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如果说正负电荷是相互吸引的,那为什么电子不会被吸引到原子核里面去呢?
汤姆孙发现电子,并提出原子的布丁模型

  1897年,约瑟夫·汤姆孙透过测定阴极射线在磁场和电场的偏转,这是人类第一次确定世界上存在着一类被称为电子的奇异粒子。

阴极射线,即电子流在磁场中的偏转实验。使用荧光板显示电子流的运动轨迹。

  由于原子不带有净电荷,即电中性状态。因此在原子中必然存在能中和电子电荷的物质,不过那时候没人知道它是什么东西。因此,电子的发现者汤姆孙提出了一个新的简单的原子模型。简称为布丁模型,带负电的电子和带正电的神秘物质间隔镶嵌在一起,没有什么运动,也没有原子核这样的概念。

发现原子核,并否定布丁模型,而提出原子结构的行星模型

  革命性发现在1909年到来,汉斯·盖革(就是后来发明测量核辐射强度的那个盖革)和欧内斯特·马士登在欧内斯特·卢瑟福的指导下,在英国曼彻斯特大学做了一个彻底改变人们对原子结构想象的实验,从此拉开了量子力学这头怪兽的诞生的序幕,一个奇异的亚原子世界就此揭开了自己的面纱。

  实验是用天然辐射元素产生的α粒子去轰击金箔,在诡异的实验结果出现之前,没人想到汤普孙提出的布丁模型会错得如此离谱。与其说汤普孙错得离谱,不如说原子的诡异程度远远超出人们的预料。实验显示,绝大多数α粒子被金原子散射的偏向很小,但少数的偏向角很大甚至大于90度。而唯一合乎逻辑的推论只能是,原子的大部分体积是空的,而原子的主要物质以及质量都集中在一个极其微小的区域中。

  虽然原子本身已经很小了,但构成原子的物质应该更小,原子核的体积据估算只占原子的数千亿分之一。也许你认为,这简直是件不可能的事情,因为这意味着世间万物基本都是空的不成?比如,对面的墙壁,其实绝大多数体积都是空无一物?的确如此,当然你并不能因此穿墙而过,是因为你也同样空无一物,而不够凝实,如果你像α粒子那么实在,你自然就可以穿墙而过了。实际上,天文学可以证明原子核模型的正确性,因为天文学家观察到一类奇异的星体:白矮星,它们的质量大多只有约半个太阳那么大,但体积却只有地球这么小,这样的物质密度可就实在太超乎寻常。

  白矮星上的物质,一立方厘米大约是一吨重,因为它处于电子简并态,简单的说可以认为在强大的引力下,将原子核挤压到了一起紧密排列,原子体积大幅度缩水,而原子中的电子则被挤压了出来,变成类似金属中自由电子的状态,常被称为超金属状态。而目前人类可以在实验室中制造处于超金属状态的氢——金属氢,而金属氢也许会有许多奇异的性质能让人类加以利用。因此世界各国都在尝试制造金属氢。到此,我们可以认为新的原子核模型基本是正确的了。

2017年初,哈佛大学的研究团队,首次制得固态金属氢。
2017年2月22日,由于操作失误,这块金属氢样本消失了。

  但当卢瑟福提出原子内部结构的太阳系模型后,物理学就遇到麻烦了。因为按照从前的理论计算出的结果是,电子不可能长时间维持稳定的轨道围绕着原子核运转,因为电子在这种运动中并非处于匀速直线运动状态,而是处在加速运动状态,那么它就会开始向外辐射能量,伴随着能量的丧失,它的轨道必然会越来越靠近原子核,并且速度会越来越慢,最终一定会落到原子核里去,这个过程发生的速度是如此之快,以至于宇宙中根本不会存在现在我们熟悉的这类原子。

电子不会因为正负电荷相互吸引而掉进原子核,但它在经典电动力学中会因为不断的释放能量,最终坠入原子核,这会导致宇宙无法成型,解决这个问题的办法是玻尔模型

  所以,电子轨道的不稳定性,与原子核对电子的吸引无关,就像太阳吸引地球,但地球并不会因此就简单的被太阳吸引进去,只要地球能维持住自己的轨道和绕行速度就行。

  而解决电子灾难性的丧失能量的方案,由玻尔提出卢瑟福推荐而发表的。在玻尔模型中,电子不能随意释放能量,它必须按照固定的能级来释放,即能量的释放不是连续的而是所谓量子式的,其实在这个层面理解量子这个词很简单,就像我们子生活中使用的货币,它的最小值是一分钱。同样,电子释放能量的时候,如果低于最小值,那这个能量就无法被释放出去,于是电子就不会失去能量,然后它就能保持住稳定的轨道了。而且,依照同样的逻辑,电子的轨道也就不能是连续任意的,而同样必须遵循一个固有的轨道能差模式分布在原子核周围。从这个简单的解释开始,围绕着原子的神秘之处,量子力学拉开了帷幕。

