“斥力子理论”的质疑

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物理学史上的重要争议有哪些

物理学史上的重要争议有哪些

物理学史上的重要争议有哪些物理学作为一门探索自然规律的科学,其发展历程并非一帆风顺,充满了各种争议。

这些争议不仅推动了物理学的进步,也促使人们对自然界的认识不断深化。

其中一个著名的争议是关于光的本质。

在 17 世纪,牛顿提出了光的微粒说,认为光是由微小的粒子组成的。

而同一时期,惠更斯则主张光的波动说,认为光是一种波动现象。

微粒说能够很好地解释光的直线传播和反射现象,但对于光的折射和干涉等现象却难以解释。

波动说则能够解释光的折射和干涉,但在解释光的直线传播时存在困难。

这两种学说争论了很长时间,直到 19 世纪,随着电磁学的发展,麦克斯韦证明了光是一种电磁波,波动说才占据了主导地位。

然而,20 世纪初,爱因斯坦提出了光子的概念,成功解释了光电效应,又让人们认识到光具有粒子性和波动性的双重性质,即光的波粒二象性。

另一个重要的争议是关于热的本质。

在 18 世纪,有两种主要的观点:热质说和热动说。

热质说认为热是一种没有质量的流体,称为热质,可以从高温物体流向低温物体。

而热动说则认为热是物体内部分子无规则运动的表现。

在很长一段时间里,热质说占据了主导地位,因为它能够解释很多热现象,比如热传导和热容量。

但是,随着对热现象的深入研究,尤其是焦耳通过实验证明了热和功之间的等价关系,热动说逐渐被人们接受。

这一争议的解决,不仅让人们对热的本质有了更深刻的认识,也为热力学的发展奠定了基础。

相对论的提出也引发了巨大的争议。

在 19 世纪末,牛顿力学在解释宏观物体的运动时非常成功,被广泛认为是物理学的基石。

然而,爱因斯坦在 1905 年提出了狭义相对论,挑战了传统的时空观念。

狭义相对论指出,时间和空间不是绝对的,而是相对的,取决于观察者的运动状态。

这一理论与人们的日常经验和直觉相违背,因此在一开始遭到了很多质疑和反对。

后来,爱因斯坦又在 1915 年提出了广义相对论,进一步阐述了引力的本质是时空的弯曲。

广义相对论的预言,如光线在引力场中的弯曲和水星近日点的进动,在后来的观测中得到了证实,逐渐被科学界所接受。

化学键的价电子对排斥理论

化学键的价电子对排斥理论

化学键的价电子对排斥理论化学键是不同元素之间的相互作用力,让原子能够形成稳定的分子。

在化学键的形成过程中,原子的价电子对的排列有着非常重要的影响。

本文将介绍化学键的价电子对排斥理论,并探讨其在化学反应和分子结构中的应用。

一、化学键的概念与价电子对化学键是原子之间由于电子重新分配而形成的相互作用力。

原子的外层电子数目直接决定了其化学性质,而形成化学键的主要是原子的外层价电子。

原子通过与其他原子共享或转让电子来达到稳定的电子构型。

原子中的价电子对是指参与化学键形成的电子对。

对于主族元素,它们的外层电子数等于它们的主族号,即它们的电子构型为ns^2np^6。

原子需要充满外层电子轨道的电子数等于该原子主族号。

比如氧原子(O)的主族号为16,因此氧原子中的价电子对数为6。

二、价电子对排斥理论的提出价电子对排斥理论是由盖伦-赛克斯(Gillespie)和纳伊伯(Nyholm)于1957年提出的。

该理论认为,在分子中,原子上的价电子对会相互排斥,使得它们尽可能地远离彼此,以减小排斥力的作用。

这种排斥力对分子的结构和化学反应产生了重要影响。

三、价电子对排斥理论对分子几何结构的影响根据价电子对排斥理论,分子中电子对的互相排斥会导致分子的几何结构发生调整,以最大程度地降低电子对之间的排斥力。

根据电子对的排布情况,常见的几何结构可以分为线性、三角形平面、四面体、五角形平面等。

以水分子(H2O)为例,氧原子中有2对非共享的孤对电子和2对与氢原子共享的电子对。

这些电子对的排列使得水分子呈现出角度为104.5度的V型结构。

这是因为两对孤对电子通过与两个氢原子的电子云产生静电斥力,使得氢原子之间的角度变成了近似109.5度而不是预期中的120度。

四、价电子对排斥理论在分子极性和化学反应中的应用价电子对排斥理论有助于解释分子的极性和化学反应的发生。

在分子中,如果化学键中的电子对较多,则分子呈极性。

例如,二氧化碳(CO2)分子由于氧气原子周围有两对非共享电子对,因此CO2是无极性分子。

庄一龙刮起“斥力子”风暴

庄一龙刮起“斥力子”风暴

09 2 世 斥 性 ,用 能 量 取 代 了质 量 ,造 成 了 物 理 学 上 的 谈 谈 “ 力子 ”假 说》 是庄 一 号 ,2 0 年 1 月 该 成 果 获 “ 界 重 大
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现 代 物 理 学 理 论 研 究 的 需 要 。 很 多 人 把物 理 学 的数 学 化
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《分子动理论》分子间作用,力之奥秘

