电子是围绕原子核以光速运动吗？

电子在原子核外的最快运动速度是亚（真空）光速，达不到真空光速。

光速这个词是有歧义的，这是因为光子在不同介质中的速度不同，在某些介质中，如水中，光子的传播速度仅有真空光速的75%！而某些粒子的运动速度能超过0.75真空光速，这意味着它们能在这种特殊环境下，超光速运动呢。但通常物理学家不会认为这是一种真正的超光速现象，当这样的事情发生时，这些伪超光速粒子会发出一种美丽的辐射——切伦科夫辐射(Cherenkov Radiation），这是一种蓝色的辉光。

图示：在冷却核燃料棒的水中，有一种美丽的蓝色辉光，这种辉光产生的原因就是重原子裂变时释放的粒子运动速度超过水中的光速，这时候这些粒子就会产生出光子来，这些光子的波长还恰好落在人类视网膜能够感知的范畴中。

为了严谨，我们在讨论光速时，很有必要注明是真空光速。而电子在原子核外的最快运动速度，只能达到亚光速，无法达到真空光速。其原因也很简单，电子作为构成世间万物的基本粒子的一种，属于轻子，顾名思义就是质量很轻的意思，而常见的质子和中子则被称为重子。但电子质量虽然很轻，比质子轻数千倍，但它依然具有质量，根据众多实验的测试结果，当前物理学界认为电子的静止质量为：9.10938356 × 10^-31千克。这个质量当然很小，但它毕竟不是零。

根据爱因斯坦的狭义相对论，只有静止质量为零，或者说没有质量的亚原子粒子的运动速度，才能达到（真空）光速，只要狭义相对论一天没被推翻，那么电子的速度就永远到不了真空光速，换句话说，谁要是能制造出光速电子，那么也就推翻了狭义相对论，所以那些有志于打倒爱因斯坦狭义相对论来扬名立万的民科们加油吧。加速电子这事儿其实挺简单的，只要使用电场就行呢。

电子在原子核外的运动速度

图示：波尔给出的原子模型。这个模型已经过时，现在采用电子云的方案，但是我们依然可以计算电子的速度，只是我们不能清楚的知道电子究竟在哪儿，这是由测不准原理决定的。

越靠近原子核的电子运动速度越快，量子物理学创始人波尔，对原子最内层电子（1s)的运转速度，曾经给出了一个简单经验公式。

原子序数*C(真空光速)/137

原子序数是原子核中的质子数，也是原子在元素周期表中的排序。

让我们给出几个实例

氢元素序号是1，所以氢原子核外围电子的运行速度大约为0.7%C。

而金属银的序号是47，第一轨道的电子的运行速度是约34％C运转。

金原子的序号为79，第一轨道的电子的运行速度是约光速的58％。

随着核外电子速度接近光速，就必须考虑狭义相对论的质增效应，即随着电子的速度增加，其质量也会发生改变，这种改变导致重元素原子的物理和化学性质随之发生改变，比如汞在常温下是液态的，黄金为何是黄色的等等

按这个简单公式，我们还可以得到一个推论，宇宙中最多只有136种元素，实际上稳定元素不到94种，利用技术人类已经制造出一直到118号的元素，但它们都非常不稳定，稍纵即逝，迅速发生裂解衰变。

至于内外层电子的能量差异，是通过电势能来体现的，而和速度无关。外层电子的运行速度虽然慢，但它也离原子核更远，这让它具有更高的电势能，就像离地面更高的物体，具有更高的势能一个道理。

粒子物理学家曾经认为无质量粒子有三种：

光子、胶子和中微子。

但胶子被强核力约束，不能独立出现，只有光子和中微子能自由存在于宇宙中，后来物理学家们发现中微子其实具有非常微小的质量，有多小呢，比电子的质量还要小百万倍，但有质量和零质量是质的差异，这个发现获得了2015年的诺贝尔物理学奖。

不管中微子的质量多么诡异，必然推论的是，中微子的最快速度将小于真空光速，不过，限于测量误差，当前实测的中微子速度介于0.999976c~1.000126c之间。是的，中微子的速度在测量中甚至可能稍稍高于光速。最有可能突破爱因斯坦狭义相对论限制的粒子，就是中微子了，关心超光速的网友们，可以将注意力放到神秘的中微子身上。

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