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从物理学上加以解释，要容易。例如海森堡与薛定谔的量子力学，通过解决
简单的例子建立起普遍的数学公式，后来才提出一些物理学的解释，例如状
态的叠加和测不准原理，也导致了425 一种满意的非相对论的量子论。
要使量子论成为相对论性的，狄拉克也觉得解决数学方面的问题很容
易，可是在解释上却有困难。他的解释最好用初始的与过渡的机遇来表示②。
这样，物理学如往常一样，仍然停留在概率演算的领域。
爱丁顿在我们所期待的物理学的新综合方面，取得一些进展。由于他把
物理常数，如质子与电子的质量以及它们的电荷等等的理论数值与观测的数
值加以比较，而得到很显著的符合，他成功地把万有引力、电力和量子论联
系起来①。关于现代物理学这方面的问题，可参看弗伦克尔（J。Frenkel）的
一篇综合叙述②。
化学
化学变化的动力学，在现代是一个不断研究的主题。阿累利乌斯首先提
出：在一定量的物质里，只有一定数目的分子参与化学变化，而且这数目是
随温度而增加的。这一理论现在看来是可疑的。现在人们以为这些分子，是
由于“碰撞”④，才变得运动迅速，从而起活化作用⑤，就是在单分子的反应
中也是如此。
氨与硝酸盐是农业肥料所需要的，硝酸盐也是制造开矿用的炸药和军用
炸药所必需的。有一个时期，大家害怕（特别是克鲁克斯）智利的硝酸盐矿
用完后，化学肥料会变得不足，世界小麦的供应也会变得不足。我们看见只
有在战争时期才发生过这个现象。在正常和平时期是没有这个现象的。植物
育种者已经培养出小麦的变种，可以适应北方的寒冷区域，因而扩大了种植
① 在盖格…弥勒计数器里，有一细丝沿一圆柱导体伸出。在丝与柱之间有1000 伏特的电位差，使观测者得
探查出一个电子的进入器内。
②
RoyalSociety，BakerianLecture；1941。
①
Proc。 Physical Sociefy；LIV， 1942，p。491。
②
Nature， Sept。30 andOct。7，1944。
③ Alexander Findlay； AHundred Years of Chemistry；London，1937。A。J。Berry，ModernChemistry，Cambridge；
1946。
④
C。N。Hinshelwood，The Kinetics of ChemicalChangeinGaseous Systems。
⑤
F。A。 Lindemann（LordCherwell），FaradaySoc。l922。
面积，化学家也用合成方法制出了氨与硝酸盐。
卡文迪什曾将电火花在空气里通过，而得到酸。一百年后挪威的伯克兰
（Birkeland）与艾德（Eyde）把这一方法加以大规模的发展。奈恩斯特
（Nernst）与约斯特（Jost），继后，哈伯（Haber）与勒·罗西诺尔（LeRossigno1）研究了氨、氮和氢在各种温度与压力下的平衡，并且利用各种催
化剂的帮助，于1905 年前后研究出一种实验室方法，从空气制成了氨，而且
到1912 年，哈伯的方法已经在工业和军事的用途上取得了成就，这是由于在
1914—1918 年的战争期间受了德国需要硝酸盐的巨大刺激的缘故。这个方法
就是使氮与氢在200 或更高的大气压与500℃的温度下，在一种催化剂上面
流动。再使氨与硫酸或硫酸钙起作用，而变成了硫酸氨，或将加热的氨和空
气一道通过象铂绒那样的催化剂，使氨变成硝酸氨。
一百多年前开始研究的一些催化剂，现在对于化学的动力理论与许多化
学工业，起了很重要的作用。催化剂很久以来就用于象哈伯法那样的反应中，
近年来应用得更广。将氢气通过混有镍屑的热油液，油便氢化，而变成一种
熔点较高更可口的脂肪。在高压下使氢气通过碳粉与煤焦油混合的热糊剂，
并用一种适当的催化剂，可使其氢化，生成物经过蒸馏，便成为汽车用的轻
油、中油和重油。催化剂用途的例子，多至难以一一列举①。
莫斯利的元素表中的缺空，现在已经差不多填满了。1925 年，W。和I。
诺达克（Nodack）使用X 射线分析，发现了43 和75 号元素，而命名为锝与
铼。1926 年B。S。 霍普金斯（Hopkins）宣布他发现了61 号元素鉯（ H 即钷
Pm）。这或许还没有得到完全的证实。周期表上的倒数第二个缺空——一个
元素属砹类名砹（At）——于1940 年由加利福尼亚大学的科森（Corson）、
麦肯齐（Mackenzie）与西格雷（Segre）发现。他们在回旋加速器里，用a
质点寺击铋而发现这个元素②。
卢瑟福一玻尔的原子理论，经过修改以后，使我们对于化学结构有了一
个电子的概念。电子可以占据的轨道或能级，由主量子数n＝1，2，3 等等规