《分子动理论》分子间作用,力之奥秘

《分子动理论》分子间作用,力之奥秘在我们日常生活的这个世界里,物质以各种各样的形态存在着:固体、液体、气体。

而这些形态的形成,以及物质所表现出的各种性质,都与分子间的作用力有着密切的关系。

分子动理论为我们揭示了这其中隐藏的奥秘。

要理解分子间作用力,首先得知道分子是什么。

分子是保持物质化学性质的最小粒子。

比如说,水是由水分子组成的,氧气是由氧分子构成的。

那么,分子间的作用力是怎么产生的呢?这得从分子的特性说起。

分子总是在不停地做无规则运动,而且分子之间存在着一定的间隙。

当分子相互靠近时,它们之间就会产生相互作用的力。

分子间作用力有两种主要的类型:引力和斥力。

当分子间的距离比较大时,分子间主要表现为引力。

想象一下,把两个铅块的平面削得很平,然后紧紧压在一起,它们就会“粘”在一起,不容易分开。

这就是因为当两个铅块的表面充分接触,分子间的距离足够小,引力发挥了作用。

而当分子间的距离非常小时,分子间主要表现为斥力。

比如说,你用力压缩一个固体,会发现很难把它的体积压缩得更小,这就是因为分子间的斥力在阻止你进一步压缩。

分子间引力和斥力的大小跟分子间的距离有着密切的关系。

就好像是两个人之间拉着一根有弹性的绳子,距离远的时候,绳子会把两人拉向彼此,表现出引力;距离太近的时候,绳子又会把两人推开,表现出斥力。

这种分子间作用力对物质的性质有着至关重要的影响。

比如,固体具有一定的形状和体积,就是因为固体分子间的距离较小,引力和斥力能够使分子保持相对固定的位置。

液体具有一定的体积,但没有固定的形状,能够流动。

这是因为液体分子间的距离比固体稍大,引力还能使液体保持一定的体积,但分子间的相对位置不那么固定,所以能够流动。

气体既没有固定的形状,也没有固定的体积,可以充满整个容器。

这是因为气体分子间的距离很大,分子间的作用力非常微弱,分子可以自由地运动。

再来看一些生活中的例子。

我们知道,水在 4 摄氏度时密度最大。

这是因为在这个温度下,水分子间的距离和作用力达到了一种特殊的平衡状态,使得水分子排列得最紧密,从而导致水的密度最大。

斥力大小与键角的关系

斥力大小与键角的关系

斥力大小与键角的关系随着科学技术的发展,物理学研究成果日益丰硕。

在分子力学方面,斥力大小与键角的关系是最为重要和基础的一篇研究论文,也是物理学研究者和化学家们研究长期以来关注且未解决的重要问题。

关于斥力大小与键角的关系的研究,在物理学和化学的研究中具有十分重要的意义。

斥力是一种由分子力学描述的离子作用力,其大小取决于键角大小。

斥力的大小和键角的大小之间存在着显著的关系,因此理解斥力大小与键角的关系是研究化学和物理学基础之一。

首先,可以通过对斥力与键角的实验研究来探究斥力大小与键角的关系。

首先,将相同的两个原子合成一个具有规定键角的化学键,然后计算斥力之间的距离,研究者可以得出不同键角的斥力大小。

另一方面,斥力的大小也可以通过对斥力的力学参数进行数学分析和计算来研究。

如果假设斥力的大小是由原子电荷、原子质量和原子间距离三者共同决定的,那么可以从给定的三个参数值计算出斥力大小。

力大小与键角的计算过程也可以在量子力学方面深入研究。

此外,还可以利用大数据分析技术,结合各种先进仪器和仪表对斥力大小和键角的关系进行研究。

由于化学键的生成受到环境因素的影响,斥力大小和键角之间也会受到这些因素的影响。

通过分析和比较大量的实验数据,可以得出不同环境条件下斥力大小与键角之间的关系,从而得出有意义的结论。

通过上述技术结合,我们可以深入地理解斥力大小与键角的关系。

首先,我们可以利用实验观察和数学计算,了解不同键角下斥力大小的变化特点,以此发现斥力大小与键角之间的关系规律。

其次,可以利用大数据分析,了解不同环境条件下斥力大小与键角的关系。

最后,我们还可以运用量子力学理论,更加全面地了解斥力大小与键角的关系及其物理原理。

以上,就是斥力大小与键角的关系的研究。

未来,随着科学技术的发展,我们期待能够继续深入探究斥力大小与键角的关系,为物理学和化学的发展做出贡献。

总之,斥力大小与键角的关系是一个十分重要和有价值的研究课题。

它不仅旨在探究基本物理原理,也有助于更好地理解物质的性质与相关性质,以及各种化学反应的运行规律。

粒子物理学中的未解之谜和挑战

粒子物理学中的未解之谜和挑战

粒子物理学中的未解之谜和挑战粒子物理学作为研究物质最基本构成及相互作用规律的学科,一直以来都充满了未解之谜和挑战。

无论是从物质的微观结构到宇宙的演化历程,粒子物理学都在不断追求理解世界的真相。

本文将介绍一些粒子物理学中的未解之谜和挑战,以及科学家们所面临的困惑和探索。

1. 暗物质的存在暗物质是一种无法直接探测到的物质,但通过引力相互作用可以被间接推断出来。

根据天文观测和宇宙学模型,暗物质是构成宇宙大部分质量的主要成分,然而其真正的性质至今仍然是未解之谜。

科学家们提出了各种暗物质的候选粒子,例如超对称粒子、弱相互作用粒子等,但迄今为止仍没有确凿的实验证据来证实这些假设。

2. 反物质的不对称根据大爆炸理论,宇宙在初始时刻应该产生了相等数量的物质和反物质。

然而现实中我们观测到的宇宙中几乎只存在物质而没有反物质,这被称为反物质的不对称问题。

科学家们正在进行一系列复杂的实验来研究反物质的性质和生成机制,但迄今为止仍未找到令人信服的解释。

3. 基本粒子的质量与耦合常数基本粒子的质量和相互作用强度是粒子物理学的基本参数,但迄今为止,科学家们无法从理论上预测这些参数的具体数值。

当前的粒子物理理论(标准模型)需要将这些参数作为实验结果输入才能与实验观测一致。

寻找基本粒子质量和耦合常数的来源,进而理解它们的本质仍然是一个巨大的挑战。

4. 强相互作用的本质强相互作用是粒子物理中最基本、最复杂的相互作用之一。

尽管我们有了量子色动力学(QCD)这一描述强相互作用的理论,但仍然有许多与之相关的现象令人困惑。

例如,强子的自旋结构和共振态的性质等都有待进一步的探索和解释。

5. 规范重整问题规范对称性是粒子物理中非常重要的概念,标准模型就是基于规范对称性建立的。

然而,在对规范场进行量子化的过程中,出现了一些数学上的困难,被称为规范重整问题。

科学家们希望能够找到一种能够解决规范重整问题的更加完善的理论,这也是当今理论粒子物理学的重要课题之一。

看量子力学的引斥力

看量子力学的引斥力

看量子力学的引斥力量子力学导致基因突变? 科学家们掌握了一些证据虎虎嗅网2020-12-1721世纪的化学家们大都同意,量子力学在化学中具有核心位置。

研究者们发现了量子力学在某些生物过程中的重要作用,尤其是解决了生物学的一个大难题——光合作用的效率。

在光合作用中,能吸收光子的光敏分子,如叶绿素叫做发色团。

发色团吸收特定波长的光子,其中一小部分光子的能量被转化为热量,也就是分子的振动,而大部分则变成了激子,也就是一种类似于粒子的能量包。

加州大学伯克利分校劳伦斯伯克利国家实验室的物理学家 Graham Fleming 如此驳斥传统模型:“经典的跳跃模型不正确也不充分,它对真实过程的描述是错误的,而且缺失了对光合作用无与伦比的效率的解释。

”1963年,诺贝尔物理学奖委员会成员、瑞典物理学家佩尔-奥洛夫·勒夫丁(Per-Olov Löwdin)在发表在 Reviews of Modern Physics 上的一篇文章中提出一种理论设想:在 DNA 复制的过程中,氢键上的质子可能处于某些量子态之中,如果这个质子靠近“台阶”错误的一边,那么 DNA 就会发生变异,而质子的这种错误可由量子隧穿实现。

具体来说,在 DNA 复制时,碱基之间的氢键断裂,可以和新的核苷酸组合。

正常情况下,碱基 A(腺嘌呤)和 T(胸腺嘧啶)结合,C(胞嘧啶)和 G(鸟嘌呤)结合。

但是,核苷酸可能因为质子隧穿而发生改变,A 就会变成 A*,T 变成 T*。

让勒夫丁感到担忧的质子的这种乱来就叫做互变异构化(tautomerization)。

别看只是头上戴了朵花,整个碱基的气质都会发生变化。

和 A 不同,A* 不愿意和正经对象 T 结合,而更容易和 G 的对象 C 结合。

而 T* 也看不上 A,更容易和 G 结合,整一个大乱炖,这就会导致突变。

结果,这些大肠杆菌出现了能够消化乳糖的突变,而这个突变的发生速度远超理论预期,也就是突变随机发生的情况。

关于斥力的介绍

关于斥力的介绍

什么是斥力
斥力,指物体之间互相排斥之力,是和引力作用相反的力。

当有了斥力后,我们可以说牛顿发现了宇宙的一半——万有引力及万有引力定律,而宇宙的另一半就是近几年被发现的万有斥力及万有斥力定律。

那到底什么是斥力呢?所谓斥力,也被称为反引力,是与引力相反的作用力指物体之间互相排斥之力。

现在科学已经证明,引力和斥力是同时存在于两个物体间,万有斥力定律指出,宇宙间的一切物体都是相互排斥的,并且两个物体间的斥力大小,跟它们相对运动的外部能量成正比,跟它们相对运动的曲线半径成反比。

