科學界頭疼的問題：為什麼電子不會被原子核吸過去？

引言:人類科學的發展是不斷創新的過程，先人們在沒有任何理論和實踐基礎的情況下建立起了一個個科學理論體系，這確實讓人感到不可思議。實際上在科學家做研究的過程中他們會根據已有的現象來推測未知的事物，例如原子的內部結構。

縱觀人類研究宏觀物理和微觀物理的歷史，這兩個領域的進展幾乎是同步的，因為有時候微觀領域的一些發現可以應用在宏觀領域中，同時宏觀領域的現象也可以對微觀領域的現象進行解釋和推測，原子結構差不多就是在這樣的過程中被提出來的。首先是物理學家盧瑟福和他的學生通過α粒子散射實驗發現了原子內部並非完全空心，他們進而根據宇宙中天體的運行規律提出了原子行星模型。

在該模型中，原子結構被認為與恆星系擁有類似的結構，太陽系的中心是太陽，而原子的中心是原子核。太陽系周圍是行星、衛星和其他太空天體，而原子核外面是電子，無論是行星還是電子，都圍繞著它們的中心在作圓周運動。那麼為什麼電子在繞原子核運動的時候不會掉進原子核中呢?對於這樣的問題科學家早期也是從恆星繫結構中得到靈感，太陽巨大的引力充當了行星作圓周運動的向心力，所以行星在軌道上保持受力平衡，不會被太陽引力給拽跑了。

因此早期的科學家們也認為電子與原子核之間也存在類似的關係，那就是電子與原子核之間存在庫侖力，這個力充當了電子作圓周運動所需的向心力，因此電子才不至於掉入原子核中。該理論起初還被廣泛認同，但是隨著物理學的發展，科學家們越來越意識到該理論是錯誤的。從上個世紀20年代發展起來的量子力學開始讓更多人意識到電子並不能被簡單地看成具有一定位置和速度的粒子，不同位置的電子在特性上也有差異。不僅如此，量子力學中的理論還指出了距離原子核越近的地方就越有可能出現電子。

後來計算機發展起來後，物理學家通過計算機建立了原子內部結構的模型，並且對原子內的電子分布情況做了分析。從分析的結構上來看，電子的分布並不均勻，越靠近原子核的區域就存在越多電子，而且電子數目的增長非常迅速，以至於有科學家認為電子是真的會掉進原子核中。後來有物理學家通過研究發現了雖然電子的動能在靠近原子核的過程中不斷增加，但是它們的勢能也在不斷減少，這恰好符合能量守恆定律。

所以當電子與原子核之間的距離無限近的時候，它所擁有的勢能也無限大，從而讓電子與原子核之間保持一個動態平衡。物理學家海森堡曾經對電子的問題提出了自己的觀點，他認為電子應該被歸類於量子粒子，這樣的粒子的位置和動量是很難被確定下來了。就算科學家通過特定的方法將它其中一個量確定了下來，其他量也會變得十分隨機。這或許並不代表人類研究電子的水平還不夠，或許電子本身就具有這樣的屬性。

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