原子核能是原子核内部的带电粒子间的势能，由于相吸和相斥的带电粒子在原子核尺度上组成相对稳定的结构中所蕴含的势能是原子的价电子间的

量子级别，或辐射级别，而不是库伦或牛顿级别的运动

电子排布
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電子排佈，即電子組態，也即電子構型，是指電子在原子、分子或其他物理結構中的每一層電子層上的排序及排列形態。

正如其他基本粒子，電子遵從量子物理學，而不是一般的經典物理學；電子也因此有波粒二象性。而且，根據量子物理學中的《哥本哈根詮釋》，任一特定電子的確實位置是不會知道的(軌域及軌跡放到一旁不計)，直至偵測活動進行使電子比偵測到。在空間中，該測量將會檢測的電子在某一特定點的概率，和在這一點上的波函數的絕對值的平方成正比。

電子能夠由發射或吸收一個量子的能量從一個能級移到另一個能級，其形式是一個光子。由於泡利不相容原理，沒有兩個以上的電子可以存在於某個原子軌域(軌域不等於電子層)；因此，一個電子只可跨越到另有空缺位置的軌域。

知道不同的原子的電子構型有助了解元素週期表中的元素的結構。這個概念也有用於描述約束原子的多個化學鍵。在散裝物料的研究中這一理念可以說明激光器和半導體的奇特性能。

[编辑] 原子轨道的种类
主条目：原子轨道
作为薛定谔方程的解，原子轨道的种类取决于主量子数(n)、角量子数(l)和磁量子数(ml)。其中，主量子数就相当于电子层，角量子数相当于亚层，而磁量子数决定了原子轨道的伸展方向。另外，每个原子轨道里都可以填充两个电子，所以对于电子，需要再加一个自旋量子数(ms)，一共四个量子数。

n可以取任意正整数。在n取一定值时，l可以取小于n的自然数，ml可以取±l。不论什么轨道，ms都只能取±1/2，两个电子自旋相反。因此，s轨道（l=0）上只能填充2个电子，p轨道（l=1）上能填充6个，一个轨道填充的电子数为4l+2。

具有角量子数0、1、2、3的轨道分别叫做s轨道、p轨道、d轨道、f轨道。之后的轨道名称，按字母顺序排列，如l=4时叫g轨道。

[编辑] 排布的規則
電子的排布遵循以下三個規則：

構造原理
整個體系的能量越低越好。一般來說，新填入的電子都是填在能量最低的空軌道上的。

洪特規則
電子盡可能的佔據不同軌道，自旋方向相同。

泡利不相容原理
在同一體系中，沒有兩個電子的四個量子數是完全相同的。

同一亞層中的各個軌道是簡並的，所以電子一般都是先填滿能量較低的亞層，再填能量稍高一點的亞層。各亞層之間有能級交錯現象：

1s
2s 2p
3s 3p
4s 3d 4p
5s 4d 5p
6s 4f 5d 6p
7s 5f 6d 7p
8s 5g 6f 7d 8p
...
有幾個原子的排布不完全遵守上面的規則，如：

Cr：[ Ar ]3d54s1
這是因為同一亞層中，全充滿、半充滿、全空的狀態是最穩定的。這種方式的整體能量比3d44s2要低，因為所有亞層均處於穩定狀態。

排布示例
以鉻為例：

鉻原子核外有24個電子，可以填滿1s至4s所有的軌道，還剩餘4個填入3d軌道：
1s22s22p63s23p64s23d4
由於半充滿更穩定，排布發生變化：
1s22s22p63s23p64s13d5
除了6個價電子之外，其餘的電子一般不發生化學反應，於是簡寫為：
[Ar]4s13d5
這裏，具有氬的電子構型的那18個電子稱為“原子實”。一般把主量子數小的寫在前面：
[Ar]3d54s1
[编辑] 电子构型对性质的影响
主条目：元素周期律
电子的排布情况，即电子构型，是元素性质的决定性因素。

为了达到全充满、半充满、全空的稳定状态，不同的原子选择不同的方式。具有同样价电子构型的原子，理论上得或失电子的趋势是相同的，这就是同一族元素性质相近的原因；同一族元素中，由于周期越高，价电子的能量就越高，就越容易失去。

