本系列文章預(yù)計(jì)會有30個章節(jié)，這套文獻(xiàn)將系統(tǒng)的講述物理學(xué)本身，今天是第三季第4篇
自古希臘以來，人們一直從科學(xué)和哲學(xué)層面爭論原子是否存在。
直到19世紀(jì)末和20世紀(jì)初出現(xiàn)大量的證據(jù)，人類才確立了“物質(zhì)由原子組成”的原子論。其中最關(guān)鍵的兩個證據(jù)：一個是愛因斯坦對布朗運(yùn)動的解釋以及對這一解釋的實(shí)證材料；另一個是盧瑟福發(fā)現(xiàn)的元素的放射性轉(zhuǎn)換。
放射性就是一種元素通過釋放輻射而轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N元素的過程。1911年，盧瑟福正式提出了他的原子模型。而這些知識我們在第二季物質(zhì)的組成一節(jié)中已經(jīng)講過。(物質(zhì)的組成)
這一節(jié)我們主要談?wù)?strong>原子內(nèi)部一個詭秘的現(xiàn)象。
其實(shí)我們在中學(xué)時代就很清楚，原子內(nèi)部是由原子核和核外電子組成，然后就沒有然后了，這是基于目前我們的認(rèn)知。而事實(shí)是這樣的，請往下看。
盧瑟福則告訴我們原子內(nèi)部有一個很小的致密的原子核。原子的大部分空間是沒有物質(zhì)的，電子就散布在原子核的周圍,這是我們已知的。
而在原子中，正負(fù)荷的原子核周圍如果有固定不動的電子，那就會不穩(wěn)定，因?yàn)閹в胸?fù)載荷的電子會被拉向原子核，無可抗拒。
如果它們像行星圍繞著太陽運(yùn)行那樣圍繞著原子核運(yùn)動的話，原子仍會崩潰。
牛頓早就證明，任何做圓周運(yùn)動的物體都經(jīng)受加速度。根據(jù)麥克斯韋的電磁理論，如果它是個像電子那樣的帶電荷的粒子，在它加速的過程中，會以電磁輻射的形式連續(xù)不斷地?fù)p耗能量。
思想理論
一個沿軌道運(yùn)行的電子會在萬億分之一秒之內(nèi)盤旋著落入原子核。
但是，物質(zhì)世界的存在本身，就是反對盧瑟福這一帶核原子模型的強(qiáng)有力證據(jù)。加速后的電子必然損失能量的問題，一直使人們努力推斷穩(wěn)定的原子應(yīng)是怎樣一個結(jié)構(gòu)。
應(yīng)用牛頓和麥克斯韋的理論，沒有發(fā)現(xiàn)任何差錯，據(jù)此預(yù)測電子會跌向原子核，丹麥物理學(xué)家玻爾于是認(rèn)為，原子穩(wěn)定性問題必須要有新的思維范式。他把目光投向了由普朗克不情愿地發(fā)現(xiàn)，又由愛因斯坦積極倡導(dǎo)的量子。
玻爾發(fā)現(xiàn)，有一種非常奇怪的現(xiàn)象與電子的量子躍遷相關(guān)聯(lián)：在躍遷過程中無法說出電子空間在哪里。軌道之間、能量層級之間的過渡只能是即時發(fā)生的。否則的話，當(dāng)電子從一個軌道遷移到另一個軌道的時候，它應(yīng)該能連續(xù)輻射出能量。
在玻爾的原子中，電子不能占據(jù)軌道和軌道之間的空間。它就像變魔術(shù)一樣，在一個軌道上消失的同時在另一個軌道上出現(xiàn)了。
1912年，玻爾嘗試以量子的思維來思考。在輻射和物質(zhì)的交互作用過程中，能量是以大小不同的量份被吸收和釋放，而不是連續(xù)釋放的。
玻爾對電磁輻射是由原子以量子方式釋放和吸收的想法如獲至寶。
玻爾利用量子概念提出了至今仍很重要的原子定態(tài)、量子躍遷等概念，即原子只能在特定的軌道上運(yùn)行；它們通過吸收量子化的能量而躍遷到其他高能級的軌道上，當(dāng)它們躍遷回低能級時，就會發(fā)射出光量子。
就這樣，科學(xué)家們觀測到了這種特定波長的光量子，即元素的特征譜線。這有力地沖擊了經(jīng)典理論，推動了量子力學(xué)的形成。玻爾模型基本上是盧瑟福行星模型的一個延續(xù)。
但是，在玻爾模型中，一系列的量子化條件被引入，從而使這個體系有鮮明的量子化特點(diǎn)。后來，盧瑟福評論說，量子化的原子是“思維對物質(zhì)取得的一次勝利”。
這部分細(xì)節(jié)我們下一期再談！
