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  萬物理論
  萬物理論
  橫跨化學、地科、生物三大領域的精華與新見,並向大師致敬!
   
 
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商品訊息
 

作  者:胡萬炯
類  別:人文科普
出  版:白象文化
出版日期:2018年5月
語  言:繁體中文
I S B N :9789863586654
裝  訂:平裝

定  價:NT$200

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內容簡介

 
 
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內容簡介

序 / 導讀

試  閱

作  者

   
 

◎作者將自己英文原書中化學、地科以及生物部分的精華集結出版,與中文讀者分享科研成果。
◎與《統一場論》為姊妹作,相輔相成,提出新理論圓滿解釋諸多現今科學難題。
◎以本書紀念大科學家理查費曼的百年誕辰,並向大生物學家桑格、大化學家拉塞福、及大地科學家米蘭科維奇致敬。

本書含有重要化學、地科和生物理論。

化學方面,提出一個以電力以及磁力為本,原子、核中子、質子各排成一列,而核外電子兩兩以自旋反向成對,以磁力抵銷靜電力,並以兩種相反方向運行物質波,成為駐波在同一平面繞原子核公轉,為決定性二維原子模型,解決了魔術數字2 8 8 18 18 32 32的電子組態問題。並依此新模型提出新的化學鍵理論。本書也提出熱膨脹機制、酸鹼機制、以及磁性、極性等元素特性等問題。

地科方面,提出了依照新原子論使地磁產生以及地磁倒轉的原因,依光為重力波理論提出地震為地球內部急遽釋放出來的電磁輻射,以及用電荷相對論解釋龍捲風的成因。

生物方面用蛋白質世界理論解釋同手性的起源,重新用表觀遺傳學討論拉馬克廢退說,用米蘭科維奇週期解釋地球生物滅絕的原因,用轉位子幫忙解釋生物在環境下的演化,意識及潛意識與神經解剖學的關聯,糖脂質以及蛋白質密碼,還有用社會生物學解釋如同類不相殘解釋社會化生物德行源起,是不容錯過的好書。

   
 

本書是將敝人英文原書Theories of everything by logic的化學、地科 、以及生物部分集結出版,離上一本書統一場論三版(本書姊妹作)已有一年的時間,本書提出新原子論取代量子力學,並提出相應的新化學鍵理論,愛因斯坦的上帝不擲骰子實為先見之明。本書也提出新地震理論,此新理論對於地震預測可望幫助期待推廣。在生物方面則是對達爾文的演化論做了滿重要的補充,包括蛋白質世界與同手性,演化與滅絕,以及社會生物學等等,以及敝人之前在中研院糖分子實驗室和馬偕及新光醫院神經科得到的一些想法,期待讀者能欣賞。最後也將近一年想出的數理公式包括相對論角度變化和宇宙方程式做一補充,來解釋宇宙未來命運。

這一本書是利用假日時間日積月累整理而成,預計在2018年5月11日出版是為了紀念大科學家理查費曼的百年誕辰,理查費曼雖是物理學家,但其也是結合生物和化學領域開創奈米科技的先驅者。本書也向大生物學家桑格、大化學家拉塞福、及大地科學家米蘭科維奇致敬。桑格也是1918年生,拉塞福則是於一百年前提出原子的proton model,米蘭科維奇則是約一百年前有米蘭科維奇週期的構想。昨天同時也是天體力學之父拉普拉斯的誕辰紀念日,拉普拉斯的理論奠定了米蘭科維奇週期的基礎。敝人一直有做慈善的大非洲基金的願望,若敝人理論能成功,也希望能實現慈善的願望。

最後謹分享給大家一首英文詩:

Auguries of Innocence by William Blake

To see a world in a grain of sand
And heaven in a wild flower
Hold infinity in the palm of your hand
And eternity in an hour

胡萬炯
2018/03/24

   
 

化學鍵(Chemical bond)