2011年诺贝尔物理学奖是由美国和澳大利亚三个物理学家获得,他们获奖的原因是他们“通过观测遥远超新星发现宇宙的加速膨胀”。

这是一个石破天惊的发现,因为在宇宙大爆炸后,由于万有引力的存在,宇宙膨胀的速度应该恒定或越来越慢。

而这三位物理学家观察到的结果却与之相反。

这正是宇宙中存在着暗能量的力量,在使其膨胀速度加快。

而这个暗能量就是斥力。

也就是从2011年起,物理学界能正式接纳“暗能量”为科学概念,同时认可反引力(即斥力)为客观事实。

根据斥力定律已经有不少产品问世,比如日本技术研发的斥力改善能量片等,通过将各种火山矿石、植物精华以纳米形式组合研发而成的一种特殊的工艺制成的节能环保类产品。

该类产品已经以铂金宝品牌引入中国,相信将来根据斥力的原理会开发出越来越多的产品供广大消费者使用。

可以说斥力的发现是新产品研发的基石,我们将拭目以待。

谈谈斥力子假说

谈谈斥力子假说

谈谈“斥力子”假说庄一龙“斥力子”假说是一种新物质作用理论。

同牛顿的苹果从树上掉下来的万有引力理论相对应,这是一个可称作“苹果为什么能长到树上去的万有斥力理论”。

该理论把能量子看作实物粒子,认为:普朗克的能量子是一种具有对抗万有引力特性的斥力子,物体运动状态的改变就是由于物体吸收或释放斥力子造成的。

由于该理论引入了反引力物质粒子,突破了物理学的引力论基础的框架,所以根据“斥力子”理论,可以推出以下一系列很重要的新结论: 1,这种理论从物质量的变化和作用性质着手,在推广了的经典力学框架内,同样也推出了自然界本来就存在的,运动物体的质量、时空具有相对性效应,而原来爱因斯坦提出狭义相对论所必须的前提假设“光速不变原理”,可以从“斥力子”理论推导出来。

2,由“斥力子”理论推出的物体质量随速度变化的相对性效应如关系式(1),当物体运动速度趋向光速时,物体质量不可能趋向无穷大,而是等于静止质量的两倍。

以往的实验结论之所以对爱因斯坦狭义相对论的质速关系式有利,是由于在利用测量荷质比推算电子质量时,把电荷值看成随运动速度不变的错觉造成的,若把电荷值变化这个因素考虑在内,则修正后的实验数据将支持新的关系式。

m m vc t =⨯-022112 (1)(注:总质量m t ; 静止质量m 0 ; 速度V ; 光速c ;静止电荷值 e 0 普朗克常数h ;频率υ;波长 λ;)3,由斥力子理论的质速关系式可推导出在相对性效应状况下,物体动能的表达式有下面几种形式:E m m c mc v c m c mv h t t t t =-=--====()()02022222112112∆υ从斥力子假说推出的几个动能表达式把宏观物体、微观粒子及光子的运动统一起来了。

4,光速是一个参变常数,也是物体运动的极限速度。

在确定的惯性系内,相应的光速是个常量,与光源的方向和运动状态无关,即光速不变原理成立;对于地表面上的观测者来讲,光速大约为:C =3×10 10厘米 /秒。

关于价层电子对互斥理论教学的一些问题

关于价层电子对互斥理论教学的一些问题

关于价层电⼦对互斥理论教学的⼀些问题关于价层电⼦对互斥理论教学的⼀些问题价层电⼦对互斥理论是⼀个属于价键理论范畴,⽤来推断分⼦空间构型的结构理论。

之所以许多⼈对该理论还存在着⼀些误解或质疑,⼀⽅⾯是由于它确实是经验性的,另⼀⽅⾯则是⼈们对于该理论中⼀些概念还不够清楚的缘故。

⼀、价层电⼦对互斥理论的由来在对有机化合物的早期研究中,⼈们就曾经归纳出来过⼀个,关于有机化合物不饱和度的计算公式。

这是⼀个把有机物分⼦的结构特点与其化学组成,紧密联系起来的式⼦。

由于它竟然能把分⼦结构中的某些特点,与其化学组成间的关系,⽤⼀个相当简洁的数学关系式给描述出来。

这个公式在化学结构理论中的作⽤,⾃然也就⽆可⽐拟。

可以说,绝⼤多数分⼦结构理论的产⽣,都受到了该公式的启发,有些分⼦结构理论只不过是其简单的变形或扩展。

实际上,价层电⼦对互斥理论就直接来源于这个不饱和度计算公式。

1.⽤原⼦数来表⽰的不饱和度计算公式在⼈们对烃类物质性质与其组成间关系的研究中,发现了⼀个客观规律。

那就是,当⽤R表⽰分⼦的不饱和度(R=0为烷烃、R=1为烯烃、R=2为炔烃),⽤n表⽰分⼦中C原⼦数、⽤h表⽰其中的H原⼦数时。

会有公式,R = n + 1 - h / 2 。

当把所讨论的物质扩⼤到卤代烃、醇、杂环类化合物时,上式⾃然就不好⽤了。

⼈们注意到,原来不同种类的原⼦对于分⼦不饱和度的贡献是不同的。

为把这些原⼦的贡献表现出来,就要分别设,n为分⼦中C原⼦个数、n为卤素原⼦个数、n为N、P原⼦个数、n为O、S原⼦个数、h为氢原⼦个数。

从⽽有,R= n + 1 –(n + h - n) / 2 (1)式(1)中竟然会没有n(即O原⼦的个数)的数值。

这是由于,在这个不饱和度计算公式中,R的数值与分⼦中的O原⼦数确实没有直接关系(间接的关系当然会有,因为分⼦中O原⼦数的改变,也可能要关系到其中H原⼦数的变化)。

2.与价电⼦数有关的不饱和度计算公式式(1)虽然并不复杂,但还是涉及到了4个参数,且有的参数前要取负号、有的要取正号;有的参数值要除以2、有的却不⽤除2。

高一下化学最难的知识点

高一下化学最难的知识点

高一下化学最难的知识点化学作为一门理科学科,不可避免地会遇到一些难点。

对于高一学生来说,下学期的化学课程中,有一些知识点被普遍认为是较为困难的。

接下来,我们将针对高一下学期化学课程中最具挑战性的知识点进行探讨与分析,旨在帮助同学们更好地应对这些难点。

一、化学方程式配平方程式配平是化学课程中的一大难点,尤其是在高中化学中更为重要。

学生在面对错综复杂的方程式时,常常无从下手。

配平过程需要考虑化学方程式化学元素的种类和数量平衡,并且需要遵循一定的配平原则。

为了解决这个问题,同学们可以采取以下几个步骤:1. 识别反应物和生成物中的不平衡原子数目;2. 根据需要增加或减少原子数目,以实现反应物与生成物的数目平衡;3. 根据元素种类和数量之间的关系,确定化学式的系数。

