为什么轨道会重叠？

这是一个涉及化学核心的有趣问题。在回答这个问题之前，第一个问题必须是，什么是轨道？不幸的是，这个术语使用得相当松散，要么是作为一个波函数来表示电子运动的Schrödinger方程的解，要么是该电子的概率分布，即ψ或ψ^2。所以当你想到这个的时候，你必须问，你的意思是什么？你还必须问，重叠是什么意思？如果你的意思是“占领公共空间”，答案很简单——因为从数学上来说，它们从场的原点开始，一直延伸到无穷大，除了重叠，它们没有太多的选择。然而，如果相互作用并产生一些物理效应，如产生干扰效应，答案就有些不同了。

我倾向于认为它是第一个，所以现在你要问，它是一个物理波（例如，一个导波或我的引导波）还是一个数学构造？必须回答这个问题，才能知道他们为什么要做任何事，因为要回答为什么，你必须知道他们是什么。然而，无论哪种情况，都有一个重要的一点：如果你认为重叠会产生物理变化，那么大多数情况下它们都不会重叠。因此，对于足够多的粒子，无论它们一次通过一个或在一个集中的脉冲中（只要它们没有库仑散射），发射粒子通过两缝实验都给出了完全相同的图案。

那么，它们什么时候重叠并产生物理效应呢？首先，它们要么有一个电子，要么有两个零电子，这样它们就不会违反不相容原理。但也有例外，2和2会允许暂时重叠，比如在SN2反应和许多化学反应中，而在电环反应中，它们可以是任何对的组合。我在这里推导了不相容原理，给出了一个与通常不同的答案，它取决于波腹的行为，只是间接地涉及到量子数。

为什么它们会重叠呢？所需的条件，在我看来，如果他们这样做，合成波函数可以有波峰和波谷腹点在相同的地方在一个周期个人波有两个，这就需要+签署阶段的干扰——签署阶段，这是相反的大多数化学书的假设，因为他们认为+和-消掉了。事实上，当它们重叠时，波不会干扰化学键;它们仅仅满足了，为什么电子可以避免螺旋进入原子核的条件，正如麦克斯韦所期望的那样，那就是，对波的性质有一个固定的解。它不会导致干涉的原因是，代表量子运动的波只是自我干涉——它们不干涉其他波，但它们可以线性结合。我必须补充一点，这不是一般的解释，但如果你思考一下，使用排他原理的一般定义，像SN2n反应，在一个p轨道上有四个电子处于过渡态，应该不会发生。确实如此，其他一些化学反应也是如此，其中电子对的作用更像玻色子。