元素周期表中的区块是根据价电子构型的显著区别划分的。不同区的元素性质差别同样显著：如s区元素只能形成简单的离子，而d区的过渡金属可以形成配合物。



[打印]4.3.2 从电磁工程的感性材料到多层时空框架的探索
4.3.2 从电磁工程的感性材料到多层时空框架的探索
为了更加深入的讨论电磁场的非齐次问题的求解，我们还是要回到时间和空间的共同的形式参量的方程式上来，这实际上也就是爱因斯坦所说的“时空连续区”上来。两个对于旋度的一阶偏微分方程可以合并成二阶的双旋度方程的形式，因为一阶的旋度运算不是自共轭算符，在求逆过程中容易出现不明确性。这就回到上面的(11)式：
这两个矢量偏微分方程中，虽然用了一个共同的矢量E的形式，但是作用在它们上面的算子却是完全不同的。一个既有空间的二阶偏微分又有时间的二阶偏微分；而另一个只有空间的偏微分，而与时间的关系只是初等数学的关系。从两边的源函数的性质来看也是完全不一样的。上面一个方程与电子的运动有关，而下一个方程同样只与电荷分布有关，即与带电粒子的运动性质无关。后面这一场所表达的力性质就是我们所熟悉的牛顿的保守力的性质。在电磁理论中我们把它称为无旋场，只是一种习惯的叫法而已，其实质就是牛顿的保守场。这个保守场的基本性质就是场的“瞬时性”，场只决定于实物的空间位置的分布，而与其运动无关。以后我们可以看到这个方程的形式同样还需要改变，因为散度运算符同样不是一个自共轭算符，那样的运算符只在正向运算时有明确性，而逆向的分析过程中没有明确性。我们说那个力与牛顿的力的性质相同也只是说数学性质相同，而不是说是同一个力，因为这个力所引起的原因不同，牛顿力是由质量所引起的，而库仑力是由电荷所引起的。此外它们在运动过程中的惯性性质也不同，牛顿理论中把引力质量与惯性质量看成是同一个量，那只是因为在引力常数中考虑了它们之间的比例关系，在电磁理论中为了要用电荷来表达同样的惯性性质，就还需要再引入一个比例常数，这个比例常数就是荷质比h。
当我们从这个方程入手来建立电磁物质的存在和运动规律的时候，实际上并不是把这个方程式，看成是哪个天才人物所想出来的公式，也不是与那个实验直接相联系的事实，同样也不是那个数学体系下的数学方程式。它是从人类思维和实践发展中不断发展着的一个数学形式，包含了整个20世纪的工程实践和数学理论发展的积累，而且更重要的是，我们并不是把它看成一个凝固的形式，而同样只是人类实践和思维能力发展过程中的一个暂时的形式。我们只是把它作为一个新的出发点，为什么要拿它作为新的出发点呢？因为它包含了更多的从实践中所得到的感性材料，也具有与现代数学发展所得到的合理的演绎性质。那个方程组中仍有不确定的因素，我们不是依靠某一特殊的假定来使其具有明确性，而是现代数学形式的“可发展性”和实践结果的不断比较中的更加合理关系的追求中，来进一步完善那个方程式的分析的性质，以得到一种更加合理的数理逻辑关系。数学，特别是算子和映射的现代数学，在这里也不再是一个凝固的形式，而仅仅只是人类思维发展中的“新理念”，这个新理念的根本的性质就是：已有的逻辑体系中的前提已经反映不了新的更加复杂的大自然的物质运动规律。那个旧的体系就是牛顿的体系，新的体系就是带电粒子的体系，牛顿的体系中实体物质的存在形式是可以在与运动无关的“局域空间”中描述的，以后我们可以把那种于运动无关的“局域空间”中的描述方法称为“准静态”的描述方法，也可以证明所有的准静态得力的描述方法是牛顿理论中的力的“保守性”的物理实在基础。
在新的带电物质的物质运动体系中，存在着更加复杂的物质存在和运动形式。它的复杂性就表示在那个描述所有物质世界的“共同舞台”的时间和空间的逻辑关系上。这种复杂的时间和空间的逻辑关系必然导致逻辑体系形式的发展：我们不可能把时间、空间、质量、场量那样一些物质运动不同层次下的理念，同等地方在一个逻辑框架的层次上来进行统一的描述，这就是爱因斯坦晚年所看到的相对论的必须被替代性的根本原因，也是希尔拜特提出的分层次的分析的合理的逻辑内涵。