通过反复练习和实践,大量的配平练习题,同学们可以逐渐掌握方程式配平的技巧。

二、化学键的性质与离子共有电子对斥力理论(VSEPR理论)VSEPR理论是解释和预测分子结构及分子形状的重要理论之一,但对于高中生来说难度较大。

在学习VSEPR理论时,同学们需要了解不同种类化学键的性质,并能够根据分子式预测其分子形状。

VSEPR理论中的一些关键概念包括电子对的排斥和分子中原子的立体构型。

通过学习这些概念,并结合具体的例题,同学们可以逐渐熟悉和理解VSEPR理论的应用。

三、氧化还原反应(简称氧化反应)氧化还原反应是高中化学中一个重要的内容,但对于初学者来说,很容易造成困惑。

在氧化还原反应中,同学们需要理解氧化还原反应的基本概念、规律和计算方法。

在学习氧化还原反应时,同学们可以从以下几个方面入手:1. 注意氧化数的变化规律,学会氧化数的计算;2. 掌握常见的氧化还原反应类型,如氧化、还原、置换等;3. 学习氧化还原反应的平衡方程式的配平。

通过练习大量的氧化还原反应题目,同学们可以逐渐掌握此难点,提高解题能力。

四、溶液浓度与溶解度的计算高一下学期化学课程中,同学们需要学习浓度和溶解度的相关知识,这也是一个较为困难的知识点。

分子间存在斥力的实例-概述说明以及解释

分子间存在斥力的实例-概述说明以及解释

分子间存在斥力的实例-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述分子间存在斥力是一种重要的物理现象,它主要表现为分子或原子之间的相互排斥作用。

斥力的产生来源于不同分子或原子之间的相互作用,包括电荷之间的排斥、范德华力的斥力作用以及氢键中的斥力现象等。

这种斥力对于分子结构的稳定性和物质的性质具有重要影响。

本文将针对不同类型的斥力现象展开讨论,通过具体的实例揭示分子间斥力的重要性和影响。

通过深入研究斥力的作用机制和特点,有助于我们更加深入地理解分子间相互作用的本质,为相关领域的研究和应用提供有益的参考。

1.2 文章结构本文将分为引言、正文和结论三个部分。

在引言部分,我们将对斥力的概念进行简要介绍,并说明文章的结构和目的。

在正文部分,我们将分别讨论电荷之间的斥力、分子间范德华力的斥力作用以及氢键中的斥力现象,通过具体的实例展示分子间存在斥力的情况。

最后在结论部分,将总结这些实例中斥力的作用,展望其在应用领域的潜在作用,并对文章的研究内容进行总结和展望。

通过这样的结构,希望读者能够深入了解分子间斥力的重要性和实际应用价值。

1.3 目的本文旨在探讨分子间存在斥力的实例,深入理解斥力对分子之间相互作用的影响。

通过对电荷之间的斥力、分子间范德华力的斥力作用以及氢键中的斥力现象进行分析和讨论,从而揭示斥力在分子结构和性质中的重要作用。

同时,通过本文的研究,我们希望可以揭示斥力的作用机制,为进一步深入研究分子间相互作用提供参考和指导。

通过对斥力的探讨,可以更好地理解分子间的互相排斥现象,为相关领域的研究和应用提供新的思路和方法。

2.正文2.1 电荷之间的斥力电荷之间的斥力是一种常见的分子间相互作用力。

根据库伦定律,同种电荷的电荷之间会彼此排斥,产生斥力。

这种斥力可以在许多化学反应和物质中观察到。

例如,在氧气分子中,每个氧原子都带有负电荷,由于它们之间都是负电荷,因此它们会相互排斥,产生斥力。

这种斥力导致氧气分子中的氧原子保持一定距离,保持分子的稳定性。

物理学中的世界级难题和未解之谜

物理学中的世界级难题和未解之谜

物理学中的世界级难题与未解之谜彭亚峰pengyf5@21cn2016年12月15日于北京一.世界级难题现今物理学中存在很多的问题,有些问题超级难以解决而成为世界级难题。