此節,我想討論用這個新的原子模型來說明化學鍵理論。量子力學有自己的方法來解釋化學鍵的形成。敝人的新原子模型可以更好的解釋化學鍵形成。在這一新的原子模型有兩大化學鍵的形成模式。傳統的化學鍵有離子鍵和共價鍵。在傳統的共價鍵,電子可以在相鄰的兩個原子通過形成量子化的分子軌道「共享」。我覺得這個概念是不正確的。在這種新的原子模型,這兩種化學鍵的區別應予以修訂。首先,化學鍵可以由受方原子接受來自供方原子的多餘電子而形成。例如:氯化鈉。在鈉原子的最外層軌道有一個額外電子。而有7個電子在氯原子的n = 2軌道。因此,鈉原子的額外單電子將進入氯原子的最外軌道。這可以解釋路易斯八隅體規則的由來,因為完整的n = 2的氯原子最外軌道需要8個電子。然後,給電子的Na原子是相對正電性和電子收受者氯原子是相對負電性的。因此,鈉原子和氯原子可以彼此結合。我們還可以看O = C = O(二氧化碳分子)的例子。每兩個氧原子捐贈兩個電子到中心碳原子,所以中央的C原子可以有一個完整的8個電子在其外層軌道。值得注意的是,所有的8個電子中的C原子的外層軌道必須在碳原子的相同的平面旋轉。因此,每個O原子應該是在同一水平面與C原子相接,捐獻兩個電子到C原子上。這可以解釋為什麼二氧化碳分子是線性的形狀。在我的新原子模型,沒有π鍵也沒有σ鍵。也沒有所謂分子雜化軌道的超共軛。因此,它可以解釋為什麼所有的雙鍵和三鍵總是形成於同一平面上。

在化學鍵形成的第二機轉,原子和原子可由單一個電子或一對自旋相反的成對電子形成鍵結。這兩個電子被兩個原子核以同等電磁力吸引來連接原子,並存在於兩個原子核連線的中間。比方說是CH4分子的這種化學鍵結構。 在甲烷,成對的電子位置是依賴於C原子和H原子的相對庫侖力。此外,自旋相反成對的電子是一個單元沒有輸出自旋相關的磁力。並且,成對的電子不會有軌道。 因此,不存在軌道相關的磁力。配對的電子,沒有淨加速度,沒有淨外力。這對電子也有相反的自旋,這樣他們就可以利用磁性吸引力平衡庫侖靜電斥力形成一對。這是第二種可能化學鍵形成機制。在甲烷分子,每個氫原子捐贈一個電子而中心碳原子捐贈4個未成對電子。C原子的各電子可以與每個氫原子的一個電子形成化學鍵。因此四個化學鍵將形成。然後,根據VSEPR理論,所有的4個H原子會相互排斥。因此,甲烷分子將成為一個金字塔的形狀有109度的鍵角。它可以幫助解釋為什麼甲烷有沒有90度的鍵角。甲烷不能由4 氫原子捐贈的4未成對電子與中心碳原子形成一個平面。因為109度大於90度,由VSEPR理論金字塔的形狀比平面形狀更有利形成。值得一提的是,可以在兩個相鄰的原子核之間形成只有一個相反自旋的配對電子。這是因為電子半徑(10 ^-13米)較質子或中子的半徑(10 ^-15米)來得大。因此,不能在兩個原子核之間有四個電子或六個電子鍵結。這就是為什麼雙鍵或三鍵必須通過捐贈多餘的電子從捐贈者到接收者的外軌道形成在同一平面上以滿足八隅體規則。但是,也有一些例外。例如,穩定的H 2 +離子。只有一個電子在兩個相鄰的氫原子之間。此一電子被同時為兩個H原子核由庫侖力吸引。因此,該離子仍然可以形成。另一個例子是He2 +離子。總共有三個電子,有一個未成對電子和He2 +離子的兩對電子。成對的電子屬於一個He原子。一個未成對電子形成兩個He原子的化學鍵。因此,He2 +是順磁性。 因此,H2 +和He2 +的鍵級為0.5。我的原子模型可以很容易地解釋奇怪的分子,如CH5 +,CH62 +,B 2 H 6,的Al2(CH3)6,或B6H7-。他們是三中心兩電子或四中心兩電子的化合物。這是因為只有一個單一的電子形成相鄰原子核之間的化學鍵。

我也可以解釋C2H4分子。我們可以重寫這個分子2HCCH2。在兩個碳原子之間的雙鍵。正如我前面所說,雙鍵必須形成在同一平面上。從而C = C是在同一平面上。此外,對於一個C原子的2個H原子捐贈兩個電子。在這一個C原子,它的外層軌道滿足八隅體規則。因此,無論是兩個H原子和一個中心C原子都是在同一平面上。在另一個C原子,每個氫原子與C原子形成兩個成對電子的化學鍵。而且,只有質子的原子核能夠吸引電子。由於C = C是在同一平面上,這兩個碳原子上的質子的部分,可以在同一平面上。因此,當兩個H原子與第二個C原子形成化學鍵,它們必須也與這個第二個C原子在同一平面上。這也是由於VSEPR理論。如果其它兩個氫原子是在同一平面上,鍵角將是120度和180度。如果兩個H原子和相鄰的C原子要形成金字塔形狀,鍵角將小於120度和180度使得排斥變大。因此,金字塔狀的形狀是不可能的。這可以解釋為什麼C2H2分子是平面分子。它也可以解釋為什麼苯C6H6是一個平面分子。

