原子的内部结构

原子的内部结构

原子非常神奇，花时间思考它是非常有价值的。尽管传统的太阳系示意图存在致命的缺点，但我们还是可以局部应用于原子。

首先，原子与太阳系具有相似性：原子的中心质量大，外部质量小。我们用最简单的氢原子做分析，氢原子只有一个带正电的粒子（质子）作为它的原子核，和一个位于外部的带负电荷的电子。质子的质量比电子的质量高2000倍，这与太阳的质量远大于地球的质量相似。

其次，原子与太阳系还存在一个相似点：它们体积中的大部分地方是空的。原子大部分体积是空的，对这一表述最形象的比喻是：如果你将原子核想象为一只苍蝇般大小，那么，整个原子应一座教堂那般大。在这些余下的空间中，除去电子的其他部分皆为空。

现在，我们不再用太阳系作类比了。我曾经提到过，如果原子确为类似太阳系的样子，那么，这样的原子终究会坍塌。

原子不同于太阳系的一个重要区别在于电子和原子核被电磁力吸引，而太阳系中的星体被万有引力吸引。原子核中的电子所带的负电量和质子所带的正电量完全相同，这种现象是奇特的，能对它进行透彻解释的人可以轻松地获得诺贝尔奖。我们目前尚不可能对其作出正确的解释，但让原子以这样的方式运转并不困难。这与太阳系是不同的，万有引力对原子来说，只是一剂调味剂。

原子不同于太阳系的最后一个重要原因是在原子中，电子并非像行星绕太阳那般绕着原子核在明确的、固定的轨道上运转。它们甚至没有像玻尔想象的那样按照铁轨一样的固定轨道运行。今天的科学家们发现，量子原子从不按照常理出牌。电子像模糊的云散步在原子核周围，并非平面设计师喜欢的那种连续的弯曲的轨迹（尽管这样的图很困难绘画）。