只懂经典物理，就敢猜测原子模型，太膨胀了

　　关于原子内部结构是什么样的问题，早期那些科学家们研究的深度也就在如今我们高中阶段的知识水平。那时候科学界已经有的物理学基础就是牛顿力学、电磁学以及热力学等等经典物理的内容。
　　对于氢原子这样一个最简单的原子，它有一个带正电的原子核以及一个核外带负电的电子组成，这是当时的科学家们知道的。显然这两样东西放在一块，很容易让人想到其结构可能类似一个小太阳系。
　　道理很简单啊，电子在核外围绕原子核运动，依靠库伦力作为向心力，电荷之间的库伦力与万有引力一样都符合平方反比规律。
　　这样一个行星模型的原子结构，很容易让我们想到开普勒三大定律，并且有了微积分，我们不需要实际观测，就可以从数学上证明，在平方反比引力的作用下，质点将做椭圆曲线运动。
　　是不是很简单的思路呢，这个模型经卢瑟福提出后，所有科学家都没有能够在第一时间发现有什么不对的。毕竟微小的原子与庞大的太阳系拥有同样的结构，这是多么美妙的事情。这不就是佛家所说的＂一花一世界，一叶一菩提＂吗？
　　等等，是不是哪里有什么不对的地方呢？
　　法拉第发现了电磁感应现象，麦克斯韦在实验的基础之上提出了自己的方程组，预言了电磁波的存在，并且已经由赫兹的实验所证实。
　　这样的话，那么按照行星模型，电子在轨道上做加速运动，按照理论预言，它就会释放出电磁波损耗能量，从而进入更低的轨道……如此下去，电子就会逐渐落入到原子核上，根本就不会存在稳定的原子。
　　一个问题出现了：原子不可能像太阳系模型那样简单，一定还有我们未知的秘密。
　　同时期的科学家还在研究原子的发光现象，按照麦克斯韦的电磁理论，原子发光应该是连续的，事实上是，氢原子会发射出多条分立的谱线，并不是连续的，好像毫无规律。
　　物理家们也是很逗比的一群人，当时有一个瑞士数学家巴尔末，此人号称给他任意一组数字他都能找到规律。现在难题来了，物理学家把氢原子的光谱数据给了巴尔末。没想到，还真让他搞出来一个公式，这就是巴耳末系。如果这哥们有机会上《最强大脑》，估计能夺冠。
　　之所以要提到巴尔末，是因为这个时候，一个丹麦年轻物理学家出现了，他就是玻尔，就是后来因为量子力学跟爱因斯坦展开论战的那个牛人，他碰巧看到了巴尔末公式。并由此产生了波尔自称的＂二月转变＂。
　　我们来看一下，这个＂二月转变＂中，波尔经历了哪些心路历程。
　　当时波尔还在卢瑟福的实验室工作。他在1912年，正在英国曼彻斯特大学工作的玻尔将一份被后人称作《卢瑟福备忘录》的论文提纲提交给他的导师卢瑟福。
　　在这份提纲中，玻尔在行星模型的基础上引入了普朗克的量子概念，认为原子中的电子处在一系列分立的稳态上。回到丹麦后玻尔急于将这些思想整理成论文，可是进展不大。
　　转机出现了，他的一个朋友来看他，给他介绍了巴尔末的氢原子光谱公式。在看到公式的一瞬间，波尔豁然开朗——电子绕原子核运动的轨道可能是不连续的。
　　电子绕核运动与地球绕太阳运动不同，地球绕太阳公转的轨道如果更近一些，它的能量就比原来要低一点；如果地球轨道的半径可以连续变化，那么这个能量值就是连续的数值。
　　而氢原子核外的电子轨道则不同，那些分立的谱线表明，原子中的电子的能量只能是分立的数值，从而说明电子的轨道半径也只能是某些特定的数值。
　　波尔因此提出两点假设：一、原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的；二、原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道分布也是不连续的。
　　从波尔这个假设出发，很容易就能推导出光谱理论中的巴尔末公式，可以精确描述氢原子光谱的规律。不过，这很反直觉好嘛，这样的原子模型与我们之前理解的经典物理学完全不同。
　　这就好像有一个弹簧振子，在经典物理学中，这个振子可以伸长5厘米、10厘米以及这两个长度之间的任意位置，如果按照波尔的原子模型，这跟弹簧只能存在于5厘米或者是10厘米的位置上，而没有中间状态！如何能让大多数人接受？
　　其实，能量处于分立状态并非完全不能接受，生活中其实处处充满着分立的状态，比如吉他上的琴弦，琴弦的的长度一定是半波长的整数倍。我们日常中的钟表，最小单位一般都是秒，没有人太关心比秒更小的单位，我们说出来的时间，一般也都是分钟的整数倍就可以了，你要是带上小数点后零点几几几秒，估计大家都能跟你急。
　　结束语
　　波尔的原子模型是颠覆性的，因为波尔的原子模型开启了一个物理学的新领域——量子力学。关于量子力学是如何从进一步从经典物理学的大厦中闪亮登场的，留在其它的文章里继续为您详细介绍。
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