因此,我們不需要分子雜化軌道,或σ和π鍵來解釋分子的形狀。不存在超共軛,所以乙烷的鍵旋轉勢是完全由於空間位阻。我們也可以使用這個新的原子模型來解釋為什麼O2分子是順磁性。O2的劉易斯構成是O = O。在我的預測中,有8電子在一個氧原子上。在另一個O原子,有四個未成對電子引起O2順磁性。當兩個氧原子都滿足對方,使一個氧原子以滿足八隅體規則的最快方法是將兩對電子從供體轉移到受方原子。因此,一個氧原子有四個成對電子而另一個氧原子有四個未成對電子。我們還可以預測NH 3的結構。N原子有五個電子其中包括一個成對電子和三個未成對電子。此時,這三個氫原子各供應一個電子給N原子。各N原子上的未成對電子將與從H原子來的各未成對電子形成化學鍵。因此,NH 3的結構是一個金字塔形狀。 這是由於N原子的預先存在的電子配置,新的NH 3分子不為平面分子。

我可以解釋不能由路易斯八隅體規則來解釋的高價分子,如PCl5,SF6或PO4 3 - 。五氯化磷中心原子有10電子不能由路易斯八隅體規則來解釋。它的存在是一個長久的困惑。在每個P原子中,有5個未成對電子。因此,可以與各Cl原子捐贈1未成對電子形成5個化學鍵。這也同樣發生在SF6。由於VSEPR理論,所有的氯原子或氟原子會相互排斥,形成多面體結構。磷酸鹽也可用此新化學鍵理論解釋。P = O,可以在同一平面形成雙鍵(P原子捐贈兩個電子給氧原子,讓氧原子共有八個電子在其外層軌道)。此外,P原子剩下的3個未成對電子能夠形成與其他三個氧原子形成第二種類型的化學鍵。因此,磷酸鹽可以形成四面體結構。高價分子的困擾就解決了。

在這裡,我也想談談化學極性的起源。化學極性可來源於化學鍵的性質。例如:氯化鈉。鈉原子的電子被捐贈給氯原子的外層軌道,充分了8個電子。然後,鈉原子失去一個電子成為Na+而氯原子得到一個電子變成Cl- 。同理可解釋HF。在NaCl分子,這將導致該分子內的化學極性。在其他類型的化學鍵如CH4,C原子為4個未成對電子與4 H原子各提供一個電子形成鍵結。最後,它形成了一個金字塔結構。這樣的CH4的結構對稱,所以沒有化學極性。在其他的例子如CO2(O = C = O),中央碳原子獲得4個未成對電子的兩個O原子。因此,中央的C原子應該是負電性的。然而,在CO2分子是線性的,所以右側極性抵消左側極性。CO2的淨化學極性仍然是零。最後,我們可以看看分子O2(O = O) 和N2(N = N)。目前,科學家們認為這兩種分子是非極性的。然而,我的新化學鍵理論,一個氧原子捐贈兩個電子到另一氧原子形成8個電子在其外層軌道。而且,一個氮原子捐贈三個電子到另一氮原子形成8個電子在其外層軌道。因此,氧原子或氮原子有收或受。因此,在我的模型,我預測O2和N2分子有化學極性。一個新的研究證實了我的假設。雷射光誘導外加電場會引起N2或O2分子排列。這表明,我的模型是正確的。

以上內容節錄自《萬物理論》胡萬炯◎著.白象文化出版

   
 

胡萬炯 MD PhD

生於1973年,為台大醫學系醫學士及約翰霍普金斯大學博士(教育部公費留學)。曾任中央研究院博士後研究員以及馬偕紀念醫院與新光紀念醫院神經科醫師,並且曾任或現任以下機構之會員:德國物理學會Deutsche Physikalische Gesellschaft(German Society of Physics)、美國數學協會Mathematical Association of America、美國地球物理聯盟American Geophysical Union、澳洲皇家化學學會Royal Australian Chemical Institute、美國微生物學會American Society for Microbiology、澳洲物理學會Australian Institute of Physics、無國界醫師組織Médecins Sans Frontières(MSF)以及國際純粹與應用化學聯合會International Union of Pure and Applied Chemistry(IUPAC)。

 
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