有的难题已经历经了三百连年;有的难题在众多科学家的尽力下也束手无策;有的难题在运算机的辅助运算下也未能破解。

划分世界级难题的依据是什么?1900年,数学家希尔伯特曾经提出了数学上的23个难题。

物理学中的世界级难题却没有像数学中的23个难题那样有着统一的标准内容。

如此就有必要提出一个划分标准。

若是一个问题存在长达百年,也确实是说大约通过了三四代人的尽力仍然未能取得解决,就能够够将该问题作为世界级难题了。

以下是作者了解到的部份物理学世界级难题。

若是您了解更多的内容,欢迎交流探讨。

No. 1万有引力的作用机制问题众所周知,牛顿于三百连年前发觉了万有引力的作用规律。

关于引力是如何产生的之问题,牛顿却未能给出答案。

20世纪初,爱因斯坦在广义相对论中成立不同的引力理论,指出引力是物质存在阻碍了空间形变的结果,物体沿弯曲空间中的“直线”运动。

广义相对论运用了引力质量与惯性质量等效这一现象与事实,却未能指出什么缘故;关于暗物质引力问题也束手无策。

广义相对论预言的“引力波”尽管已经宣称取得了实验的证明,却未指出与万有引力对称的斥力是不是存在。

爱因斯坦后半生曾致力于研究彼此作用的大统一,但未能如愿以偿。

量子理论已经提出了近一个世纪,但是量子引力理论仍然未能成立。

各类弦理论/超弦理论被以为是最有可能解决四种彼此作用的统一理论,但目前仍然未能解决理论面临的各类问题。

判定引力理论完善与否的必要条件有:(1)揭露引力的作用机制及其本质。

(2)完善引力的性质;说明引力质量与惯性质量等效的全然缘故;解决与万有引力对称的斥力是不是存在,在什么条件下存在的问题。

(3)解决力的统一问题。

(4)解决量子引力理论的成立问题。

(5)解决暗物质引力问题,明确广义相对论中“引力”的本质。

斥力的原理

斥力的原理

斥力的原理斥力是一种物理力量,它是作用在物体之间,使它们产生相互推斥的效果。

此种力是同时抵抗两个物体之间的压力,使它们保持一定的距离。

斥力是一种基本的物理力量,与引力相对应。

斥力的原理可以通过电荷的相互作用来解释。

根据库伦定律,两个带电物体之间的斥力与它们的电荷量成正比,与它们之间的距离的平方成反比。

当两个物体带有相同的电荷时,它们之间将发生排斥,产生斥力。

斥力的原理也可以通过磁场的相互作用来解释。

根据洛伦兹力定律,当一个电流通过导线产生磁场时,它将对周围的磁场产生作用力。

当两个导体中的电流方向相同时,它们之间将会发生斥力。

除了电荷和电流之外,斥力也可以在一些特殊情况下产生。

例如,当两个磁场相互作用时,它们之间也会产生斥力。

此外,两个永久磁铁的北极或南极相对时,它们会相互排斥。

斥力的原理可以通过能量的角度来理解。

当物体之间存在斥力时,它们之间的能量将增加。

物体会为了减少能量而相互远离,产生斥力。

斥力在自然界和日常生活中起着重要作用。

在原子中,带有相同电荷的电子会相互排斥,使原子保持稳定。

在分子中,带有相同或相似极性的分子也会发生斥力,保持分子的稳定。

在宏观物体中,斥力可以用于抵抗物体压缩或挤压。

斥力还具有一些实际应用。

在磁悬浮列车中,通过利用两个磁场的相互排斥产生的斥力,可以使列车悬浮在轨道上,减少摩擦阻力,提高速度。

在离子推进器中,利用带电粒子之间的排斥力,产生推力,推进航天器。

总结起来,斥力是一种物理力量,根据电荷或磁场的相互作用而产生。

斥力可以通过库伦定律或洛伦兹力定律来解释。

斥力在原子、分子和宏观物体中起着重要作用,并且具有一些实际应用。

通过研究斥力的原理,我们可以更好地理解物体之间的相互作用,推动科学技术的发展。

弦论解释吸引与排斥

弦论解释吸引与排斥

弦论解释吸引与排斥
弦论是一种物理理论,它试图解释我们所观察到的宇宙现象。

根据弦论,宇宙中的基本实体不是点粒子,而是像弦一样的振动模式。

这些弦的振动频率决定了它们的质量和其他性质。

在弦论中,吸引和排斥是与粒子的相互作用有关的重要概念。

基于量子力学原理,弦论认为粒子之间的相互作用是通过交换力子(例如引力子、光子等)来实现的。

当两个粒子之间交换力子时,它们会发生相互吸引或排斥的作用。

吸引和排斥的力量取决于粒子之间的电荷、质量和距离等因素。

例如,带有相同电荷的粒子会相互排斥,而带有相反电荷的粒子会相互吸引。

此外,质量越大的粒子之间的引力也越强。

弦论在解释吸引和排斥的现象时提供了一种全新的视角。

通过弦论,我们可以更深入地理解相互作用的本质和其背后的数学结构。

然而,弦论仍然是一个非常复杂的理论,它还有许多未解决的问题和挑战等待解决。

分子间引力和斥力的本质

分子间引力和斥力的本质

分子间引力和斥力的本质
分子间引力和斥力是物理和化学中极其重要的作用力,它们之间
的相互关系,更是决定着物质的状态。

分子间的引力的本质,是分子间的电荷斥力的结果,如同空气中
的二氧化碳分子和水分子之间的相互作用,由氢原子引力和质量反排
斥力产生。

它们在相互作用时会产生较大的吸引力,使每个分子都紧
紧依附在一起,形成相互之间的化学键,从而发挥物质的物理性质和
物化变化等作用。

而斥力则正像它的名字一样,是分子之间离得太近时发生的,表
现为彼此之间的电荷反向,越不相容,斥力越大,会产生排斥的作用,阻碍相互周围的分子的运动。

影响的粒子范围也可以不一样,比如空
气中的汽油分子和水分子,它们会产生较弱的斥力作用,比如空气中
相邻的两个水分子斥力效果更大,因为它们的电荷相反,它们也具有
液态的物理特性。

