原子的內部空間完全是真空的，但為什麼原子沒有因此而塌縮呢？

寇亞君

電扇是大家非常熟悉的小家電。雖然扇葉的面積遠小於電扇的面積，但是當其轉動時，卻可以擋住了我們的視線。對於我們的視線來說，扇葉的轉動產生了屏蔽效應。

在上個世紀初，新西蘭🇳🇿人盧瑟福在英國🇬🇧做了一個實驗🧪，用電子轟擊原子。令人吃驚😱的是，只有極小比例的電子被反射了回來。這說明原子的質量集中在極小的原子核中，原子內絕大部分空間都是空的。

如果把原子放大到地球🌍那麼大的話，原子內基本粒子（電子和質子）的體積之和不超過一個兵乓球的大小。

類似扇葉轉動產生屏蔽效應，我們平時感受到物體的體積，實際上僅只是電子高速運動所形成的封閉體系。

那麼，為什麼電子既不跌落到原子核上，又不逃離原子核的束縛呢？

在物理上，有一個很形象的比喻，就是勢阱模型。這就好比是具有一定能量的電子，落入了一個勢阱。一方面，電子具有波動性，不能接近原子核；另一方面，電子與質子具有庫倫力，使之又不能遠離質子。於是，電子被兩側無形的阱壁束縛住了，只能在距原子核一定遠的範圍內高速運動，從而形成了一個封閉體系。

不過，其內部雖然是空的，但是我們感受到的，卻是一個實體。因為，電子的速度很高，相當於一個立體的電子電扇，其扇葉就是一定數量的電子。

根據有機的量子宇宙觀，在我們的宇宙中，存在著不可再分的最小粒子——量子，該量子的本徵參量是普朗克常數h。這是一個與量子能量的大小無關的常數。

於是，宇宙是由量子構成的：

離散的基態量子構成空間，受到激發的量子成為光子，由高能量子組成的封閉體系就是各種基本粒子，由各種基本粒子還可以再進一步地生成各種更高層次的封閉體系，它們分別是原子、分子和宏觀物質。

由此，我們知道，導致電子產生封閉體系的外部物理背景是離散的量子空間；導致電子具有波動性的原因，是因為電子的半徑遠小於空間量子的間距，從而受到了空間量子的不對稱碰撞💥。

此外，類似兩艘並排行駛的船隻🚢會由於海水🌊的擠壓，而形成相互的吸引力🧲；電子與質子的庫倫力，則是由於兩者的同向自旋，導致空間量子對兩者的不對稱碰撞所產生的。

總之，由於電子的細小和電子與質子的同向自旋，分別導致了空間量子對其的不對稱碰撞。於是，電子的無規高速運動，是電子在該條件下的自由狀態，即電子的基態。因而，原子系統是穩定的，電子會始終保持其運動的狀態，形成封閉體系。量子空間的存在，是電子不會塌陷進原子核的根本原因。

淡漠乾坤

而我們在這個世界上所感受到的一切，都是電子，我們無法感受到被電子運動所形成的電子雲所緊緊包裹著的原子核，假若我們可以直接透過電子雲觸摸到原子核，那麼從我們接觸到原子核的那一刻起，核反應也就開始了…

原子之所以不會塌縮的原因在於：原子核內存在著“強相互作用”的強核力，正是這種夸克之間的吸引力，將質子和中子束縛在一起構成原子核。強核力作用於所有質子與中子之間，是目前已知的最強大的力，一萬億萬億萬億倍於重力，該強核力僅僅作用於一毫米的一萬億分之一的範圍內，而原子內的電磁力作用距離較長，排斥力弱於強核力的吸引力，因此也就形成了電子不停地圍繞著原子核旋轉的堅固結構。

拉拉酋長

這問題問的實在太好了。事實上，為了回答這個問題，物理學家真應該開發一個全新的科學分支。

答案在於量子力學，自20世紀初，科學家們開始發展量子力學。如果你想要完全理解量子力學，那還有很多東西需要學。不過為了簡短起見，我們先從這個概念開始說起：原子中的電子所位於的“殼層”，稱為能級。能級與原子核的距離是固定的。電子可以從一個能級躍遷到另一個能級，但前提是它們必須吸收或釋放出一定的能量。例如，如果一個電子從第1能級躍遷到第2能級，它就必須吸收與之相對應的兩級之間的能量差。同樣的，電子也可以從第2能級下降到第1能級，不過它必須釋放出與之相對應的兩級之間的能量差。

所有的電子都趨向於躍遷到最低能級，所以看起來電子似乎會佔據所有的第1能級，聚集在原子核附近。不過，每個能級都有自己的最大佔用率。第1能級只能容納2個電子。如果第1能級已經包含了兩個電子，那麼其他多餘的電子就必須進入到第2能級，而第2能級可以容納8個電子。電子總是會盡可能的躍遷到最低能級，但是它們不會在能級之間塌陷。

