左邊和中間的排列方法顯然不可能，因?yàn)橘|(zhì)子相鄰會產(chǎn)生巨大的斥力。因
第二條叫做“中子必須和質(zhì)子相鄰原理”。
自然界不存在純中子態(tài)物質(zhì)。用α射線轟擊鈹產(chǎn)生的中子，只能“存活”10多分鐘便放出一個電子而蛻變成質(zhì)子。中子只存在原子核中，當(dāng)時我想，原子核周圍也許有一層“膜”，它能阻止中子蛻變。如果這一想法是對的，那么中子在核中應(yīng)多多益善。但事實(shí)并非如此。
用中子轟擊鋁，發(fā)生如下反應(yīng)：
鈉的同位素 很不穩(wěn)定，很快，它就蛻變成穩(wěn)定的鎂。為什么原子核中出現(xiàn)了多余的中子會變得很不安定？這就是“中子必須和質(zhì)子相鄰原理”在起作用。
的原子核可以設(shè)想用如下方式組成。把氦核的模型平放在桌子上，然后把另一同相位的氦核旋轉(zhuǎn)90°，疊在前一個氦核上，如此以往。疊完第5層時，質(zhì)子和中子無一例外地交錯排列著。這時，剩下的4個核子中有3個中子和1個質(zhì)子，我們硬是把這些核子按上述規(guī)則交錯疊在上層。結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)，和上層唯一的質(zhì)子對角的那個中子，三面相鄰的也都是中子，沒有質(zhì)子和它相鄰。于是這個中子就放出一個電子而蛻變成質(zhì)子，使最上面一層也變成穩(wěn)定的氦核，這就是。
所有的復(fù)雜元素的原子核都可以按這兩條原理把質(zhì)子和中子像磚塊一樣疊起來。當(dāng)然，還有一些細(xì)節(jié)要解決，比如，允許半個氦核疊在最上面一層。例如：氟是由4.5個氦核組成的，鈉是由5.5個氦核組成的，鋁是由6.5個氦核組成的，等等。由半個氦核組成的上層，通常不夠穩(wěn)定，因?yàn)樗c下層之間只有兩個支點(diǎn)，這時需要增加一個中子來加固它與下層之間的聯(lián)系。鋰、硼、氟、鈉、鋁等都是如此，唯獨(dú)氮元素除外。氮核無需增加一個中子便能保持穩(wěn)定，這使我百思不得其解。有一天突發(fā)靈感，如果把底層一個中子移到上層，問題不就解決了？因此氮原子中核子的排列是這樣的：底層是兩個對角排列的質(zhì)子和一個中子，上面疊著兩片氦核，最上層是兩個對角排列的中子和一個質(zhì)子。這種排列方法的好處是形成對稱，即以第2層和第3層的交界處為中心，兩邊的核子數(shù)均為7，這種排法抗震能力強(qiáng)。氮核的最上層是個氚（超重氫）核，最下層是氦~3。這兩種同位素在自然界是不能獨(dú)立存在的，卻同時出現(xiàn)在氮原子里，這就是氮的奇特之處。
為什么氦~3只能出現(xiàn)在氮核中而不能獨(dú)立存在呢？這是因?yàn)樵诘酥?，底層的兩個質(zhì)子吸附在上層的中子上，這兩個質(zhì)子既分別有兩個支點(diǎn)又拉開其半徑0.83倍的距離。但在單獨(dú)的氦~3中，情形不是如此。這兩個條件只能滿足一個：要么兩個質(zhì)子拉開一定距離而每個質(zhì)子只有一個支點(diǎn)，要么3個核子各有兩個支點(diǎn)而兩個質(zhì)子必須緊緊相鄰。所以氦~3在宇宙中是不存在的。
當(dāng)然，不能無限止地一層一層往上疊。電子殼層中有個神奇數(shù)字8，最外的殼層最多只允許有8個價電子。原子核中能否再現(xiàn)這個神奇數(shù)字？硫是由8個氦核交錯相疊而成。跳過氯看氬，是惰性氣體，沒有放射性。它由18個質(zhì)子和22個中子組成。假如在硫的原子核上往上疊，第9 層還沒有問題。到了第 10層，4個中子共占一層，其中必有兩個中子不能和質(zhì)子相鄰。當(dāng)然這兩個中子可以各來一次β衰變，但氬元素是很穩(wěn)定的，應(yīng)排除這種可能。由此可以斷定，第9 層是不存在的，必須重開一列。