总而言之,分子间的引力和斥力既相互排斥又存在相互作用,它
们被广泛应用到物理和化学领域,是非常重要的物理作用力。

引力与斥力问题-科学网—博客

引力与斥力问题-科学网—博客

引力与斥力问题《自然杂志》19卷4期的 ‘探索物理学难题的科学意义'的 97个悬而未决的难题: 1.自然界是否存在五种以上的基本作用力?5.负引力存在吗? 1998年12月29日《科技日报》评选出世界十大科技新闻之一:宇宙中存在反引力,1998年美国《科学》杂志评选出世界十大科技突破之一:宇宙中存在反引力.谈到广义相对论时,爱因斯坦说:“这理论主要吸引人的地方在于逻辑上的完备性.从它推出的许多结论中,只要有一个被证明是错误的,它就必须被抛弃;要对它进行修改而不摧毁其整个结构,那似乎是不可能的.”笔者认为宏观世界以及宇观世界中引力与斥力的关系类似于微观世界中分子的引力与斥力的关系,也就是说具有全息现象.分子力实际上来源于多个方面,精确的计算与各分子内部结构有很大关系,会变得十分复杂.对于无极性分子,两分子间作用力可近似用以下半经验公式表示:t s r r r F μλ-=)(其中正表示排斥力,负表示牵引力;r 为两分子间距,λ、μ、s 、t 为常数,随两分子不同而不同,且s>t.这种力的特点是∙在某一个值r 0以内,分子里表现为排斥力并且随r 减小而急剧上升; ∙在r 0以外表现为牵引力,分子力逐渐增大,到某最大值后减小; ∙ 力程短,在r 约为r 0十倍时已几乎为零.由此,对无极性分子间的相互作用势能有以下几个常用曲线.一个典型且常用的模型是兰纳-琼斯势,该势能仅与两分子间距有关,具有球对称性,其函数解析式为:])(2)[()(601200rr r r E r E p p -= 其中,r 为两分子距离,E p0为分子势能的势阱(势能最低处的势能绝对值),r 0为势阱处两分子间距.E p0与r 0需要对于具体分子通过实验确定.对兰纳-琼斯势在排斥力部分简化,成为苏则朗势(Sutherland potential ),即: ⎩⎨⎧=∞-6)()(r d E p r E d r d r ≤>其中E 、d 为常数,因分子而异.满足苏则朗势的气体称为范德瓦尔斯气体,分子力又称作范德瓦尔斯力,满足范德瓦尔斯方程.对苏则朗势在引力部分再次简化,成为刚球势,即:{∞=0)(r E p d r dr ≤> d=0时,分子势能完全忽略,变为质点势,这时气体称作理想气体,满足理想气体状态方程. 北京天文台胡景耀研究员讲:“在数学,天文和物理等学科高度发展的今天,理论界无法解释的天文现象还很多”.南京大学曲钦岳院士讲:目前研究主流是采用已知的物理规律去解释新的天文观测现象,很有必要弘扬由已知的天文现象综合新的物理规律的科学方法.对于公转角速度大于或等于其绕转行星自转角速度的卫星或者逆向卫星就不一定成立,如火卫一公转周期,正在每周1毫秒的速度缩短,就无法解释.2003年2月11日,美国太空总署公告当时探测到的宇宙学参数,证明宇宙中确实存在“反引力”,因为观测结果表明许许多多的星系正在“加速远离”,而不是在引力作用下减速.美国著名的《科学》杂志也把“宇宙反重力”的发现列为二十世纪几项重大科学发现之一.在物理学上往往因为看出了表面上互不相关的现象之间有相互一致之点而加以类推,结果竟得到很重要的进展.(1)经典物理对于引力和斥力的研究牛顿在论及引力时所说:“我谈到吸引与推斥,正如有同一意义上使用加速力和运动力一样……对这些力不从物理上面而只从数学上加以考虑……把力归因于某个中心(它只不过是数学点而已).” 【1】康德(1724—1804)说:“不去钻研而满足于直接提出上帝的意志来,是一个苦恼的决断,牛顿对于斥力没有象对引力说得那么清楚,应当只用引力、斥力来说明大自然的秩序发展.”黑格尔(1770—1831)说:“‘一’的否定的自身关系就是排斥,这排斥作为多个一的建立.”黑格尔又说:牛顿“既然假定排斥为非有,对于斥力的规定也就得不到更多的结果.”马赫(1838—1916)说:吸引和排斥就是运动的根据,“当我们谈及物体的吸引和排斥时,不必想象其它更深刻的原因.”但牛顿那里没有排斥,他颇失望.康德在《宇宙发展史概论》中,用引力和斥力的观点描述天体的发展变化:构成太阳系星球的物质,在最初时都分解为基本微粒,充满整个宇宙空间.这些微粒具有促使它们相互运动的基本能力,密度较大而分散的一类微粒,凭借引力把周围密度较小的微粒聚集起来.这种情况一直继续下去,直到形成诸团块天体.在这同时,斥力使凝聚起来的团块天体发生旋转运动,并且逐渐向一个垂直于其转动轴的平面集中,最后形成行星绕太阳运行的圆盘状结构的天体系统.辩证唯物论的伟大导师恩格斯明确地指出了牛顿引力理论的缺陷,他说:“吸引和排斥就象正和负一样是不可分离的”、“只以吸引为基础的物质理论是错误的,不充分的,片面的.”现代物理学认为引力引起的引潮力则有排斥作用.地球与月亮的吸引使月亮绕地球公转,引潮力的排斥使月亮越来越远离地球(同时地球的自转越来越慢,直到其自转与月亮的公转同步,过程再逆转),不仅引起面对月亮一面的地球水层涨潮,也同时使背向月亮一面的地球水层涨潮.所以,每个天体周围的时空流形不是单纯由引力的吸引,还有引潮力的排斥,再加电磁场的排斥作用,这种排斥类似于反引力(另外,根据我的多宇宙理论,与我们的宇宙对应的反物质宇宙对我们有反引力作用),所有这些综合效果形成各个天体时空的洛希面层层叠叠,成为疏密相间的天体集团的分层结构.笔者认为引潮力的本质就是弱相互作用.恩格斯曾有过这样的表述:“一切运动都存在于吸引与排斥的交替之中.然而运动只在每一个吸引被别处的一个之相当的排斥所抵偿时,才会发生.……所以,宇宙中的一切吸引和一切排斥,一定是互相平衡的.……宇宙中一切吸引的总和等于一切排斥的总和.”.我们的天文学家所观测到的是太阳半径正在不断缩短,地球半径正在不断缩短,万有引力常数G随时间不断衰减,月球随时间再逐渐远离地球,存放于法国100多年以来国际标准1千克圆柱形砝码神秘减轻50毫克. 1986年1月6日美国人菲施巴赫等在《物理学评论快报》上发表文章,坚持认为厄阜实验已表明不同物质、不同化学结构的物体的重力加速度是不同的.更为吃惊的是,他们认为造成这种重力加速度值偏小的原因是:地球和物体之间除引力之外还存在微小的斥力,它只在两物体间距离小于200米时才表现出来.(2) 宇宙飞船的轨道异常问题科学家们发现了宇宙飞船的轨道有三种不同的异常情况:( 1 ). “先驱者10”为 1972年发射,用以探测行星际介质、木星磁层和大气,1983 年越过海王星轨道;“先驱者11”于1975年发射用于探测木星;“伽利略”号探测器于1989 年10月发射,1990 年 2 月飞越金星,1996 年历时 6 年,行程3.7 ×10公里,终于到达木星周围,2年内绕木星 11圈,对木星进行考查.“先驱者10”和“先驱者11”访问过木星和土星,两艘“旅行者号”飞船接近天王星和海王星,这四艘飞船现在都已飞抵太阳系边缘.美国反射的宇宙飞船先锋10号正在经历一种朝着太阳的神秘减速,这种力量很微弱:只相当于地球表面引力的一亿分之一,但事实证明了这种作用的持久性.而且它还在不断加大.如今先锋10号离太阳的距离是地球的80倍,比原定计划落后了40万公里,先锋11号在与航天局失去联系之前也在经历着同样的减速.先锋10号飞向金牛座,先锋11号飞向天鹰座,两者方向相反,受到的拉力都是太阳方向.美国航天局科学家对宇航器提出的减速问题对牛顿万有引力定律的质疑,科学家们排除了燃料或热量的泄露外,提出了暗物质的假说与镜物质的假说,但是他们都没有圆满解释这种现象.因此后面分析弱相互作用是引力的反作用,它与万有引力的共同作用使宇宙处于相对稳定状态,它们是矛盾的两个方面.1990年12月伽利略探测器飞掠地球时第一次发现了这一异常.当时“伽利略”距离地球大约200万千米,正以每秒8891米的速度向地球靠近.科学家们预计当“伽利略”离开地球到相当的距离的时候也应该具有相同的速度.然而,测量却发现它超速了每秒4毫米.尽管这个值非常小,但是它实实在在的就在观测数据里.观测发现,1998年1月的舒梅克近地小行星探测器也存在着加速现象.它的加速效应大约是“伽利略”的3倍,达到了每秒13.5毫米.在2005年3月的罗塞塔探测器上观测到了类似的现象,这次它的反常速度为每秒2毫米.速度测量的精确度是0 .1毫米/s .这些结果着实把科学家们给难住了.是什么为探测器注入了能量并且让它们加速的呢?为什么大行星的运动都符合牛顿引力定律呢? 这些都是新引力理论应该作出解释的.1.先驱者号轨迹反常前几年,美国航空航天局(NASA)报道先驱者10号、11号和尤利西斯号等航天器的运行轨道明显偏离根据“万有引力”计算出的轨道,他们说那些航天器受到了“神秘加速度”的牵引.这些都使科学家们不得不承认:万有引力理论可能存在问题.先驱者号轨迹反常还有一个令人不解之处,就是我们太阳系中自然存在的行星都没有发现这种反常加速度.难道“自然存在”的行星和人造的飞船的“万有引力”存在着某些不为我们所知的差异吗?或者“自然存在”的行星轨道有什么特殊之处?这不禁使人想起了原子中的电子轨道.在原子中,电子的“定态轨道”的确是一些很特殊的“轨道”,也许微观和宏观世界存在着某种还不为我们所知的相通之处.( 2 ).在火星上有3个和飞机上所使用的非常相似的无线电应答器.这些应答器分别装载在“海盗”1号着陆器、“海盗”2号着陆器以及“火星探路者”探测器上.由此美国宇航局深空探测网可以测量着陆器和地球之间的距离.在分析了大量的观测数据之后,天文学家发现天文单位正在以每世纪7米的速度增长.换句话说地球正在以这个速度离开太阳.在考虑了所有已知的相互作用之后,目前天文学家依然无法解释这一现象.( 3 ).重力异常现象相同的物体在相同纬度、相同的海拔高度的不同的地方显示的重量不同,这就是一种重力异常现象.早在1953年法国巴黎大学的科学家阿勒就发现了这样的情况,由于无法用牛顿“万有引力”和爱因斯坦的引力理论加以解释,所以一直被称为“重力异常”之谜.其实,在世界各地,有很多地理现象都可以看成是重力异常现象.美国著名的“俄勒冈旋涡”,对人体有巨大的引力;加利福尼亚的圣塔斯镇“神秘地带”,会使树木倾斜生长,游人无法直立;中国沈阳的一处称为“怪坡”的地方,上坡省力,下坡费力;中国台湾的一段河流呈现“水向高处流”的奇观……此外,登月宇航员还发现月球上的个别地区存在着“重力瘤”现象.特别是五十年代以来,一些国家的科研部门分别在四次日全食期间观测到了“重力异常”现象,这使人们不得不用怀疑的目光重新对待万有引力理论.这些引力反常现象是推翻“万有引力”的突破口.这些怪异现象有的被科学界解释为视觉误差,有的被解释为密度差别,这实在不能令人信服.(4).反重力效应反重力这一概念最先由爱因斯坦提出,他发现宇宙中恒星间的关系无法用万有引力来解释,为此,他把后半生的大部分精力都放在这方面的研究上,并且创立了广义相对论.为了能用自己的理论合理解释恒星间彼此远离现象,他曾经给宇宙方程加了一个常数,直到“宇宙大爆炸”理论的提出,他才取消了这个常数.1923年一位科学家发现充电 7万伏以上的电容器会沿正极板方向向上移动,但不明其中原理,因此没有引起科学界重视;1980年英国的一个叫约翰·西尔的人发现,把一个圆盘形的电容器(正极在中心,负极在边沿)充电至10万伏时,整个电容器会快速旋转并飞向空中,这就是一直让人莫明其妙的“悬浮盘”.——两位前辈都已经发现了反重力,他们的实验装置都是强负电场对重力产生了影响.1987年,中国四川的刘武青先生通过实验发现,电磁力对重力有影响,他于当年向中国专利局提交了名为“建立电磁力减轻物体重量概念的教具”的发明申请,他的实验结果已被许多人的重复实验所证实.其后不久,一位在芬兰坦佩雷大学就职的俄国物理学家欧仁.波德克勒特诺夫也声称自己的一项试验表明电磁力对重力有影响.与此同时,美国一位叫做雷宁(音译)的女科学家也在多家科学杂志发表论文,阐明可以通过实验证实电磁力能够影响物体重量.经过近两年的等待,位于美国阿拉巴马州(Alabama)杭茨维尔市(Huntsville)的NASA马沙尔太空飞行中心(MarshallSpaceFlightCenter)即将迎来有希望挑战万有引力定律的仪器.NASA的这个实验起源于1992年物理杂志C(PhysicaC)上俄国物理学家EvgenyPodkletnov的一篇论文.Podkletnov在论文中宣布他发现了“引力屏蔽”效应.他把引力减小了0.05-0.3%.虽然听起来不怎么样,但对于物理学界来说,却象爆炸了一颗炸弹.因为万有引力定律是现代科学最神圣的原理之一,对它的任何违背都是对现代理论框架的威胁.如果Podkletnov的实验被证实的话,那无疑会给它的发现者带来诺贝尔奖金.虽然仪器可能很复杂,但其基本的原理却是很简单的.它有一个直径6英寸、厚度转时,置于盘上的物体就开始失去重量.Podkletnov在论文中对他的发现是这样解释的:“重量的部份减小可能与低温下超导体晶体结构内存在的某种能量态有关.这种不同寻常的能量态可能改变了固体内电磁力、核力和引力间的相互作用,从而产生了引力屏蔽效应.”在Podkletnov 之后,有一些物理学家重复了他的实验,有的说成功,有的说失败.还有一些物理学家从理论上论证了“引力屏蔽效应”的可行性,也有的认为不行.虽然大多数物理学家对NASA的实验不抱乐观的态度,但NASA“突破推进物理项目” (BreakthroughPropulsionPhysicsProject)的负责人航空工程师麦克·米立斯(lis) 说,“NASA将会保持一个开放的思想.历史告诉我们,新的发现可能来自看起来最不可能的方向.”牛顿的万有引力理论完全忽视了斥力的存在,他认为物质的质量产生了引力,这种引力不仅存在于物质与物质之间,而且普遍存在于宇宙各星体之间.万有引力是一个古老的话题,也是近代物理的一个理论基石.然而从最近的研究和观测结果来看宇宙天体是受到限制的,是由拮抗重力的神秘高能量所主宰的,并非象哈勃 (Hubble)所提出的那样:大爆炸(BigBang)及以后的膨胀进而产生宇宙.附录:1999年,美国宇航局“火星气候探测者”号发现它距离火星比科学家预测的近了60英里左右.这不是因为时空关系出现了问题,而是因为在“火星气候探测者”号开发中出现了文化冲突.美宇航局科学家在计算中采用的是公制单位(如米和厘米等),但提供导航软件的洛克希德-马丁公司的工程师在研究中采用的却是英尺、英寸等英制单位.结果,由于运行轨道总不稳定,耗资8000万英镑建造的“火星气候探测者”号最终撞向火星表面报销.。

