元素周期表年话元素与周期（一）

                        ——从基本物质假设到核子  

       元素具有周期性，150年前人们就已经认识到了，1869年门捷列夫做出了一副含有63个元素的周期表，随着时间的推移，元素周期表得到了逐渐的完善。

        图1.1969年苏联发行的纪念邮票，本图为姚远个人收藏邮票的扫描文件。

       现在几乎没有人质疑元素具有周期性，但元素的周期性来自哪里呢？来自由内而外的空间结构？还是量子数量子方程？还是其它？

      原子内带正电的质子集中于一个很小的核，带负电的电子分布于核外，中性原子它的核外电子数等于核内的质子数，原子序数Z也来自它们的数量。原子中Z个电子在核外怎样分布是物理学界、化学界都感兴趣的问题。泡利不相容原理是微观粒子运动的基本规律之一，它指出：在费米子组成的系统中，不能有两个或两个以上的粒子处于完全相同的状态。在此基础上发展起来的壳层理论，认为原子内的电子可处于各种可能的定态，电子的运动状态由主量子数n、角量子数l、磁量子数m、自旋磁量子数ms这4个量子数描述。

       四个量子数能完全确定电子的分布吗？通过长期微观结构的模拟，我们逐渐产生了怀疑，并逐渐认识到电子的空间分布与核内质子的空间分布具有紧密的关系。从空间几何的角度分析，原子中的电子与质子在空间上互相对应。用这种方式形成的原子可以继续分析分子，这些原子可以自然地形成经典、常见的分子，原子间的结合规律也简单统一。

       既然来自原子核中的质子，那么原子核中的质子与中子是怎样的呢？是否都是人们所认为的球球呢？不是！一定不是！关于关于这方面的认识，我们已经于2010年发表在《前沿科学》上^[1]。那么我们就先简单介绍一下核子及物质系统的认识。

       图2.时间-空间单元以及它的高能状态，电子、质子、中子的内部结构，质子系统与中子系统。

      我们首先假设了宇宙中存在基本物质，基本物质最简易的组合就是时间-空间单元（Time-space uint ，在2010年的论文中简称之为时空元^[1]），即由一个正的基本物质与一个负的基本物质所形成的偶极子组合^[1]。并认为只有它占据虚空形成物理空间之后，时间、空间才拥有了最基本的单位，物质系统以它为基础才得以形成，系统间才有了电磁相互作用。如图1所示。因为它是偶极子，不显电性，并且又无处不在，所以无法凸显自己的存在，实验无法直接测量到它。

       基本物质也形成了其他组合，一些成为了物质系统的内部结构物质，比如质子、电子的内部结构，如图2所示，质子的内部结构由11个基本物质构成，与时间-空间单元相互作用可以形成周而复始的环形运动，时间-空间单元按照运动状态（动能）从高到低的顺序，逐渐分布在它的外围，质子的空间一直向外延展，因此，质子是环形无界的物质系统。

       同时内部电荷的影响也一直向外延伸，虽逐渐衰减，但没有绝对的边界，仅有相对的边界。粒子（物质系统）在这个模型中是非定域的，也就是说物质系统的概念只是一个相对概念，宇宙之内不存在孤立的、绝对意义上的物质系统。

       质子的空间结构是环形，并且是一个动态的环形，在我们的模型结构中是一个非常重要的概念。它和球形的中子组成了对称平衡的原子核空间结构，用这种方式形成的结构可以解释所有核素的稳定性。

       状态的延续自然形成有形无边的核子，有形无边的物质系统才能向外逐渐延续，形成各层级的物质系统，从小的物质系统形成大的物质系统，从核子到原子核，再到原子，再到分子、大分子等等。有形无边的核子相互作用形成了原子核的空间结构，同时也就形成了整个原子的空间结构，电子进入与它空间状态相反的区域，当原子核中的每个质子都有电子与它对应的时候，就形成了原子。

       每个元素原子中的原子核结构如何？为何空间分布有周期性？怎样才能形成稳定的同位素？与质子对应电子云有何特征？接下来，我们将按照元素序数逐个分析，每个元素的原子都从三个方面介绍，一、内原子核的空间结构。二、原子外围的空间结构。三、电子云的特点及变化。

      多谢阅读！我们将尽力做好！期待您宝贵的意见与建议！

                                                               元中科技理论组

[1]姚远.统一论的物质基础[J]，前沿科学（季刊），2010.(16):66-78