不是從底部開始重開一列，因?yàn)檫@樣違反了對稱原理從而使原子核很不穩(wěn)定。而是從中間第4層或第5層延伸出去。旁邊兩顆中子能加固兩列之間的連接，另兩顆中子搭在質(zhì)子的一前一后，并和原先一列中的質(zhì)子相鄰，也起到加固的作用。上圖就是氬原子核第4層的切面圖。
在周期表中元素按原子序數(shù)，即核內(nèi)的正電荷數(shù)由小到大排列，在絕大多數(shù)的情況下，后一號元素的原子量大于前一號元素的原子量。但也有特殊的，例如，排在前面的第18號元素氬比后一號元素鉀的原子量大，這是為什么呢？
硫原子核的第4層延伸出一個氦核就成了氬，延伸層片與完整列之間只有兩個支點(diǎn)，因此必須加固和硫核的那一列的聯(lián)系。當(dāng)然只能用中子加固，如果用質(zhì)子就會變成后氬元素，大多數(shù)氬原子用4個中子加固；極少數(shù)的氬原子只用2個中子加固，這就是氬~38。不存在氬~36這種同位素，因?yàn)闆]有連接中子的加固，單一延伸的α層片是無法黏附在硫核上的。在自然界中，氬~40占總量的99.6%。
鉀原子核則是在延伸出的α層片上再加上一個質(zhì)子和一個中子（0.5α），延伸列與完整列之間已有4個支點(diǎn)，不需要很多連接中子了。鉀~39的另一個中子粘在延伸層片的下方，并和前一列的一個質(zhì)子相鄰。鉀原子核的結(jié)構(gòu)可寫成：
8α+n+1.5α（α表示氦核，n 代表中子）這個式子表明，第一列和第二列之間有一顆中子來加強(qiáng)它們的連接。
再舉第82號元素鉛~207為例，其核結(jié)構(gòu)可用下式表示：
8α+10 n+8α+10n+8α+10n+8α+10n+8α+3n+α
這個式子表明：鉛~207的原子核由6列組成。前5列是完整的硫核，列與列之間分別用10顆中子加固，這10顆中子分列在兩旁，每邊5顆，分布在第1、3、4（或5）、6、8層片上，來加固列與列之間的聯(lián)系。第6列只有一個α層片，從第5列的第4層延伸出去，并由3顆中子加固，這3顆中子的位置可參考上面圖中氬核的排列狀況，不過缺少下邊突出的那顆中子。這種排列方式的好處是形成對稱，而對稱是原子核穩(wěn)定的基礎(chǔ)。
其他各種元素的核子排列狀況以此類推。（本書是為非專業(yè)人士寫的，過多地在這里費(fèi)筆墨會使讀者感到枯燥）第92號元素鈾共有6列，第6列上下各缺一層，形成對稱。核外的電子軌道有6條，當(dāng)軌道依次被電子填滿時，就分別形成了6種惰性氣體。6這個數(shù)字在原子核中也能重現(xiàn)，看來絕非偶然。
根據(jù)功能分類，中子分為間隔中子和連接中子。間隔中子和質(zhì)子交錯排列，組成一個個α層片；連接中子則使列與列之間連接得更牢固。大家知道，鈾~235受中子轟擊后會發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，而鈾~238不會。這是因?yàn)殁?/span>~235少了3個連接中子，列與列之間聯(lián)系變得脆弱。鈾~235裂變后通常分成兩塊碎片，這些碎片不是確定的某幾種元素，這是因?yàn)檫B接中子的位置帶有隨機(jī)性。裂變生成的較輕原子不需要那么多的連接中子，因此每個鈾原子裂變時會同時放出2~3個中子，這些中子又能當(dāng)作“炮彈”轟擊別的鈾原子，從而形成連鎖反應(yīng)。