我原来和你一样有这样的困惑,查了了一些资料,结合最新的量子理论解释一下

首先有个概念可能误解了我们,我们总是把原子中的电子,原子核想象成宏观物体,比如地球绕着太阳转,这个叫轨道模型,其实这个是不正确的,轨道模型是不正确的,这个理论已经淘汰了,误解了很多人


首先要说测不准定理,也就说至于电子在哪并不能用行星轨道计算方式来推算,但从统计学来说,出现在哪里的概率是一定的,多次测量绘制成图就是著名的电子云图


回到正题,为什么不会掉到原子核上,因为现在电子究竟是个什么东西,本质是什么,到目前还没有搞清楚。跟光一样,是微粒呢,还是波呢。

说它是微粒,因为它能被反射。说它是波,通过双缝会出现干涉现象。它是物质波。


目前还是薛定谔的波动方程理论运用最多,一般这样理解,在没有测量之前电子是波,测量是它就“塌缩”为粒子,薛定谔的猫就是一个例子,对于微观世界,已经不能用宏观的概念来理解了(具体情况自行百度),一只猫即是死又是活处于叠加态。


所以现在很多理论都在解释这些让人费解的问题,平行宇宙理论,弦理论等等,但这些都没法证实,还不被广泛认可

最后我要说的是虽然量子理论这么玄,有很多还无法证实,但应用已经开始了,就像前面说的,虽然不知道电子每一次的确定位置,但统计的概率是不变的

其实电子是会吸引到原子核里面的,只是极多数情况下电子围绕原子核转动产生的离心力等于吸引力,掉进去的概率极其低,满足一定条件时,电子时会掉进原子核的。当氢原子外电子掉进原子核里,就变成了一个中子,中子会瞬间与周围的其它原子结合,生成其它原子的同位素,例如氢原子有氕氘氚三种同位素。还有,当一定质量的恒星燃烧完,就会形成只有中子的中子星。

这个问题问的很好!不过抱歉,想要简单点儿的答案臣妾做不到啊:事实上,这甚至都无法用常识去解释!为了便于你理解,姐姐先给你讲点历史吧:

在1900年前后,正是大量的新发现和理念蓬勃涌现、相互激荡碰撞的年代。首先是詹姆斯·克拉克·麦克斯韦对经典电动力学的理解。他著名的麦克斯韦方程组描述了人们可以测量的电场和磁场,并且明确预测了两个重要的结论:

1、时变电场如何产生磁场,以及时变磁场如何产生电场。因此,电磁场所产生的电磁波以固定的速度在空间中传播,该速度可以通过实验室测量出的基本常数计算得出。由此而产生的波被称为光波,或是无线电波——只是频率不同,其恒定的速度为光速。这里有个问题哈,因为大家都知道,电磁波在介质中的传播是“摆动式”的,在麦斯威尔理论中曾提到过电磁波是不需要介质的。大多数人把它称为“以太假说”,或许只是我们还没有发现吧,当然,这就是另外一个故事了……

2、加速电荷是产生电磁波最简单的方法。只要加速电荷就能产生电磁波,并在这个过程中释放掉它们的能量。

然后约瑟夫·约翰·汤姆森发现了电子,他认为电子的质量非常轻,即便和最轻的原子相比,带负电荷的颗粒质量依旧小的可怜,它是原子的组成元素。原子是非常稳定的,因此正电荷就像布丁一样松软,而电子就像嵌在布丁里的葡萄干。当然还有其他的可能性,比如电子绕着一个体积小质量大的原子核运动,则意味着电子会不断向着原子核加速,这和月亮不断向着地球加速运行是一个道理。也就是说电子会释放它们的动能,在大约十亿分之一秒的时间内盘旋进入原子核。

而后,欧内斯特·卢瑟福通过将α粒子从原子核上反弹回去的实验,证明与原子相比,原子核非常的小,“葡萄干布丁”的原子核模型是错误的!

因此,我们遇到了一道令人费解的难题:在此之前,最成功的物理理论——经典电动力学,很肯定的预测原子结构是不稳定的,但事实上,它们非常稳定!

可想而知,很多人都借此提出了大量疯狂的理论设想。过了一段时间,尼尔斯·波尔提出了一个更为大胆的理论,他认为问题的关键在于角动量的量子化条件:电子绕核运动的角动量不能取任意值,只能取普朗克常数的整数倍。再结合路易维克多·德布罗意所提出的假说:德布罗意认为电子具有类波属性,λ= H / Pλ= H / P,其中H = 2π?H = 2π?,PP是电子的动量,这意味着电子的“波动性”导致其在原子核的周围形成了环绕原子核的闭环,即驻波。它反映出了波长和动量的关系公式,很好的解释了发射光的光谱。