這就是所有的電子都不會坍縮到原子核附近的原因了，因為它們根本做不到。它們只能存在於特定的位置，當這些位置滿了，而原子又得到了更多的電子，它就必須向外擴張。

科科雪碧

答：量子力學阻止了原子的進一步坍塌。

在20世紀初，人們建立的原子模型，其中盧瑟福認為原子的質量集中在核心區域，我們稱之為原子核，而電子在外面的軌道高速運動。

可是，電磁學指出，運動的電荷必定輻射電磁場，然後電子損失能量後墜入原子核，這與事實不符。

直到盧瑟福的學生玻爾，提出了基於量子力學的氫原子模型，並指出氫原子模型滿足的三條規則：

1、原子的核外電子只能以一些固定的能量，存在於核外軌道上運動，這種運動不吸收也不是釋放能量。

2、當能量處於最低能級叫做基態，基態吸收能量後電子躍遷且電子未逃離的狀態，叫做激發態。

3、電子在不同的能級之間躍遷，會釋放或者吸收能量，如果以電磁波的方式發生能量變化，那麼電磁波的頻率v和能量變化ΔE滿足：ΔE=hv。

原子遵守著這三條規則，使得電子不會墜入原子核，因為基態是核外電子的最低能級，不能再降低。

後來量子力學建立不確定性原子，把核外電子描述成“電子雲”，電子不再有明確的軌道，其中電子出現在原子核內的概率為零，所以電子不會墜入原子核，如果有多個核外電子，電子的分佈遵循著泡利不相容原理。

以上就是原子需要遵循的量子力學規則。

但並不意味著原子不能繼續坍塌，如果有足夠的力量，量子力學也不能阻止原子繼續坍塌，比如超新星爆炸，就有可能強大的引力繼續“壓碎”原子，使得電子墜入原子核與質子“中和”，形成緻密的中子星。

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艾伯史密斯

回答這個問題就要祭出普朗克曾經描述這世界說過的一句話了——世界是不連續的。

確實，原子內部除了中心的原子核，其他空間幾乎不存在什麼。有人做過一種比喻來形容原子的結構——原子核相當於籃球場中央的一個乒乓球，電子就相當於球場其他地方亂跳的豌豆，這相當於原子內部空間近乎真空。

上圖是原子經典力學裡的模型，這種模型實際上來講比例也不對，也和真實的原子結構有很大區別，比如所謂的電子軌道是不存在的，這只是我們為了在解決某些低層次問題的方便。

實際上，題主問題的另一個表達可以是——繞原子核旋轉的電子為什麼沒有墜向原子核，實現原子的坍縮呢？

這問題和"世界是不連續的"的這種哲理式的陳述有什麼關係？且聽我慢慢講來。

實際上，題主的困惑也是100多年前一群物理學家的疑問，他們都是那個時代智慧的代表。這一問可不得了，它直接催生了現代物理學的一大支柱——量子力學。

對於這個問題，普通大眾直觀的理解就是很疑惑——這近乎中空的結構，沒什麼支撐也不塌？這很現實，很宏觀，也確實，沒有人能覺得自家的房子沒了柱子橫樑還能立著！

但實際的微觀世界和宏觀世界有相似的地方，也有很多不同的地方。

比如我們這裡的原子坍縮問題能參考的則是更宏觀，和原子結構模型更相似的太陽系模型，而不是自家沒了頂樑柱的房子能不能住的問題。

確實，100多年前的盧瑟福就是憑藉原子模型和太陽系模型的相似而成為第一個站出來解釋的人——他認為原子和太陽系一樣，太陽通過引力吸引著各大行星，行星們為了不撞向太陽，就得以一定的速度繞太陽公轉，只要速度合適，行星們就能穩定下來，不會撞向太陽。

同樣的，原子核和電子的電磁力也可以比作太陽和行星作用的引力，所以電子的穩定也是因為它繞原子核的高速運動，當離心力和吸引力平衡了電子也就不會撞向原子核，實現原子的坍縮。

但問題的關鍵是電子和地球不一樣的是，電子繞核運動因為做變速運動時，作為電荷的本身就會產生變化的電流，然後又是產生變化的磁場，於是電磁波就出來了，這輻射出的電磁波能量相對於電子原來有的是佔了很大比重的！

即便是圓周運動也屬於物理上的變速運動，何況電子按照經典模型研究也不是嚴格意義上圓周運動。另外，地球的公轉實際上也在輻射和電磁波類似的引力波，但量太少，對實際的地球軌道影響不大，電子不一樣，本身個頭就小。

