| 这个问题大体可以这样理解，人们对原子结构的认识可以分成3个阶段。原子的第一个模型是由汤姆逊建立的，汤姆逊发现了电子，确定了电子带有一个基本单位的负电荷。所以汤姆逊的原子模型是，原子具有结构均匀的带正电部分，电子均匀地散布在这些正电部分当中。不久卢瑟福通过α粒子散射实验，建立了原子有核模型，原子的大部分质量集中在原子核上，电子围绕原子核旋转，原子就像太阳系一样，这是第二个原子模型。如果只想理解带负电的电子为什么不会和带正电的原子核吸引在一起，原子的有核模型就可以说明。电子绕核作圆周运动，电子与原子核之间的库仑力提供了电子保持圆周运动所需的向心力，就像地球绕太阳旋转引力提供了向心力一样。如果真这样理解，那就又回到一百年以前了。问题是，电子带电，在旋转时要以电磁波的形式辐射能量，这样电子就会逐渐失去速度，最终被核俘获。为了克服这一缺陷，玻尔建立了第三个原子模型。玻尔模型是在有核模型的基础上，又加了3点补充。第一，原子存在定态，即电子满足特定条件时，不辐射能量，第二，电子角动量是某个常数的整数倍时就是定态，第三，电子在不同定态之间变化时，相差的能量以光子的形式辐射或吸收。玻尔模型虽然解决了原子的稳定性问题，但并没有从根本上说明，为什么会有定态。有比玻尔模型更基本的解释吗？这就需要量子力学知识，量子力学中有一个基本原理，叫不确定原理。其内容大体是，物体的位置范围和速度范围的乘积必须大于某一个很小的正数。也就是说物体所在的空间越小，他所具有的速度就必须越大。电子如果局限在原子中，就必须有一定的速度，这个速度支撑着电子不会被吸引到原子核上。于是，电子和原子核之间的库仑力，与电子由于不确定原理的约束所具有的速度，在原子大小的尺度上达到了一个奇妙的平衡。我们甚至可以根据这种平衡计算出原子的大小，原子尺度大约是0.1纳米，从最简单的氢原子到复杂的多电子原子，其实它们的大小都差不多，都是这个数量级。其背后是不确定原理的作用。还有更基本的理解吗，很遗憾，目前的理论无法给出比这些更基本的解释了。 |
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