如果把梅耶夫人的原子核模型比作大小不等的洋蔥，那么我的模型就好比寬窄不等的排筆。根據(jù)“排筆模型”，人工制得的最后面的元素應(yīng)為112 號元素，不會有113 、114號元素。根據(jù)幻數(shù)理論，還應(yīng)有穩(wěn)定的126 號元素。不過，核科學(xué)家們不應(yīng)去刻意制造瞬間即逝的超重元素，它解決不了人類的現(xiàn)實(shí)問題。
梅耶夫人設(shè)想核子在不停地旋轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)的同時還要繞核的中心轉(zhuǎn)。原子核的密度異常的高，如果把原子核緊緊地排在一起的話，其密度可達(dá)10 14 克/厘米3 。設(shè)想一下，在十分擁擠的場地上人們能翩翩起舞么。在我設(shè)計(jì)的原子核模型中，核子是不轉(zhuǎn)的，它們密密麻麻地聚在一起，作為整體不停地振動。整個原子核以第4層和第5層的交界處為中心位置，向兩旁作簡諧振動，振動的頻率隨溫度的升高而增大。
原子核的“排筆模型”的依據(jù)有兩條，其中第一條是“質(zhì)子不相鄰原理”。質(zhì)子一旦相鄰，同性電荷產(chǎn)生的斥力太大了，沒有什么力能束縛得了它，因而原子核是不穩(wěn)定的。“質(zhì)子不相鄰原理”的依據(jù)是不存在氦~3這種同位素。而“不存在氦~3這種同位素”的依據(jù)是：單個氦原子的質(zhì)量是4.00260u ，元素周期表顯示的原子量也是 4.00260u 。
周期表中的原子量是該元素在自然界中各種同位素質(zhì)量的平均值。例如，氯有兩種同位素，氯~35和氯~37，在自然界中，每1000個氯原子，有755個氯~35，有245個氯~37。它們質(zhì)量數(shù)的平均值就是周期表中的原子量35.453u。單個鈾~238原子的質(zhì)量是238.051u ，元素周期表顯示鈾的原子量是238.029u，這一細(xì)微的差異是因?yàn)樽匀唤缰写嬖?/span>0.7%的鈾~235。而單個氦原子的質(zhì)量和周期表中的氦原子量是同一個值，因此我斷定不存在氦~3這種同位素。
不過，在好幾本書中，包括專業(yè)書籍和科普讀物，都斷言氦有兩種同位素，氦~4和氦~3，并稱氦~3是很穩(wěn)定的。有科學(xué)家稱，月球上有許多氦~3，取回來可以做“熱核反應(yīng)”的原料，解決人類的能源危機(jī)。更有以大衛(wèi)·李為首的康奈爾大學(xué)的美國科學(xué)家，竟然從核反應(yīng)堆中搜集到足夠數(shù)量的氦~3，并做起低溫超流實(shí)驗(yàn)來了。事情是這樣的——
19 世紀(jì)，隨著低溫技術(shù)的進(jìn)展，科學(xué)家們試圖把各種氣體冷卻為液體。經(jīng)過幾十年的奮斗，他們使許多種氣體冷卻為液體或固體，并獲得了-110℃的低溫。即使在這樣低的溫度下，仍然有6種氣體不能被液化。它們是，氧氣、氮?dú)?、氫氣、氦氣、一氧化碳和甲烷，?dāng)時人們把這6種氣體稱為“永久氣體”。
1869年，英國化學(xué)家安德魯斯提出，任何一種氣體都有一個臨界溫度，氣體必須在臨界溫度以下才能被液化，否則外界無論施加多大的壓力也無濟(jì)于事。1873 年，荷蘭物理學(xué)家范德瓦耳斯從分子運(yùn)動的理論出發(fā)，建立了實(shí)際氣體（有別于理想氣體）的狀態(tài)方程。兩位科學(xué)家的理論掃除了對“永久氣體”的偏見，指明了液化氣體的方向：必須向更低的溫度進(jìn)軍。
經(jīng)過多位科學(xué)家的努力，終于成功地液化了除氦氣以外的5種氣體。到20世紀(jì)初，盡管科學(xué)家能獲得-263℃（10K）的低溫，氦氣還是頑固地拒絕液化。這時又有人聲稱氦是宇宙中唯一的“永久氣體”。