就像我们在前面讨论算子和映射中所指出的：时间和空间是组成函数的逻辑前提，而那个函数实际上又成为下一个层次上进行分析的“前提”，为了对那些函数进行分析，我们还必须把边界条件和方程式结合在一起来提供那种被看作是“元素”的函数的性质，这个层次上的“元素”在电磁物质体系中就应该有两个，除了和运动的惯性保持同样性质的“电荷量”外，还必须有一个独立于电荷量的“电场量”。我们还可以通过运动方程中的惯性的定义来建立带电物质的电荷量和牛顿物质的质量之间的联系，那就是需要一个反映逻辑关系的比例常数——“菏质比”。“场量”在牛顿理论体系中可以看作是不独立的，因为它满足牛顿框架下的能量守恒关系，场量可以通过力用质量、时间和空间来表示。现在场量被分成了两类：一类是独立于运动过程的保守场，另一类是与运动过程不可分离的电磁波的场。这两类场有完全不同的物质运动性质，所以场就具有了与实体物质的质量相分离的独立的属性，再也不可能完全地通过能量守恒关系用质量、时间和空间这三个“逻辑基元”来表示了。场量有两类：一类是与牛顿物理体系具有同样数学性质的“保守场”，另一类是与物质运动不可分离的“电磁波的场”。为了在数字形式上建立两类场的联系，我们依然需要能量的概念，那是一个必须用两类不同的实体物质运动形式相联系的“场量”来表示的复杂的关系式，牛顿的“位能”、“热能”和“温度”的概念就成了不存在电磁波的理想条件下的具有特殊性的物理实验中的测试量，它们与逻辑基元的关系在一般情况下也会变得更加复杂了。但是只要回到不考虑“波”存在的理想条件下，牛顿的那些关系就依然适用了。只有具体地搞清楚“有限论域”和新旧逻辑体系之间的关系，我们才能够建立起既有发展性又有继承性的新、旧理论体系之间的真正的逻辑联系。
现代物理学家总是用他们的理论是普遍的理论，而牛顿理论是他们理论的一种近似形式，来表示微观、宏观和宇观时间之间的关系。这虽然是可以理解的，在那个时代需要打破的牛顿的逻辑框架，而又没有能力来认识清楚新、旧逻辑体系之间的发展和继承性的内容。所以那种把相对论或量子理论称为比牛顿理论更加普遍的理论，只能反映他们打破牛顿框架的良好的愿望，而不能表示在他们所给出的具体的方程式中。相对论打破了牛顿关于时间和空间理念的相互分离性，在表示电磁波的物质运动规律中时间和空间是必须有联系的，量子力学打破了牛顿的无结构的物质模型，那些概念都是我们所必须继承的。没有那些概念，想把物理学重新回到牛顿理论的框架是不会产生任何进步的结果的。但是相对论和量子力学的那些脱离了自然科学发展的感性材料所作出来的猜想都是没有意义的，它们只会搞乱人们的正常思维：E=mc2只是毫无意义的猜想，我们需要搞清楚的是保守的和辐射的两类场能之间的各种复杂的或者说更加丰富的相互作用关系，正是那种相互作用关系组成了物质结构的既永远运动又存在相对稳定的关系和各个层次上的极其复杂的“势能”形式：牛顿的位能、价电子的势能、内部电子的势能以及原子核内部的带电粒子间的势能。在搞清楚那些复杂关系以前，谁也无法说出质量与能量的关系——原子核能是原子核内部的带电粒子间的势能，由于相吸和相斥的带电粒子在原子核尺度上组成相对稳定的结构中所蕴含的势能是原子的价电子间的势能所无法比拟的，所以原子核的结构的改变会产生比化学能大得多的能量，这和质量与能量的转换实在说不出有什么关系，在连最简单的氢原子结构的稳定性的力学关系还搞不清楚的时候，怎么有可能去搞清楚质量和能量的相互转换呢？当然我们把与保守力相联系的“质量”和与所有的力都有关系的“场量”看作是研究带电物质运动规律的有限论域中的两个基本的逻辑基元，也仅仅是为了人类思维发展的继承性——只要看一看现代物理把人类思维与牛顿的理论体系、进一步与欧几里德的空间理念和中国更加古老的时间理念割断了关系，现代物理学家们给普通公众建立了一个多么混乱、多么愚昧的思维模式，我们就应该看到建立那样的自然哲学的数学原理，对于今天的世界和人类是多么的迫切了。
世界和人类在那个荒唐的思维逻辑的影响下正在多么可怕的愚昧和邪恶中挣扎，我们还给人类思维一个与人类上百万年的历史积累的“原初理念”，与人类历史积累的“普世价值”，既有发展性又有继承性的，人人可以感受其合理性的思维体系总是对于人类有好处的。少数人的“直觉”、“顿悟”、“约定”和“猜想”本来是发展人类思维的一个方面，虽然并不是根本的和主要的方面。它在一定的历史时期中是没有坏处的。但是像现在那样，那些个人的、或个别群体力图把他们的错误的思维模式强加给了整个世界，使世界成了没有“原初理念”或“普世价值”约束的，以“个人原始欲望”为动力的，追求金钱的赌徒们的世界——一切都为了出名，那些出了名的赌徒，一个“动作”、一个“姿态”、一次“豪赌”，所产生的“价值”远远超过了一个普通劳动者一辈子辛勤劳动的价值。而人类所赖以生存的一切实际上又都是那些普通劳动者所创造出来的，那些所谓的“精英”他们所拥有的只是把劳动者所创造的价值，成百倍地增大并重新分配的规则。这一切看起来又都是公正的，它们都是公平竞争中胜利者。所以人类到了必须思考那个公平的规则背后的逻辑的时候了。那个“规则”如果只能使人类越来越愚昧，那就更要认真地思考了，现在是不是已经到了那样的时候了。