为什么有些科学家的理论会被否决?

为什么有些科学家的理论会被否决?

为什么有些科学家的理论会被否决?随着科学研究的发展,我们不断地发现新的事物、新的规律和新的现象。

在科学研究中,理论往往扮演着至关重要的角色。

然而,虽然一些理论被广泛接受并得到了实验证实,但仍有一些理论会被其他科学家所否决。

那么,为什么有些科学家的理论会被否决呢?以下是三个可能的原因。

1. 实验结果不符合理论预测科学理论通常是建立在大量实验数据的基础上的。

如果实验数据与理论预测相符,那么理论就会被认为是正确的。

然而,如果实验结果与理论预测不符,那么这个理论就会受到怀疑并可能被否决。

例如,爱因斯坦的相对论在当时被认为是违反常识的,但是多项实验证实了这个理论。

相反,光阴背景下速度不变原理原本一度被认为是正确的,但随着实验的深入,这个理论被发现与实验结果不符,最终被否决。

- 理论预测:如果光速是不变的,那么在不同速度的运动中,人们对光的观测结果应该是一样的。

- 实验结果:不符合理论预测,导致光阴背景下速度不变原理被否决。

2. 存在更好的理论科学研究是不断进步和完善的过程。

随着新的研究方法和实验数据的不断积累,人们发现了更好的理论。

如果一个理论被证明不是最好的解释,那么就可能被否决掉。

例如,牛顿力学被一直认为是石碑般的科学理论,但是随着物理学实验的深入,爱因斯坦的相对论被发现能够更好的解释实验结果。

- 牛顿力学:万有引力定律只针对两个物体的作用力。

- 爱因斯坦相对论:对于任何物体,不论质量大小,都会产生引力,从而影响另一个物体的运动。

3. 理论存在缺陷另一个原因是理论本身存在缺陷。

科学理论建立在已知的数据和知识上。

如果科学家没有获得到足够的信息或者对已有数据解释错误,那么理论就可能存在缺陷。

经过对实验数据的进一步研究和探究,这些缺陷逐渐被发现,从而导致理论被否决。

- 理论预测:动物体积越大,心脏跳动的时间周期就越长。

- 缺陷:科学家没有考虑到不同种类的动物心脏的构造发生了差异。

总结科学的发展是一个不断更新知识与思想、不断挑战旧观念的过程。

价层电子对互斥理论教学盲区与实践优化

价层电子对互斥理论教学盲区与实践优化

242Univ. Chem. 2023, 38 (11), 242–248收稿:2023-02-16;录用:2023-03-27;网络发表:2023-05-22*通讯作者,Email:**************.cn基金资助:陕西师范大学一流课程无机化学教学资源建设(2021)•师生笔谈• doi: 10.3866/PKU.DXHX202302039 价层电子对互斥理论教学盲区与实践优化刘宗怀*,何学侠,陈沛,石峰陕西师范大学材料科学与工程学院,西安 710119摘要:价层电子对互斥(VSEPR)理论是定性判断简单分子(或离子)空间构型及中心原子杂化方式的有效方法,是现代价键理论的重要组成部分。