昂內(nèi)斯是荷蘭萊頓大學(xué)低溫實(shí)驗(yàn)室主任。為了從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)范德瓦耳斯方程式，他總結(jié)了以前科學(xué)家在低溫研究領(lǐng)域中的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步發(fā)展了低溫技術(shù)。1908年，他們采用了逐步降溫的級聯(lián)方法，制得了-269℃的低溫，這時氦氣才被液化。從此，“永久氣體”從科學(xué)辭典中被刪除，昂內(nèi)斯被尊稱為低溫學(xué)之父。
液氦的沸點(diǎn)是4.25K 。把最后一個“永久氣體”液化以后，昂內(nèi)斯繼續(xù)向絕對零度進(jìn)軍。他把溫度一降再降，仍然沒有獲得固態(tài)氦。研究小組放棄了對液氦的研究，轉(zhuǎn)而研究低溫超導(dǎo)現(xiàn)象。
十幾年后，別的科學(xué)家在氦的臨界溫度以下，再加上30個大氣壓，才制得了固態(tài)氦?？茖W(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了液氦的一些奇怪的現(xiàn)象。當(dāng)液氦被冷卻到2.2K時，激烈的沸騰突然停止了，液面變得非常平靜。液氦在2.2K 時經(jīng)歷了一次相變，由正常相轉(zhuǎn)到超流相。他們把高于2.2K 的液氦成為氦Ⅰ，把低于2.2K 的液氦稱為氦Ⅱ。據(jù)說，氦Ⅱ能反抗重力往上流動，從容器內(nèi)部爬到容器外部，這就是所謂的爬壁現(xiàn)象。在氦Ⅱ中插一根細(xì)玻璃管，液氦會從玻璃管中向上噴出，這就是所謂的噴泉效應(yīng)。20世紀(jì)30年代，科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了氦Ⅱ的超流性，即流體的粘滯度異常的低，并且導(dǎo)熱率異常高。
面對著氦Ⅱ的這些奇異的特性，需要上升到理論的高度來解釋。這個任務(wù)就由前蘇聯(lián)物理學(xué)家朗道來承擔(dān)。
1941年，朗道創(chuàng)立了氦Ⅱ超流動性的量子力學(xué)理論。朗道認(rèn)為，液氦只存在一種流體，只不過這種液體的“能態(tài)”在不同溫度時是不同的。在絕對零度時，氦Ⅱ處于基態(tài)，即液體內(nèi)部的分子沒有任何運(yùn)動。當(dāng)溫度從絕對零度上升時，氦Ⅱ就被“激活”了，也就是說其分子開始振動了。
根據(jù)熱力學(xué)第三定律，絕對零度是不能到達(dá)的，也就是說，要使組成物體的分子停止運(yùn)動是不可能的。而朗道的理論公然違背了這一定律。
接著，朗道采用了“聲子”這個概念。他認(rèn)為，可以把液氦的振動當(dāng)作波場，然后再將它量子化。波場的量子就是聲子，就像電磁場的量子是光子一樣。不過聲子不是真正的粒子，只能算作“準(zhǔn)粒子”。所謂的準(zhǔn)粒子，就是像粒子又不是粒子。
“量子化”似乎成了當(dāng)時物理學(xué)界的時髦，連解釋液氦的相變也要“制造”出一個新量子——聲子。聲子不需要用實(shí)驗(yàn)證實(shí)它的存在，因?yàn)樗跋窳Ｗ佑植皇橇Ｗ印薄?/span>
朗道根據(jù)聲子理論，進(jìn)一步預(yù)言在氦~3的超流態(tài)中有兩種不同的聲的傳播速度：一種是人們熟悉的壓力波，另一種就是“第二聲”或稱“零點(diǎn)聲”，這是一種溫度波。
1962 年是朗道悲喜交加的一年。悲的是年初他發(fā)生了嚴(yán)重的車禍，喜的是年末獲得了諾貝爾物理學(xué)獎，獎金也不得不由他的妻兒去領(lǐng)取。