於是，盧瑟福說的全是扯淡，必須重新找新的理論來解釋為什麼電子不撞向原子核！於是量子力學開始初現雛形，登上歷史的舞臺。

量子力學不懂不要緊，我們只要知道它給我們描述的真實世界最基本的思想就是原子輻射的能量是一份一份的，而不是普遍人們認為的連續，這樣的理論就是普朗克那句陳述句的哲理式表達。

那麼，為什麼能量的不連續能解決原子不坍縮的問題？

在量子力學裡，電子在原子內部輻射一份一份能量的過程稱為量子躍遷。量子躍遷之所以能進行，關鍵在於電子輻射能量恰好等於能級的差值。

如果這個值沒有相對應的能級差，這種電磁輻射是被絕對禁止的。

在能級裡，有一個叫做基態的能級，它是電子最穩定的軌道，也是最接近原子核的軌道。這裡的電子不會再相外輻射能量，躍遷到更低的能級，這就是原子不坍縮的關鍵原因。

在基態的電子，只能接受輻射又躍遷到更高的軌道。

科學新視野

原子內部是真空的，這種說法當然是不成立的。這是20世紀初，盧瑟福提出的原子模型，中間是原子核，四周是環繞的電子。原子核帶有正電荷，而電子的電荷的負的，所以原子核和電子之間有吸引力，類似太陽對行星的吸引力。電子為了不掉到原子核上，就必須繞著原子核高速運動，讓離心力和吸引力達到平衡。但是這有一個嚴重的問題，那就是電子繞著原子核運動就是加速運動，而電荷的加速運動必然會產生電磁波輻射。按照麥克斯韋的電磁場理論進行計算，立刻就發現電子的電磁波輻射會很強，幾乎瞬時就會損失掉全部的動能落到原子核上，也就是穩定的原子不可能存在！這顯然是荒謬的！

回答第二個問題，就比較複雜了，要講清它，簡直就要講一遍量子力學的發展世。因為世界上，氫原子最簡單，核外只有一個電子，我們就從氫原子說起吧。

上圖就是巴爾末發現的氫原子光譜線，根據盧瑟福的原子模型，核外電子在放射輻射能時，電子的能量一定要減少（能量守恆)，電子就不斷接近原子核，最後電子落到原子核上，和原子核（質子)結合，變成中子。所以根據古典力學的理論，原子是不穩定的，隨時隨地變成中子。所以如果用古典力學去解釋原子結構，原子的確是要塌陷的。但事實是原子沒有塌陷（至少在地球上，至於說中子星，那隻能讓民科去發揮了，我沒有這個想象力)，波爾為了解決這個難題，在盧瑟福原子模型的基礎上，用庫侖定律，牛頓力學，再揉合了普朗克的量子理論，搞了個大雜燴，提出了三點假設，一，電子在能量不連續的穩定的軌道上運行時，是不輻射電磁能量的。二，電子在不同的電子軌道上躍遷時吸收或輻射能量。三，這些穩定軌道的主量子數是n=1,2,3,。。。（參考上面第二個圖)根據波爾理論，就很好地解釋了氫原子的光譜圖。這就是波爾的量子理論，但他的理論是有缺陷的，是用古典理論強加上量子條件，有點牽強，不倫不類。

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電子不是無限小的點粒子。相反，它更像是一朵雲。當被質子的電磁引力“固定在適當的位置”時，電子雲就會收縮並“擠壓”成一個直徑約為一納米的球形體積。“量子效應”有效地為電子雲提供了一種“量子壓力”，你越是試圖把它擠壓得更小，量子壓力就越“有效地”阻止進一步的收縮。

中性氫的基態代表了電子“雲”與質子的電磁引力之間的平衡，電磁引力傾向於將電子“雲”向質子收縮，而電子本身的“量子壓力”反對進一步的收縮。 因此，圍繞質子的電子“雲”實際上更像一個恆星，像我們的太陽。我們的太陽是一個球狀的等離子球，在中心核心區域密度最大，但向外延伸700，000公里。同樣，在一個氫原子1s基態的電子“雲”，中間是密集的，但向外延伸約半納米。當然，太陽沒有堅硬的表面，日冕延伸到遙遠的太空。同樣，處於氫原子1s基態的電子“雲”有一個擴散的、指數遞減的“暈”，通常稱為“波函數”的“尾部”，它也延伸到更大的半徑。

注意，我們的太陽繞著它的軸旋轉，所以它的角動量也一樣。1s氫原子中的電子“雲”沒有類似的角動量，它更像是一顆沒有自旋的理想恆星。

把電子想象成繞原子核旋轉的點粒子，因此電子“雲”的任何實際自旋都被稱為所謂的“軌道”角動量。這樣的狀態確實存在，其中電子“雲”實際上繞著原子核，繞著原子核的某些軸旋轉。然而，這種所謂的“軌道”角動量與電子的“自旋”角動量是不一樣的。