我们这样说，丝毫没有把当前社会的问题归诸于理论物理学家的意思。就像第一卷中我们在引用库帕的书中对于地心说和地动说的争论中所说的话一样：有时候为了引起人们的关注总会把问题提得稍微尖锐些，实际上并没有伽利略在斜塔上扔下两个大小不同的的铁球的实验，亚里斯多德也没有反对过地动说或日心说，哪个是代还没有产生那样学说的条件。至于基督教的宗教裁判所对于布鲁诺和伽利略的惩罚也只是人类历史发展过程中的必然的曲折，实际上也正是因为宗教裁判所的那些行为，产生了宗教改革、文艺复兴和启蒙思想的发展直到牛顿的自然哲学的数学原理的诞生。我们古老的中华大地没有发生过任何压迫像不布鲁道那样的自然科学家的事，那是因为我们还没有产生布鲁诺的条件，我们还要再继续落后几百年。现在也是一样，这一次的自然哲学的争论也有其不同于以前历史上的情况：在以前的历史上，人间的公理都直接来自对于大自然的观察。只要大自然才能够为人类提供人人可以感受的公理，在人类活动中是没有人人可以感受到的稳定的现象的。而这一次情况似乎有些不同，很多局部的公理性的感性材料都不是来自对于大自然的观察，因为在大自然中并不容易观察到把保守场合辐场相分离的现象，虽然氢原子轨道是大自然所展示的一个类似于太阳系形体运动规律的自然现象，但是在那里，对于电子运动的约束时复杂的，同时单个电子运动的时空关系也是很复杂的。所以要在对于原子光辐射的光谱中得到把两种场存在和运动形式相分离的概念是不容易的，直到现在我们好事没有得到关于氢原子光辐射的严格的数学理论。在杨本洛2006年出版的《量子力学形式逻辑与物质基础探析》中，已经明确指出，经典电磁场理论的整个基本方程组需要作如下的修正：
杨本洛的原来专业是一个力学家，他在力学上又很高的造诣。但是他并不是一个专业的电子工程科学家，在电磁场工程技术上并没有多少实践经验，而在我看来那些直接的实践经验是获得感性知识的最重要的源泉。他能够从哲学和逻辑分析出发，得到半个多世纪的实践的感性积累中所得不到的结论，这实际上最好地说明了基础科学理论或者说自然哲学的正确方向对于科学发展的重要性，当然那也是因为他在力学的实践积累中获得了有类似性质的感性认识。在我看来这实在是不容易的，这也是我一直把自己的工作与他联系在一起的一个主要原因。也是从这一点，我相信在进一步建立新的自洽逻辑体系的道路上，我们会产生更多的共同点，他所反对的约定论的数学体系中，也会寻求数学发展的新途径，这个新途径必然地要与多层分析的数学方法和映射概念下的相等的那个最重要的“新理念”相联系。
在电磁场工程科学工作者中，现在一般都不把磁场作为一个独立的物理量，电场和磁场是电磁波场所能产生的两类不同的力的效应。保守的电场只是类似于牛顿的引力场，只有单一的力效应那就是“保守力”；而非保守的辐射场有两个独立的模式，每一模式中都有两类不同性质的力：一种在低速下与保守力有很强的相互作用能力，而另一种在高速下与保守场有很强的相互作用的能力。这些问题都是与电磁波工程技术紧密地联系在一起的。
这就是我们想说的今天我们所遇到的自然哲学问题与牛顿时代有很大的不同，在带电的实体物质的运动规律中，人们更容易在人工的条件下获得精确的观察结果。这是因为只有在人工条件下，才有比较好的接近理想化的导体的封闭的边界条件，同样也只有在人工条件下才存在比较接近单频模式的电磁振荡。最后我们也只有在人工条件下才能够得到把保守场和辐射场比较精确地分离的条件，从而可以精确地检验电磁在保守场或辐射场独立作用下的规律：库仑场下的电子运动规律实际上就是纯的电子光学规律，而极低损耗下的电磁波激励和传播的规律则实际上就是纯电磁波的运动规律。并在对那样的单纯的保守场和辐射场规律的认识的基础上，逐步地扩展到相互作用规律的研究中去。而那种相互作规律的研究才是当今电子和信息工程技术的主要的研究方向，只有把这个问题解决好，我们才能够获得更加有效的电磁波的功率源，才能够更好地理解各种能源的产生、转换和利用的过程，同样也只有对于波与实物并存和相互作用体系的逻辑的研究，才能够真正解决从电磁波的测量中获得真实信息的问题。一个世纪的发展使我们确信只有在电磁工程技术的实践基础上才能够得到现代物理学的真实的科学规律。