理論物理學(xué)家的“預(yù)言”就像一根指揮棒，它指向哪里，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家就奔向那里。狄拉克的電子方程式預(yù)言存在著“反物質(zhì)”，不久后安德森就“發(fā)現(xiàn)”了宇宙射線中的“正電子”；泡利設(shè)想在β衰變中放出（反）中微子，科學(xué)家們又費(fèi)盡周折地尋找（反）中微子?，F(xiàn)在朗道預(yù)言氦~3 的超流態(tài)中存在著壓力波和溫度波，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家又要奔忙一番了。
氦~4的原子核中有兩個質(zhì)子和兩個中子，核外有兩個電子，總粒子數(shù)是偶數(shù)。朗道稱氦還有一種同位素氦~3，它的核中有兩個質(zhì)子和一個中子，核外有兩個電子，總粒子數(shù)是奇數(shù)。根據(jù)量子理論，粒子數(shù)成雙和粒子數(shù)成單的原子的某些性質(zhì)是不一樣的。前者稱為玻色子，后者叫做費(fèi)米子。顯然，液態(tài)氦~3是費(fèi)米液。
根據(jù)朗道的理論，費(fèi)米液不會有超流現(xiàn)象，但是，如果其中的費(fèi)米子結(jié)成“庫珀對”，在極低的溫度下，也會形成超流體。盡管許多國家的研究人員致力這方面的實(shí)驗(yàn)，但是到20世紀(jì)60年代為止，世界上還沒有哪一個研究小組能使氦~3變成超流體。
這一情況到70 年代初發(fā)生了戲劇性的改變。美國康奈爾大學(xué)的低溫研究小組成功地將氦~3變成了超流體。
據(jù)說，這個研究小組從核反應(yīng)堆中獲得足夠數(shù)量的氦~3 。第一步，他們把這種物質(zhì)從室溫降到1K，接著在冷卻過程中測得氦~3在0.0026K（TA）與0.002K（TB）兩個溫度處經(jīng)歷了兩次相變。這就是說，液氦~3在極低溫下有兩種相：溫度在TA 以上時，它是費(fèi)米液體，不能成為超流體；溫度在TB 以下則是穩(wěn)定的超流體，稱為液氦~3的B相；溫度在TA與TB 之間則是它的A相。A相是介于正常的費(fèi)米液體和B相的完全超流體之間的過渡液體。
這次實(shí)驗(yàn)的意義在于，它驗(yàn)證了朗道的理論，費(fèi)米子也能結(jié)成庫珀對產(chǎn)生凝聚，從而產(chǎn)生超流現(xiàn)象。不過需要更低的溫度：氦~4要達(dá)到2.17K；氦~3 則要達(dá)到0.002K。
介紹完他們的“研究成果”以后，容我不客氣地、并且負(fù)責(zé)任地說，這是一個虛假實(shí)驗(yàn)。因?yàn)樵诘厍蛏?，乃至在宇宙中，根本不存在?/span>~3這種物質(zhì)。他們最多只用氦~4加少量氫氣做實(shí)驗(yàn)，他們的實(shí)驗(yàn)“數(shù)據(jù)”是編造出來的。
我攻擊了愛因斯坦，攻擊了愛丁頓，現(xiàn)在又攻擊康奈爾大學(xué)的物理學(xué)教授。氦~3的超流性這一課題是朗道提出的，我雖然不同意他的理論，但朗道卻是很講科學(xué)民主的。他認(rèn)為，每個人都可以自由發(fā)表意見，可以爭論，甚至可以攻擊和反擊。這是探索大自然之謎的神圣職責(zé)賦予每個人的平等權(quán)利。我運(yùn)用這一權(quán)利攻擊了他們，他們也可以起來反擊，而最有效的反擊手段是制得100克純凈的氦~3，讓別國的權(quán)威機(jī)構(gòu)驗(yàn)證。
前文討論了質(zhì)子和中子在核內(nèi)的排列形態(tài)，并穿插一段對氦~3超流性的質(zhì)疑。下面將討論核外電子的運(yùn)行狀況，