本文针对VSEPR 理论教学中电子对相互排斥机理不易讲明,氧原子作为配位原子不提供价电子等假设难理解和VSEPR 理论与杂化轨道理论区别不清晰等教学盲区,通过明确端位原子提供价电子数的规定本质,清楚O 原子位置及成键类型对分子(或离子)结构影响和多重键对于分子(或离子)空间构型的影响以及将VSEPR 理论教学内容置于杂化轨道理论之前等教学实践优化,实现了学生对VSEPR 理论本质理解和对分子空间构型准确判断能力的提升。

关键词:价层电子对互斥理论;价层电子对;分子空间构型;无机化学;教学优化中图分类号:G64;O6The Teaching Blind Spot and Practice Optimization of Valence Shell Electron Pair Repulsion TheoryZonghuai Liu *, Xuexia He, Pei Chen, Feng ShiSchool of Materials Science and Engineering, Shaanxi Normal University, Xi’an 710119, China.Abstract: The valence shell electron pair repulsion (VSEPR) theory, an important part of the modern valence bond theory, can be used for qualitatively determining the spatial configuration of simple molecules (or ions) and the hybridization mode of central atoms. There are some blind spots in teaching the VSEPR theory, such as the unclear nature of the electron pair repulsion, the difficulty in understanding of the hypothesis that oxygen atoms do not provide valence electrons as coordination atoms, and the unclear difference between VSEPR theory and hybrid orbital theory. In the light of this, this paper shows some teaching optimization methods that improve students’ understanding of the nature of VSEPR theory and the ability to accurately judge molecular spatial configurations by clarifying the regulatory nature of valence electrons provided by coordination (terminal) atoms, the impact of oxygen atom positions and bonding types on the molecular (or ion) structures, and the effect of multiple bonds on the molecular (or ion) spatial configurations, as well as by teaching the VSEPR theory prior to the hybrid orbital theory.Key Words: Valance shell electron pair repulsion theory; Valance shell electron pair;Molecular spatial configuration; Inorganic chemistry; Teaching optimization1 引言结构与性质是人类认识和研究开发新物质的永恒主题,物质结构决定其性质,性质是结构特征的具体反映。

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“斥力子理论”的质疑
上海大学理学院贺国强
斥力子理论本质上是把物体能量粒子化,试图以此来解释整个物质世界的现象。

庄一龙教授提出的斥力子理论的主要假设是下面的两条:
1 ,客观物质世界存在着一种具有排斥特性的斥力子;
2 ,物体运动状态改变是由于吸收或释放斥力子的结果。

在这两条基本假设下,庄一龙得到了一系列惊人的结果。

这个思想是十分新颍和大胆的,为解决物质世界一系列问题提供了一条全新的途径。

但是,仔细分析斥力子理论现有的结论和推导过程,不难发现其中还存在着许多疑问。

除了没有独立的实验或观测结果可以用来判定新理论的正确与否之外,最主要的是在推导过程中自觉不自觉地应用了许多隐蔽的假设,其中有些假设将会给斥力子理论带来严重的问题。

下面就其中的某些问题进行分析。

1 。

既然斥力子被假定为一种客观存在的实体,那么必须回答斥力子与斥力子之间、斥力子和引力子(即通常的物质粒子)之间的相互关系,它们会不会相互作用?怎样相互作用?有什么条件?作用后产生什么样的结果等等。

这些问题都是基本的,当然,当一种新理论刚诞生时要求它回答所有这些基本问题是不公允的,从斥力子理论中我们至少可以得到这样的假定:斥力子与斥力子之间是相互排斥的或斥力子与斥力子之间是相互不作用的。

因为,假如斥力子与斥力子之间是相互吸引的,则必定会得出由斥力子构成的物质,不过这肯定不是反物质,否则会与正物质产生湮灭反应。

那是不是暗物质?如果是,那么认为引力物质吸收的斥力子数目最多等于引力物质量就变得没道理了。

斥力子之间的作用也许还可以对付得过去,但是斥力子与引力子之间的关系可能会引起麻烦,如果它们之间是吸引的,则引力物质在斥力子海洋中运动时会自动吸收斥力子,这样物体的动能会自动增加,这与物理学的一系列观测与实验相悖。

如果是排斥的,那又怎样能使引力物质获得斥力子而提高动能呢?这似乎是个两难局面。

另外在处理引力子物质和一个引力物质与斥力子的关系时,客观世界满足线性叠加原理,而在处理一个含有斥力子的引力物质与另一个引力物质的关系时显然不满足叠加原理,这在思维的统一性上似乎也是一个问题。

2。

斥力子理论认为斥力子有质能当量公式 A=h0/m斥力子=C·C (h0、m斥力子是每个斥力子的能量和质量,C是某个惯性系中的光速),由于新理论认为在不同惯性系中光速可以不同,
从而会得到斥力子的质能当量公式不是绝对的,而是相对的。

这又会得出在不同的惯性系中斥力子的质量和能量都是不同的,并且比值不是与C成正比,而是同C·C成正比,这种非线性的关系式也许会出现新问题。

3。

斥力子理论认为一个物体只要吸收足够多的斥力子,它的速度就可达到光速。

因此我们可以假设一个有一定体积的物体沿某一方向运动时,由于某种机制能不断获得斥力子,以致达到光速,这样就变成了一个“光面”(由于在运动方向的尺度收缩为零),这样的结论会可信吗?所以必须设想运动的物体体积很小,只有象微观粒子那样小的物体才能加速到光速。

或者必须假定物体在达到高速运动时,由于内部引力减少会发生分裂形成微粒。

4。

在斥力子理论的推导中有一个非常重要的推论:光在任何一个惯性系中的速度都是恒定的,它与发光体的速度无关;但是在不同的惯性系中光速是可以不同的。

设惯性系X中的光速为C,惯性系X1相对于X作速度为v的运动,则斥力子理论给出X1中的光速为
C1 = C0·(1-(V·V)/(2C·C-V·V))
这得出当 V > 0 时,C1 < C ,即不可能存在比C大的惯性系,这个结果显然不会正确,这里不分析问题出在哪里?只考虑这样问题,若光速在任一惯性系中恒定会推导出什么结果。

令 C=ψ(c , v )其中c 的定义域为 [ 0 ,C极大] , v的定义域为[0 ,C ]
如果相对性原理成立,即物理定律在相互作匀速直线运动的惯性系中是一样的,则得出光速在任一惯性系中都相同,这样势必导出爱因斯坦的狭义相对论。

如果相对性原理不成立,即存在一个绝对静止的参照系X,则光速在X中必取最大值C极大,此时在X中的光速为
C =φ(v)=ψ(C极大 ,v)
若接受绝对静止空间的观念倒也可能解决2。

中的疑问,问题是这可能会引出新的矛盾,要知道长期以来所有的物理定理和解释都是建立在相对性原理之上的。

另外,若存在绝对静止空间,此空间的特征又是什么呢?特别其中的光速C极大=?,又如何用观测或实验的方法来验证?总之,斥力子理论若要获得成功,还有许多关键性的困难需要克服。

(选自《华东科技》杂志1999年第8期作者为上海大学理学院数学系副主任、计算物理学会理事、教授)。

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