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原子是由相同的簡單成分構成,但為什麼由原子組成的世界如此不同?

科學家沃爾夫岡泡利是繼波爾後的新星,他接受波爾離奇的量子躍遷模式(電子能瞬間從一層躍遷到另外一層),同時把它發展成整個科學界最重要的概念,他的理論被起了個缺乏想像力的名稱:不相容原理,或許應該有一個更好的名稱:上帝最嚴守的秘密,因為他能解釋宇宙中廣泛存在的各種變化。

泡利的理論嘗試解釋這樣的問題:任何原子都是由相同的簡單成分構成,但為什麼在我們看來會有著如此大的不同外表呢?為什麼會有如此豐富多樣的色彩,質地和化學性質呢?

比如說黃金和汞,兩種完全不同的元素,黃金是固體,汞是液體。黃金化學性質穩定,而汞有劇毒,但它們的差異只是一個電子,每個金原子擁有79個電子,而汞原子擁有80個電子,那麼為什麼一個小小的電子會導致如此巨大的不同呢?

波爾曾提出過類似高樓的多層原子結構,原子核在底層,而電子在上面一次填著各個樓層,泡利憑空又提出了一條新的量子法則,他提出還有一個自然存在的量子法則,即每個樓層最多只能容納一定數量的電子,因此,如果我們想要給某個原子再增加一個電子,它就會去檢查其最高層是否有空缺,如果該層已經滿了,原子會為電子再添加更高的一層,通過這種方式,一個單一的電子會導致原子的外形發生根本的變化,同時這種外形的變化又反過來影響原子自身的表現以及與其他原子結合時的性質。

因此,泡利的原理就是整個現代生物學,化學等學科的真正的基礎,他的不相容原理是波爾量子力學的一個重大突破,他首次為我們解釋了我們身邊的各種難以置信的變化的原因,是對愛因斯坦所維護的經典物理學的再次沉重一擊,和量子躍遷一樣,是原子物理中奇怪的法則。泡利沒有解釋為什麼會有那些法則,他只是說那些法則是存在的!!!


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