我對愛因斯坦和玻爾的看法是有所區(qū)別的。愛因斯坦是科學(xué)界的投機(jī)分子，他的理論，包括狹義相對論、廣義相對論以及著名的E=mc2,可謂一無是處。一些國家，包括中國，花了那么多的財(cái)力搞“熱核反應(yīng)”，成功了沒有？愛因斯坦起來反對玻爾，表面上看為維護(hù)經(jīng)典理論，實(shí)際上是科學(xué)界的派性斗爭。玻爾把物質(zhì)的光譜線和電子在軌道間的“躍遷”聯(lián)系起來，這是他的重大失誤。但玻爾在微觀領(lǐng)域中的研究是有成績的，例如，他正確地指出，電子在每條軌道上的可容納數(shù)目必須符合2n2，n代表從里到外的軌道編號。第1——6條軌道的最多電子數(shù)分別是2、8、18、32、50、72。從第二條軌道開始，最外圍的那條軌道的電子數(shù)不能超過8，例如，第五條軌道可容納50個電子，如果作為最外的一圈，也只允許“入住”8個以內(nèi)電子。順著玻爾指出的這條路走下去，科學(xué)家完整地排出了化學(xué)元素周期表并賦予它物理意義。
不過，分歧還是有的。玻爾及其研究者認(rèn)為，電子不是在平面的軌道上運(yùn)行，而是在三維空間以“電子云”的形式飛行著。氦原子的結(jié)構(gòu)還沒出現(xiàn)問題，設(shè)想α粒子居中，兩顆電子相對，以同一速度、朝同一方向、在平面的正圓形軌道上繞核運(yùn)行。根據(jù)量子理論，這兩顆電子的主量子數(shù)、軌道量子數(shù)、磁量子數(shù)完全相同，唯一不相同的是“自旋”，因?yàn)橐活w電子設(shè)為1/2，另一顆電子可設(shè)為-1/2。根據(jù)泡利不相容原理，每條軌道只能容納兩顆電子；如果出現(xiàn)第三顆，其中必有兩顆電子的四個量子數(shù)完全相同。
如果把軌道擴(kuò)大到第二、第三、第四層，情況要復(fù)雜得多。因?yàn)檐壍榔矫姹仨氬e開，所以他們設(shè)想電子運(yùn)行的路線是三度空間的，電子還不是在殼層上運(yùn)行，而是成雙作對地在殼層內(nèi)部的廣大區(qū)間運(yùn)行，形成模糊的“電子云”。這一切設(shè)想，都為了一個目的：用電子運(yùn)行的軌跡解釋各種物質(zhì)的光譜線。
他們的設(shè)想是否符合客觀世界的本來面目呢？
先看銀河系。銀河系的形狀像中間厚邊緣薄的大鐵餅?！?/span>鐵餅”的直徑為10萬光年，厚約7000光年。銀河系包括2000億顆星體，由銀盤和銀核組成。銀核是一個很亮的橢圓形球體，里面的物質(zhì)非常密集。銀核周圍纏繞著四條旋臂。太陽系就處在其中一條旋臂上，繞銀心旋轉(zhuǎn)一周大約需2.5億年。再說太陽系。太陽集中了太陽系總質(zhì)量的99%以上。八大行星（冥王星已降級）在平面軌道上繞太陽運(yùn)行。木星有27個衛(wèi)星、土星有24個衛(wèi)星。它們也是在平面的軌道上分別繞木星和土星旋轉(zhuǎn)。
微觀世界是宏觀世界的縮影。既然大到銀河系、小到行星系，其周圍的質(zhì)點(diǎn)都是在平面的軌道上繞中心旋轉(zhuǎn)，又有什么理由相信電子是在三維空間內(nèi)以“電子云”的形式繞核旋轉(zhuǎn)？
每條軌道都有額定的電子數(shù)，這本身就說明電子是有規(guī)律地分布在原子核周圍并作圓周運(yùn)動。如果電子在三維空間內(nèi)胡亂地運(yùn)轉(zhuǎn)，那么在某個層面上再增加若干對電子又有何妨？
上面介紹了原子核的排筆模型，在排筆模型中，α粒子是除氫以外的所有元素的原子核的組件。α粒子周圍繞著兩顆電子就是氦原子，因此可以說氦原子是各種復(fù)雜元素的原子的組件，當(dāng)然還需要一些中子做“粘合劑”。讓我們用這些組件來“搭造”幾種元素。