在原子中，電子位於被稱為能級的“殼層”中。能級與原子核的距離是固定的。電子可以從一個能級躍遷到另一個能級，但前提是它們能獲得或失去適當的能量。例如，一個電子要從第一個能級躍遷到第二個能級，它必須精確地獲得與兩個能級之間的間隙相對應的能量。同樣，電子也可以從第二能級下降到第一能級，前提是隻有當它釋放出準確的橋樑之間差距的能量。

所有的電子都傾向於落入最低的可利用能級，因此電子似乎都佔據了第一能級，聚集在原子核附近。但是，每個能量級別都有一個最高佔用級別。第一能級只能容納兩個電子。如果第一個能級已經包含兩個電子，那麼任何額外的電子必須進入第二個能級，可以容納多達8個電子。電子總是落在可利用的最低能級上，但它們不能在能級之間結束。

這就是為什麼所有的電子都不會塌縮到原子的中心，它們根本就不能。它們只能存在於特定的位置，當這些位置是滿的，原子必須向外擴展，如果它獲得更多的電子。

當然，這裡遺漏了很多細節。當你開始瞭解量子力學的本質時，你會發現，能量水平實際上是分層次的。在原子中定位電子比這裡描述的要複雜得多。

如果你有其他見解，可以在下方評論哦，我相信你的評論可以一針見血。

趣味說

是的，原子內部空間確實挺空曠的，宛如我們的太陽系。原子的大部分質量都集中在原子核處，原子核外是高速繞其運轉著的電子。

按理說原子核由質子與中子構成，質子帶著正電荷，中子不顯電性，那麼原子核就應該是帶正電荷的，而電子是帶著負電荷的，它們應該是互相吸引的啊，最終的結果應該是電子砸向原子核，可是，事實情況是並沒有。

起初盧瑟福提出了原子的行星模型，認為原子的結構與咱們的太陽系類似，至於核外電子為什麼不砸向原子核，道理與行星為什麼不砸向太陽相類似。

行星繞著恆星公轉，雖然恆星的引力很大，試圖將行星拉過來，但是行星在公轉，公轉速度又很快，產生的離心力與恆星引力提供的向心力相平衡，那麼行星就可以穩定的繞著轉了。

起初認為核外電子就像行星一樣在圍繞著原子核高速運轉，但是呢，科學家對氫原子的線狀光譜的研究表明了盧瑟福的原子行星模型是不對的。

之後玻爾提出了他的原子模型很好的解釋了這個氫原子線狀光譜，不斷髮展的現代量子力學又對玻爾提出的模型進行了完善。說明了電子的運行並不像行星那樣有著鮮明的軌道，電子的軌道叫做

另外，電子出現的位置是概率性的，它並不像我們看到的其它物質運動一樣有規律，電子有可能出現在原子核核外空間的那一點，或者是那一點，總之，只能表示出電子出現在某個位置的概率大小，所以用電子雲模型來描述它。

科學船塢

我們都知道，萬物是運動的，原子核自然也不例外，高速運動的原子核對周邊的電子作功，電子獲得能量從而高速繞原子核運動卻不墜落在原子核上，除非外界因素強勢介入，如高溫、高壓、低溫、低壓，這可能引起裂變或聚變。這也類比太陽系，太陽高速運動，通過萬有引力作用於周邊行星，行星獲得能量從而繞太陽飛行，太陽公轉速度穩定，整個太陽系穩定，假如太陽加速公轉，行星將遠離太陽，直至飛出太陽系，太陽系毀滅，又如太陽減速公轉，行星將墜向太陽，直至熔為一體，同樣，太陽系毀滅。好在太陽以穩定速度公轉，為人類提供了家園。

純屬個人推測，詳情請參閱我提出的＜甩轉假說＞

青山綠水250400698

原子無實質，但由能量電磁波(電場)組成，該討論議題原意就是我的原創理論。

宇宙和太空由低能電磁波(暗物質)組成，本質場或電場(暗能量)，它是宇宙基本能量和最小物質。

原子內電磁波密度高於外界，能量(電場)大於外界，因電場量支撐，原子不會坍塌。

電子能量低顯負電性，質子能量高為正電性，學界認為電子跳躍我不認同，本人支持盧瑟福的原子模型，電子運動與宏觀行星運動同理，原子內力平衡促使電子的規律運動，不平衡則原子結構不穩定。現代很多學者之電子模型為臆想。

宇宙都在運動中，凡是規律運動的物質多為球形，故電子與質子皆規律運動，而運動物質多為球形。

電子能量和高速繞轉表現為對質子的斥力，斥力與質子引力平衡，故電子不墜入質子。

關鍵字: 原子 扇葉 電扇