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  萬物理論(第四PLUS版)
  萬物理論(第四PLUS版)
  在第四版的基礎上加以完善,盼能為科學進展添磚建瓦
   
 
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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:2021年9月
語  言:繁體中文
I S B N :9786267018446
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中文版本,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。
◎以本書向JJ 湯普生、拉塞福、查兌克、門德列夫、瑪莉居禮、洛倫茲、霍金、華萊士等大科學家致敬。

★胡萬炯醫師/博士代表作,修訂第四版,熱燒上市!

本書含有重要化學、地科、生物和數理理論。

化學方面,提出一個以電力以及磁力為本,原子核中子質子交替排一列,中子視為質子與Pi-介子複合體解釋中子磁矩來源,原子核構造為質子-Pi-介子-質子排列解釋核力,中子或質子視為六個有色膠子和兩個中性膠子及一個Pi介子(含一個中性膠子)所構成,可完美獲得質子或中子質量為940MeV/c^2,統整了SU(2)核力和SU(2)弱作用,連結Pi介子和W/Z玻色子,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,用此模型解釋斯特恩-革拉赫實驗。並依此新模型提出新的化學鍵理論。解釋為何雙鍵或三鍵位於同平面,而用電子分散四方滿足氯原子最外軌道駐波原理解釋為何CCl4或CH4是四面體。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。作者用新普郎克空間的數量來定義熵,單位空間數量越多則亂度越大,並定義催化反應活化能也與此新定義的熵相關,並解釋熱力學第二及第三定律的成因。

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,用蛋白質世界理論及蛋白二級結構alpha-helix與beta-sheet的拉氏圖解釋同手性的起源,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,解釋寒武紀大爆發的成因,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。

數理方面,1919年一百年前愛丁頓的一場日全蝕觀測,為證明愛因斯坦廣義相對論第一證據,2019年一百年後人類則首次觀測到黑洞成像,再度驗證愛因斯坦的廣義相對論。本書也對愛因斯坦相對論做出重要補充:包括相對論角度變化、相對角速度、也導出轉動動能等。並且解釋了為何強交互作用有夸克禁閉和漸近自由。敝人回歸統一場論四版所推導出中性膠子(或Pi介子)和有色膠子差根號2倍且推算其質量分別為130MeV/c^2和92MeV/c^2。並修訂統一場方程式為:BxExAxS=Pi*H*c^2,成功用向量外積統一電場E、磁場B、重力場A、旋力場S、以及熱場H。

◎代理經銷:白象文化

   
 

敝人於本書第四版更新了化學鍵理論,把化學鍵理論歸納於三種形成方式來說明分子的形狀及作用力。把CH4的形成類比於CCl4同一方式分散四方原則,這可用新原子模型成功解釋分子的構造形狀包括SF6分子。並把統一場方程式再精確定義及延伸,統一場方程式為:BxExAxS=Pi*H*c^2,成功用向量外積統一電場E、磁場B、重力場A、旋力場S、以及熱場H。再解釋熵箭頭為何等於時間箭頭。本書主要完成於2021/7/4用以紀念大化學家瑪莉居禮並寫此序,預計於2021/9/6出版紀念原子論先驅道爾頓,以及向150年前於1871年出生的拉塞福致敬,1871年也是門德列夫提出最終版元素周期表以及達爾文出版人類的由來一書之年。謹向他們這些偉大科學家致以最高敬意。

   
 

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。第一個原則叫滿足中心原則。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。不過當然由碳與氧的氧化數來看,也可說是中心碳原子分別提供兩個電子給左右兩個氧原子,使左右兩個氧原子滿足最外層駐波八個電子,這三個原子依然共線,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Pi鍵也沒有Sigma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線或平面上,尤其是像苯的化學結構。

在化學鍵形成的第二機轉,敝人稱為分散四方原則。比方說是CH4分子的這種化學鍵結構。 在甲烷分子,中心碳原子分別捐贈1個未成對電子給四方每個氫原子,因此每個氫原子可滿足最外層兩個電子形成駐波。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。此時氫原子氧化數-1如同於NaH中,而碳原子氧化數+4。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。由VSEPR理論金字塔的形狀比平面形狀更有利形成。我們知道CCl4一樣是四面體結構,中間的碳原子各提供一個電子給四方最外層軌道含7電子的氯原子,使氯原子最外層軌道充滿八個電子形成完美駐波,與前述第一種O=C=O電子給中心碳原子相反,電子分散給了CCl4四方的氯原子而其多電子彼此相斥不在同平面,因此成了金字塔結構而非平面結構。這第二機轉可以解釋為什麼看不到CNa4或CK4分子的形成。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共線或共平面上以滿足八隅體規則。但是,也有一些例外,此第三種機制為正負離子相吸。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。此一電子屬於其中一個H原子核,而另一個氫原子成為帶正電離子,兩者由庫侖力吸引。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。另一個He原子成為陽離子,兩者以庫倫力相吸引成為兩個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-。比如說B 2 H 6,兩中心的硼分別提供一個電子給圍繞的三個氫原子,而中心的硼與氫原子再以庫倫力相吸。

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或同一線上。從而C = C是在同一平面上。雙鍵或三鍵中一個原子須滿足電子最外軌道駐波。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,C原子再各提供一個電子給連接的兩個H 原子形成化學鍵。由於VSEPR理論。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,它們也與這個第二個C原子在同一平面上。這也是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Sigma和Pi鍵來解釋分子的形狀。不存在超共軛理論,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。N原子各供應一個電子給三個氫原子分散四方形成化學鍵。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。其實越多原子滿足最外軌道電子駐波能量越小越穩定。

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,可以捐贈1未成對電子予各Cl原子形成5個化學鍵滿足Cl原子八隅體。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。若我們採用第二種化學鍵電子分散四方原則,硫原子外層六個多的電子分別給予六個氟原子使氟原子滿足最外層軌道八個電子的完美駐波,多電子的氟原子彼此相斥,我們就能解釋SF6的八面體結構,同理可解釋PCl5的三角雙錐結構。


以上內容節錄自《萬物理論(第四PLUS版)》◎文/胡萬炯.白象文化出版

   
 

胡萬炯

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 Pureand Applied Chemistry(IUPAC)。

 
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