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论四氧化三铁单晶体结构
科学研究表明，Fe3O4是由3个铁原子与4个氧原子,通过离子键而组成的复杂离子晶体。那么它具有怎样的分子结构呢? 图1 表明Fe3O4分子是由3个左旋或右旋的铁原子和4个自旋相反的右旋或左旋的氧原子通过离子键组成的分子,其中4个氧原子与铁原子自旋相反,分别排列在3个自旋相同的铁原子小黄道面E平面上方和下方, 组成4个离子键,单个Fe3O4分子处于显著的谐振状态, 因此, 它们必需结合成单晶体.
图2表示了4个Fe3O4 分子组成的单晶细胞组成的正方型, 其中在图2的粗线交叉点上是由4个自旋相同(左或右) 的铁原子上下叠合, 就象4块厚木板横竖交叉叠在一起一样.,而一个单晶细胞正方型的4个边侧方,必须与另一个4个铁原子自旋相反的单晶细胞互相连接,组成了Fe3O4的正方型单晶面(图3).
在图3中正方型的单晶面上,兰色的表示左旋铁原子的Fe3O4的单晶细胞;红色的表示右旋铁原子的单晶细胞, 从图3中可以看到在Fe3O4小单晶面上,如果有9个左旋细胞, 就必定有24个右旋细胞, 共有33个细胞, 空位(空穴)有16个,由这许多单晶面上下按铁原子自旋相同叠合就组成了Fe3O4大的晶体, 因此, 晶体中Fe3O4分子的填充率为16/33约为百分之50, 这与现代科学研究成果完全相符.
图4表示的是Fe3O4的大晶体可为正方型长方体,或正方菱型体.Fe3O4在晶体空穴中充满了大量电子团或介子,它们不但粘合了单晶细胞,而且使晶体成为导电体.每个单晶体都是一个小磁铁,在其垂直单晶面的晶轴方向为永久磁铁的N、S极,这与它们沿与晶轴垂直方向左或右自旋铁原子的比例相关.其左旋铁原子与右旋铁原子的比例为24/9=2.67,如果考虑到正方型四个角的曲率此数值应稍大等于无理数指数e= 2.71828...尚不知是巧合还是有更深层次的规律.
此Fe3O4晶体之所以成为永磁铁, 这与它分子结构和晶体的对称性有关,因此,科学的理论的辩护要从它的美学价值上去寻找，科学方法的辩护要借助它的美学价值去获得。于是，我们采用对称性原理的两个标准原则去研究原子或分子的晶体结构。第一个是弗兰西斯·培根的标准：一切出色的美都是奇异的组合比例.第二个标准是对培根标准的补充，这个标准是由海森堡表述的：美是各部分之间以及各部分与整体之间恰到好处的协调一致性。
费尔巴赫曾大声喊: 磁铁有灵魂吗！是的,不论是恒星或双星的运动,还是分子化学键、光量子、基本粒子的运动, 或是2氧化硅和4氧化3铁的结晶过程,,量子化的旋涡运动是物质世界的普遍规律, 在小小的4氧化3铁的单晶面上甚至包括了整个宇宙中我们还不完全清楚的许多问题,也许还有物理学、天文学、化学、数学、哲学、宗教和伦理道德等等. 总之, 在这许多细微又广阔的变化中, 微观世界与宏观世界这两极合拢,基本粒子物理学和宇宙学的统一是关于科学的基本原则. 这使我感到, 对晶体结构的研究, 最终将导致把分子和原子化学键的结构结合在一起,甚至与双星和星团的运动规律也联系起来. 这不但使我们可以认识和了解生命基本上是一种化学现象, 而且让我们知道,在反冲力作用最普遍的运动形式中, 星系、化学原子如何诞生发热、逐渐冷却和死亡的整个宇宙起源的知识.
