元素之间的关系

上述的一些问题代表着量子化法则的直接应用，但是，在多电子原子结构的问题中，我们却遇到这样一种情况：力学问题的通解，并不具备似乎是定态的力学图景所必需的那种周期性。然而，我们可以设想，在研究多电子原子属性时所遇到的这种应用力学图景的进一步限制，是和定态稳定性的公设直接联系着的；这种限制不属于研究单电子原子时所遇到的限制之列。事实上，原子中那些电子的相互作用提出了一个问题，这是和一个原子及一个自由电子之间的碰撞问题颇为类似的。正如不能对一个原子在碰撞中的稳定性提出任何力学解释一样，我们也必须假设，在原子定态的描述中，每一电子在和其他电子的相互作用中所起的特定作用，已经是用一种完全非力学的方式来得到保证的了。

这种观点是和光谱学的证据普遍相容的。这种证据的一个重要特点就是黎德伯的发现：尽管其他元素的光谱结构比氢光谱结构更加复杂，巴耳末公式中所包含的同一恒量却出现于一切元素的线系光谱经验公式中。这一发现可以简单地加以解释，只要认为线系光谱表现了将一个电子加入原子中而使它的键合随着辐射的发射一步一步变为紧固的一些过程就可以了。当其他电子的键合性质保持不变时，这一个电子的键合的跨步式的加强，可以通过一些轨道来得到形象化；这些轨道起先比通常的原子要大，后来则越变越小，直到达到了原子的正常态为止。在一种情况，当原子在俘获电子以前只具有单独一个正电荷时，按照上述键合过程的图景，原子的其他部分对这个电子的引力，在起初将是和氢原子中二粒子的引力密切重合的。因此，代表着电子键合的光谱项为什么会和氢光谱的谱项表现一种渐近式的趋近，这就是很清楚的了。同样，关于线系光谱对于原子电离态的那种普遍依赖关系也可以得到一种直接解释，这种依赖关系是通过否勒（Fowler）和帕邢（Paschen）的工作而如此优美地揭露出来的。

电子被键合于原子中的那种方式，在X射线谱的研究中也得到了典型的证据。一方面，莫斯莱（Moseley）发现，一种元素的X射线谱，和对应于一个电子受到原子核键合的过程的光谱有一种惊人的相似性；如果我们记得，在原子内部，原子核对于每一个别电子之键合性质的直接影响是远远超过电子之间的相互影响的，那么，莫斯莱的这一基本发现就是很容易理解的。另一方面，X射线谱又和线系光谱有着某些特征性的区别。这些区别起源于这种情况：在X射线谱中，我们所看到的不是一个附加电子在原子中的键合，而是当取走一个早先被键合着的电子时其余各电子的键合的重新改组。考塞耳（Kossel）所曾特别强调的这一情况，是相当适用于揭示原子结构稳定性的新式而重要的特点的。

当然，为了说明光谱的一些细节，更详细地研究原子中各电子的相互作用是必要的。忽略了力学的严格应用，曾经通过为每一电子指定一种具有适当周期属性的运动来处理了这一问题，这种周期属性使我们能够利用量子数来完成光谱项的分类。特别说来，在索末菲的手中，一些光谱规律曾用这种办法得到了简单的解释。而且，这些考虑也给对应原理提供了一个丰富的适用领域。事实上，这一原理可以解释合并光谱项的可能性方面的独特限制，亦即解释所谓光谱线的选择法则。

就这样，利用由线系光谱得到的以及由X射线谱得到的证据，最近以来已经能够得出关于原子正常态中的电子分组的结论。这种分组解释了元素周期系的一般特征，和J.J.汤姆孙、考塞耳以及路易斯（G.N.Lewis）所特别发展起来的原子化学活性的概念相容。这一领域中的进步，曾经是和过去几年中光谱学资料的巨大丰富化密切有关的，而且，主要的是，通过赖曼（Lyman）和密立根（Milikan）的研究，光学谱域和X射线谱域之间的空隙几乎已经填补起来了；在X射线谱域中，塞班（Siegbahn）及其同事们在近年以来曾经得到巨大的进展。在这方面，可以提到考斯特（Coster）在重元素X射线谱方面的工作；这种工作对说明周期系的基本特征提供了美好的支持。