由此诞生出了量子力学,我相信你已经学过了哈。从那时起,大批物理学家拼了命都想搞明白这个小家伙的一切奥秘。从长远来看,我们发现它永远都不会符合我们的常识认知,我所说的“常识”,是你所以为的“那些看得见摸得着的东东”。因为这个小家伙的运动模式显然和那些东东完全不同。普朗克常数为物理学设定了一个范围,这在以前也是不可想象的。

支持原子内的力不仅仅有电磁力,还有强力,弱力,如果电子落到核内,会导致核内能量失衡,原本带正电的质子转化为无电菏的中子,原本原子中质子与中子的平衡会被打破,而该过程可能需要克服强力做功,而克服强力做功需要极大能量,根据第三定律,能量不可能无故产生,所以这部分能量需要电子承担,电子无法承担这么大的能量,所以结果就是他便不能落到核内,这个应该和核聚变很像。(大概推测原因,实际没人能找到其中原因,这大概是世界的定理吧?)

一个篮球快速向你飞来,你是抓不住的。但篮球呈抛物线慢慢向你飞来,你就能接住了。物体动能越大,就越难以被控制,这是常识。

电子也是这样。越重的电子(吸收光子越多的电子)动能就越大,越不容易被原子核抓住。当原子接收不到光子,无法补充量的时候,电子必然会放出光子,损失动能。当动能损失太大的时候,就会被原子核捕获啦。

1个质子只能捕获1个电子,而形成中子。当核外电子全被捕获,原子核呈电中性,就无法吸引多余的电子啦。此时施加电压时,电子不受阻碍,就产生超导啦。

我来试试回答这等好问题:如果要回答这个问题,你就必须搞清楚电子是什么,原子核是什么,它们的本质界限是什么。这样看,这个问题实在是大了去了!我只能简短地告诉你:这个世界的本质就是能量作用空间,造成空间拉伸,具有拉伸方向性的空间们相互间会有自己独立的性质,比如同性相斥异性相吸,而,这些性质在立体空间里有层次,也就是一层套一层,如同太阳的磁场套着地球磁场由于它们是直接接触,所以磁场方向互为相反。原子内部结构也是如此层层相套,由于两个或两个以上的这种多层空间相互靠近时,在层间交界面上会出现磁场无法调节的排斥面,这就形成物质体积。电子相对原子核,它们不是同一层级的空间性质,当然,如果原子核内还有更核心的空间,那么原子核内是有核内电子的,但是它与核外电子在能量级别上对比是天壤之差,绝不是能够互相转换的。有兴趣可以阅读niuniu1924美国中文网博客。

电子没有被吸到原子里面,是因为电子在其轨道上运行,就好象地球在轨道上跑,和太阳的引力平衡了,不会被拉进太阳。假如有强大力量把地球推近了太阳,那么平衡打破了,太阳引力占上风,地球就会被拉向太阳,最终被吞掉。电子和原子核的关系,大概也是这个样子。但电子要想兼并入原子核里面,却是非常不容易。白矮星原子核与电子平衡打破的例子,所有原子核都紧挨成一个大球,电子则全部被挤到外层,紧裹着这个球体。但电子进不了原子核,只有当白矮星质量进一步增加,内部引力强大到把电子兼并进质子中,这时质子变成了中子,电子和质子都没有了,变成了一颗中子星

这和月球轨道一样神奇。据美国天体物理学家说,这个持续了数十年的疑问可能终于有了答案.对月球如何形成的普遍看法基于以下设想:一个体积如火星大小的巨大天体在45亿年前撞击地球,产生出一团碟状的炽热碎片,这些碎片逐渐聚合成了月球.但是这个30多年前提出的假设产生了一个问题.太阳系的大多数卫星是沿着引力最强的行星赤道上方围绕行星旋转的,但月球是个例外,它的运行轨道相对于地球赤道倾斜了10度左右.位于科罗拉多州博尔德的西南研究所认为,问题的答案在于那次大冲撞后碎片聚合的方式.研究人员推测当时有两大块物质——一块是刚刚形成的月球,另一块是在那次碰撞中剩下来的由气体和碎块构成的碟状物.根据研究人员提出的模型,这两大块物质相互间的引力作用使月球脱离了地球赤道上方的轨道面,而是进入了一个倾角为10度的新轨道.

其实原子构思图从当时到现在己经修改过多次,原子构思图目是用原理解釋发电机,化学能电池电子产生的原理。当时根据电池有正负极,发电机发出的电子有正负极就认为电子回路中有正电子和负电子在流动,这就是现在导线在磁场中切割磁感线电子一分为二产生正负两个电子的正负电子论。为适用这个理论将正电子安排在原子核内,负电子安排在原子核外围转动。其实根据物质在运动状态下产生能量的理论,在磁场作用力下原子核外围的电子逸出做回路运动其状态为正,外围中电子缺失位置状态为负,这就是电子正负状态论,所以一个电子不存在正负电子相互吸引问题,电子只是在做正负状态的回路运动。根据电子状态正负论原子构思图是否还需改动呢?题外话,目前还查不到磁场住在原子那个位置,是真正的两百多年老黑戶。

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