取兩片氦原子，按“質(zhì)子不相鄰原理”把它們疊起來?，F(xiàn)在我們更關(guān)心核外電子的安排。氦原子的兩顆電子在第一層軌道，但第一層軌道只能容納兩顆電子，氦原子重疊以后其中一顆原子的兩顆電子被擠到第二層軌道。為了使整個原子保持對稱，這4顆電子應(yīng)當(dāng)在兩個α層片交界處的延伸平面上繞核旋轉(zhuǎn)，這就是鈹。
取9片氦原子，把8片疊成一列，其余一片從第4層邊延伸出去，并用中子加固，這就是氬原子。氬原子有18顆電子，分布在第4層片延伸出去的廣大平面上。根據(jù)玻爾提出的電子分布規(guī)律，第一條軌道分布兩顆，第二條軌道分布8顆，第三條也分布8顆。應(yīng)當(dāng)說明的是，第三條軌道允許填18顆，但作為最外層只能填8顆，還有10個“位子”讓它們空著，等以后外圍再“筑”起一條完整的軌道，這10個空缺應(yīng)優(yōu)先填滿。
現(xiàn)在有10片氦原子，把8片疊成一列，其余兩片從第4、第5層邊延伸出去，20顆電子分成2、8、8、2排列，這就是鈣原子。這時候，可以認(rèn)為外圍軌道筑好了，接著可以填第三條軌道的10個空缺了，這就是元素周期表中凹下去的B族元素。有人會問，鉀原子的第四軌道已經(jīng)有一顆電子了，鈣的另一顆電子為什么不填到第三條軌道？我們可以理解為只有一顆電子的軌道是殘缺不全的。
現(xiàn)在看第54號元素氙。氙是惰性氣體，核外電子排列為2、8、18、18、8。第5條軌道有50個空位，但作為外圈只能填8個。氙的次外圈可填32個，現(xiàn)在只填了18個，還有14個空位，這與周期表上面幾個惰性氣體有所不同。
周期表的第6行，情況要復(fù)雜一些。筑起一條新的軌道后，首先要填第4條軌道的14個空位，這就由鑭系元素完成。14個鑭系元素自成一行，放在周期表的下面。該行也有10個B族元素，其電子填在次外圈即第5條軌道的空位上。
以上解讀了化學(xué)元素周期表。電子系統(tǒng)是原子的重要的組成部分，它決定了物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)、導(dǎo)電性能、凝聚狀態(tài)，但與物質(zhì)的光譜線無關(guān)。電子有規(guī)律地、在原子核的第4、5層之間的延伸平面軌道上繞核旋轉(zhuǎn)，所謂“電子云”的理論不符合事實(shí)。
總結(jié)本章所述，20 世紀(jì)初的理論物理學(xué)家們沒有傳承和發(fā)展經(jīng)典物理學(xué)的偉大成果，而是頭腦發(fā)昏，割斷歷史，背離常理，脫離實(shí)際，另搞一套，攪亂人們的正常思維，編織起一件又一件“皇帝的新衣”。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)肯定當(dāng)代物理學(xué)取得的成就，這些成就包括：19 世紀(jì)末物理學(xué)三大發(fā)現(xiàn)、盧瑟福用α粒子轟擊金箔并提出原子結(jié)構(gòu)的太陽系模型、查德威克發(fā)現(xiàn)中子接著海森伯提出原子核由質(zhì)子和中子組成、密立根的油滴實(shí)驗(yàn)證明任何電荷都是最小電荷的整數(shù)倍，等等。至于玻爾的電子“躍遷”理論、海森伯的矩陣力學(xué)、薛定諤的波動力學(xué)、狄拉克的電子方程、炮利的不相容原理、朗道的“聲子”理論，等等，都不是微觀世界的真實(shí)反映，是他們各自異想天開的“杰作”。
量子力學(xué)的謬誤還不止這些，下面一篇將繼續(xù)對其提出質(zhì)疑。
