大燕文学

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第17部分（第2页）

说，在图上表示出的每一个弥散的量子运动状态，只能够被一个

电子所“占据”。事实上，每一个电子除了沿着它的轨道围绕原

子核运动以外，还要绕着它自己的轴自转（自旋），就像地球除

了绕太阳作轨道运动外，还要绕着南北极轴自转那样。因此，如

果两个电子自旋的方向不同，那么，它们沿着同一个轨道围绕原

子核运动，就根本不会让泡利博士感到为难了。目前对电子自旋

的研究表明，电子围绕自己的轴旋转的速度永远是相同的，并且，

电子自旋轴的方向必定永远与轨道平面相垂直。这样，电子就只

能够有两个不同的自旋方向，我们可以用“顺时针方向”和“逆

时针方向”来代表它们。

这样一来，泡利原理在用于原子的量子态时，可以改变成下

面的说法：“占据”每一个量子运动状态的电子不能多于两个，

并且，这两个电子的自旋方向必须相反。因此，当我们沿着元素

的天然序列向电子数越来越多的原子推进时，我们就会发现，不

同的量子运动状态一个个被电子逐步充填，原子的直径也不断随

之增大。

在这方面还必须指出，从电子结合强度的角度来看，我们可

以把原子中电子的不同量子态归并成结合能大致相同的几组分立

的量子态（或者称为电子壳层）。当顺着元素的天然序列推进时，

这些量子态总是一组充填满以后，才接着充填另一组，并且，由

于电子顺序充填各个电子壳层的结果，各种原子的性质也周期性

地改变。这就解释了俄国化学家门捷列夫靠经验发现的元素周期

性，这种周期性现在是大家都已经非常熟悉的了。

１２　在原子核内部

汤普金斯先生出席的下一个演讲会，是专门介绍原子核的内

部结构的。现在教授开始演讲了。

女士们，先生们：

我们在越来越深入地发掘物质的结构时，现在应该用我们智

力上的眼睛，试一试观察原子核的内部了。原子核的内部是只占

原子本身总体积几亿分之一的神秘区域；尽管这个新的研究领域

的尺寸小得难以置信，但我们将发现，它具有了非常巨大的活动

性。事实上，原子核毕竟是原子的心脏，虽然它的体积只占原子

总体积的10…15，但它却大约占有原子总质量的99。97％。

在从原子那个密度稀薄的电子云进入原子核区域时，我们马

上会因为其中粒子极端拥挤的状态而感到惊奇。平均说来，在原

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