定，这也表示壳层里的电子的数目。这些能级上可以存在的最多的电子数是
由下列级数（里德堡级数）给出：2×12。2×22，2×33 等，外层最多的电子
数是8。一满了8 这个数，便特别稳定；这种情况发生在除氦以外的一切情
气中；在n＝1 时，氦有两个核外电子，而氢只有一个。到了钠，开始形成量
子数为3 的另一个新的电子壳层，到了氩而满额。氩的电子结构是2，8，8。
这一理论给原子价的学说提供了物理学的根据。化合可以看做是电子从
一个原子迁移到另一个原子去。原子价代表一个原子必须获得或放弃的电子
数。这个原子必须获得或放弃这么多的电子，才能形成一个电子结构同最邻
近的情气一样的体系，或者说形成具有8 个电子壳层的体系。化合也可以由
于两原子共用一些电子而发生；这种原子价叫做共价。牛津的西奇威克
（N。V。Sidgwick）对这一原子价理论阐释得特别详细。
如果两个原子的轨道共用两个电子，它们便是靠所谓共价键结合起来
的。如果两个电子不是均等地共有，则一个原子具有多余的阳电，另一个具
有多余的阴电。这个分子将具有极性，并且具有偶极矩，这等于一个电荷同
① Rideal and Taylor， Catalysis in TheoryandPrcctice，London；1926。CarletonEllis； The Hydrogenafion of Oils；
London（U。S。A。Pr。）， 1931。
②
另一元素名钫（Fr），于1939 年为珀里（Perry）女士所发现。——译注
两电荷之间的距离的乘积。这些极矩可以根据介电常数（电容率）或不均匀
磁场里磁束的偏折度估算出来。雷德（Wrede）、德拜，还有西奇威克与包温，
都对偶极矩进行过研究，以此作为探索化学结构的指针。单质分子如H2、O2
没有偶极矩，因此是均等地共有电子，但是HCI 有一极矩，为1。03×10…18
静电单位，原子间的距离是1。28 埃；其他化合物也是这样的。
波动力学在化学上也如在物理学上有其重要性，特别表现在共振原理
上。共振的发生是由于一个分子由一电子结构跑到另一电子结构中，并且表
现出两者的某些性质。
原子发射出线状光谱，但从分子可以得到带状光谱，其分子的组态也可
以测定出来。一束单色光经过透明物体时发生散射，由此而形成各种频率的
辐射——散射介质的特征（斯梅卡耳…拉曼效应）。哈特利（W。N。Hartley）
等人新近证明，结构相似的化合物在紫外区有相似的吸收光谱。他们还从分
子结构的观点，研究了红外吸收光谱。
劳厄首先提出用X 射线考察晶体结构，先后有弗里德里希与基平，布拉
格父子（384 页）加以研究。这种研究表明，氯化钠的立方晶体由钠离子组
成。每个钠离子为六个氯离子所包围，相同地每个氯离子也为六个钠离子所
包围。金刚石里每个碳原子部处在四面体的中心，而与角上的四个碳原子互
相束缚。这种紧密的结构说明金刚石的硬性。用X 射线对二苯基晶体的分析
表明，它具有六个碳原子组成的环形结构，和凯库勒由苯与其衍生物的化学
现象推断的一样。新近罗伯森（J。M。Robertson）等人将傅立叶级数的方法应
用于茶与蒽①，以测定许多化合物组成原子的排列方向和化学键的性质。X 射
线也被用于考察合金、无机与有机化合物，都有成就。
对于晶体结构的分析，不但可以利用X 射线进行，也可利用电子衍射进
行，因为以上讲过，运动的电子挟带有波列，而可表现干涉现象等等。由电
子衍射和X 射线所得的结果是相合的。德拜使用X 射线研究晶体粉末，后来
发现用相似的方法，对液体与气体也可以得到干涉花样，并且可以测定原子
之间的距离。1930 年，维耳（Wierl）更使用了改进的方法。
凯库勒发现的苯的环形结构式以及范特一霍夫和勒·贝尔的碳原子结构
成四面体的理论，成为立体化学的伟大结构的基础。如果承认碳原子的四个
价电子作四面体的排列，则价电子键之间的角度将是109°28’。如果形成
环状，由于正五角形的角为108°，一列五个碳原子，首尾两端必然互相接
近，形成环状，键间很少应变，因而很稳定。W。H。珀金（Perkin）（子）制
出了具有3、4、5 和6 个碳原子的环状的化合物，近年来，化学家，特别是
索普（Thorpe）与英戈尔德（Ingold）等人①证明，从一个碳原子出来的两个
价电子之间的天然角度，显著地受到所附的基团（如甲基团）的影响，因而
应变可以减少，稳度可以增加。这种环结构出现在许多天然物里。如范特
霍夫所预测的，旋光性出现于不对称的分子，可是却没有不对称的碳原子。
梅特兰（Maitland）和米尔斯（Mills）已经证明丙二烯型化合物的情况就是
这样，它们的分子并不具有对称面②。化学这一分科的大发展是靠了X 射线分
① 萘是由煤焦油中提得的芳香碳氢化合物，白色晶体。它的衍生物是合成染料、树