热的本质是什么

提要：用实验证明了流传了一百年的金属中靠自由电子传热的理论是臆造的。通过火光综合实验，说明核外电子的运动是随温度有规律地变化的，温度=核外电子的速率。

关键词：   核外电子      速率       温度    规律

热是最普遍的自然现象，是物理学的一个专门分支，热的本质究竟是什么？今天的热力学仍然沿袭百年前的理论：“热现象是大量分子无规则振动的表现”，写在教科书并制造了“焓”“熵”这样貌似高深又不能自圆其说的新名词。

热是怎么传递的？教科书说：“金属是由其内部自由电子传热导电”。在此，我们只是做几个简单的实验，请大家关注实验细节，然后思考热究竟是什么。

【实验1】金属是能够传热导电，但传热缓慢导电神速。

拿一根40厘米长的铁丝在炉火上烧，几分钟后前端烧红了，烧了20分钟，我还能拿着它；但我不敢拿这根铁丝去插入电源的插孔里，因为不到0.0001秒，电就能传导到人。“自由电子”的作用为何同时快如闪电、又慢如蜗牛? 传热与导电的速度相差数亿倍！一百年来学者们对此都没有解释。

因为“热现象是大量分子无规则振”，那么“自由电子传热”也就是自由移动的电子造成了大量分子无规则振动。物理学的教授一百年都是这么讲述，怎么就没有人来认真考察这个理论？

我们就以传热较好的铜为例来再现这个过程：大家知道，一个质子的质量是电子的1800倍，铜的原子量是63.55，“铜分子”的质量是电子的228780倍。如果电子是颗黄豆，铜分子则是一个几百斤的大石磨。按热力学理论，是电子的运动传递造成了分子的振动——扔几颗黄豆，打得石磨晃悠振动，可能吗？这“自由电子传热”的天方夜谭的理论，在教科书上忽悠了一百年。

【实验2】中国古代哲人就有用汝之矛刺汝之盾的妙思，于是就效法古人，让矛和盾同时上场。设计了个简单的实验，让金属在传热的同时导电。

在普通直流电路中（如电池点亮小电珠），串接一根烧热的铜棒（长80,直径8mm。约400 C°）。通电2分钟，电子在线路中、在高温的铜棒中穿行了几万个循环，如果电子传热，就应该把铜棒的热均匀地传递到电路（导线、电池）各处。然而事实是，电路各处的温度仍然如初。

【实验3】我们前些年电脑及电视使用的显像管，其荧光屏上的图像是电子的打击产生的，电子来自温度大于800 C°的阴极。一天下来，至少有万亿个电子打在屏上，若电子传热，此时的荧光屏至少也有个100 C°,不烫手起码也是个热的，然而这种现象从来没有发生。

今天的物理学对热的解读存在了太多荒唐和谬误，因为不关心细节，对电子的特性茫然不知、连最基本的物质的“热”的本质究竟是什么都没有弄清楚。热不是“分子无规则振”而是核外电子运转的速度，电子的运动与热密切相关，我们再用实验来看核外电子与热的关联。

【实验4】我们把一根铁丝插入燃烧着的炉火中，铁丝的一端被烧红、发亮，拿出炉的铁丝光色黄亮，随着温度逐渐降低，铁丝的发光逐渐由亮黄变橙、变红、变暗红，最后火光熄灭，尚有余热，这说明铁丝还在辐射红外光波。

[分析]  人们已经知道，物质发出的光，实际上是电磁波。温度升高，电磁波的频率从微波、红外波、到可见光——赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫……由低到高。将以上几项物理现象联系起来，加以归纳，我们就可以得到下表：

从列表中我们不难看出，温度由低到高，光波的频率也由低到高，其火光颜色由暗变亮。物质的温度与其发光频率有着准确的对应（正比）关系，这不是巧合，而是存在必然的、稳固的因果联系。那么，因是什么，是谁、以何种方式在颜色（频率）与温度之间建立着这种紧密的联系？

现代研究表明：物质的热发光是电子跃迁时所发出的电磁波辐射，火光是由运转着的电子跃迁所发出的，这不同颜色的光是由不同速率电子跃迁的结果。这是大自然在昭示我们：物质温度高-核外电子速率高-跃迁时发出高频光波；反之，温度降低时电子速率下降，跃迁发出光波的频率随之下降。核外电子的运转速率随温度有规律地变化，这是一个被当今物理忽略的重要细节。

除铁丝等金属外，玻璃、石头等非金属、化合物、混合物也同样都能烧红发光，都具有上述实验特征，说明核外电子随温度规律运动是物质的普遍属性。

【实验5】  与上述简易的实验不同，以下是一个高、精、尖的实验。

华裔科学家朱棣文在“激光冷却捕获气体原子”实验方面做出了杰出贡献，获得了1997年诺贝尔物理学奖。为人们认识物质世界打开了一扇新大门。

激光冷却实验中，设备、仪器虽然复杂，但作用的双方却很简单——激光、钠气体（Na2）。激光是一种方向性好、平行、相干的单色光，是发散角度小、相位稳定、频率稳定的电磁波。

实验概况：把3台二极管激光器分别从Ｘ轴、Ｙ轴、Ｚ轴三维方向对准真空的石英管，然后向石英管内通入钠蒸气，激光器调频对准蒸气照射。

激光冷却原子的原理是：一定温度的钠蒸汽的核外电子以稳定的速率运转着并且伴生着速率稳定的电磁波（伴生，见我的博文2、电子运动时伴生着电磁波）。激光的光波与钠气体核外电子伴生的电磁波发生干涉，通过调频，使核外电子的运转停顿。

实验所囚禁的实际上是核外电子，使之在原地振动、绕核运动的速度接近零，分子温度也就冷却而接近零，于是就形成了激光对钠原子的冷却。

激光冷却实验已经把钠冷却到1μＫ。怎样测得如此低温？用的是飞行时间法（TOF），测量的是原子的初始速度，由速度分布可推出原子初始温度。即：用气体运动的速度推测其温度。

这种测量与以上“温度—速度”思路一致：温度高——气体的价电子速率快，气体分子运动速度就快；反之，温度低——核外电子速率慢，气体分子运动速度就慢；温度接近0 K——“钠气体”的价电子的速率接近0（在原地振动）。此时的钠已经不是钠气体（Na2），形成两两分散的原子，纷纷往下掉。

[结论]  自然的火光启示我们：物质的核外电子的运转速率随着温度变化，跃迁时所辐射的电磁波频率亦随之变化，是核外电子随着温度规律运转从而在发光颜色与温度之间建立着这种紧密的联系。这是大自然在昭示我们：物质内核外电子运转速率与跃迁频率是整齐一致的，是极有规律的。

温度高——核外电子速率高；温度低——核外电子速率降低。

核外电子运动的速率是热（温度）的载体、也是能量的载体。

在此，细心读者应该理解到，热是整个原子才有的表现、原子整体才是热的载体。即有原子核、有绕核电子运转的速率才有热。即自然界没有热电子、冷电子。那些“金属是由其内部自由电子传热”的理论是一个百年错误。

[反思]     受到电子云理论引导，测不准原理更强化了电子运动的不可知论，建立了思想囹圄，强迫划界了科研禁区。无人敢把温度与电子的规律运动进行逻辑联系。

关注物质核外电子的运转规律、跟踪电子速率随着温度变化，大家将会看到：物质的构成、物质的相变、磁性物质的居里点、记忆合金、超导、超流等当代物理不能解释的自然之谜都将迎刃而解，凡是与温度相关的物质现象都是核外电子规律运转的结果。