分子物理学认为，分子由原子组成，原子间通过一定的相互作用力，按一定的方式结合成分子。系统相对论认为，分子是两个或多个原子的原子核相互耦合而连接在一起的、有一定几何结构的聚合体。

粒子模型水分子模型

以水分子为例，如图2-9所示，两个氢原子核附着在氧原子核一端的两个斜面上，形成120度夹角的几何结构。图2-9中所示为氧16原子核。

氢原子核与氧原子核之间的相互作用包括两部分，一是，两核相接触侧面上中性场之间的耦合力，这个力类似强相互作用，称之为亚核力，用F_m表示；另一个是两核极性场之间的耦合力(图2-9中未画出，参见图2-8中a)，用F_p表示。氢原子核与氧原子核之间的相互作用力F可表示为：

F= F_m F_p (2-2)

F_p类似化学上的共价键，但共价电子对这个力并没有贡献，相反共价电子是在这个耦合场中运动的。F_m和F_p涡通量表达式参见公式(3-11)。可见，水分子中原子之间的作用力是由核间的中性耦合力和极性耦合力两部分构成的，将这种复合作用简单归于某种化学键是不确切的。

另外，由于水分子中距离氧原子中轴越近场强越强，因此在氢原子与氧原子之间的作用面上，靠近中轴一侧的耦合力强于远离中轴一侧的耦合力，而形成跷跷板效应，导致两氢核之间的夹角减小，这就是实测键角为104.5°的原因。

粒子模型石墨晶体结构模型

现代化学认为，石墨的结晶格架为六边形层状结构，具有完整的层状解理，解理面之间以分子键为主。在石墨晶体中，同层的碳原子以sp2杂化形成共价键，每一个碳原子以三个共价键与另外三个原子相连。六个碳原子在同一个平面上形成了六边形的环，伸展成片层结构，对于同一层来说，它是原子晶体。在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道，它们相互重叠，电子比较自由，相当于金属中的自由电子，所以石墨能导热和导电。

常见的石墨晶体结构图中都将碳原子作为点粒子看待，使得石墨的一些特性不容易直观理解。根据系统相对论的碳原子模型(见图7-5)，绘制石墨晶体结构如图2-10所示。图2-10中的碳原子核为碳12，它呈对称平面结构。

从图2-10可以看出，6个碳原子通过亚核力形成六边形结构，这种亚核力包括核间质子端面之间的作用和核间质子斜面之间的作用两种类型。系统相对论推测，核间质子端面之间的作用建立之前，它们端部的电子脱落而成为游离态电子；核间质子斜面之间的作用建立后，其中一个2p轨道被占用(参见图7-5)，该轨道上的束缚电子也成为游离态电子。正是大量游离电子的存在，使得石墨具有良好的导电性和导热性。

相邻解理面之间不存在上述核间直接相互作用，它们之间的作用主要是中性场之间的引力作用。这个引力作用较上述亚核力要弱得多，因此石墨晶体在层与层之间比较容易分离。

粒子模型分子力与分子的状态

分子力又称范德华力，是指分子间的相互作用。分子物理学认为，当两分子相距较远时，一个分子被另一个分子随时间迅速变化的电偶极矩所极化，从而产生电的吸引力，这时分子力主要表现为引力；当两分子非常接近时，各分子的外层电子云开始重叠，从而产生电的排斥力，分子间距离越近，排斥力越大，这时分子力主要表现为斥力。

根据系统相对论的分子模型可知，分子的场是由中性场和极性场构成的复合场，因此分子之间的引力F_q包括中性耦合力F_m和极性耦合力F_p两部分，即：

F_q=F_m F_p (2-3)

另一方面，分子之间的作用面上，除了耦合面以外还有剪切面，剪切面产生彼此排斥的斥力F_r。因此，分子之间的相互作用类似光子中cn粒子之间的相互作用，对于处于稳定状态的物体，其内部分子之间的引力和斥力是相互平衡的，即处于平衡状态的分子受力F可表示为：

F=F_q F_r=0 (2-4)

对于固体而言，内部的每个分子都在相对固定的位置上不断地振动，每个分子的运动与其周围分子的运动是相互协同、密切关联的。因此就一个物体而言，它是其内分子共同构成一个协变系统。2100433B