電子圍繞原子核轉動，它的動力是怎麼來的？能量是如何產生的？

導讀：電子圍繞原子核轉動，它的動力是怎麼來的？能量是如何產生的？看看大家怎麼說。

1、

因為電子壓根就沒有圍繞原子核運動，所以也就不需要任何動力。

電子繞著原子核旋轉，這個對原子的描述是完全錯誤的！人的肉眼是看不到原子的，所以自然就需要猜測原子內部到底是個什麼結構。所以在以前物理學沒有現在這麼完善的時候，有一兩個人猜錯了也不奇怪。以前的人還認為地球是平的，太陽繞著地球轉呢。

這個錯誤的模型是1911年盧瑟福提出的，當他發現原子的質量大部分都分布於原子中心，也就是存在原子核的時候，就想當然的提出了"核外電子圍繞原子核旋轉的"的盧瑟福模型。

錯誤的盧瑟福模型

這個模型是一個完全沒有經過深思熟慮的模型，具有嚴重的錯誤和漏洞，當年盧瑟福提出來以後就受到了嚴重的質疑！ 拿今天的話說就是被噴慘了！

你的問題就是一個當時典型的質疑:

1 電子為什麼不會掉到原子核上去？

2 如果電子旋轉，就一定會發射電磁波，那麼為什麼觀測不到任何電磁波？

這些質疑盧瑟福根本解釋不了，其他人也解釋不了，所以很顯然，這個和事實完全不相符的模型根本就是錯誤的！

不明白為什麼這麼一個嚴重錯誤和不符合實際的模型這麼深入心？ 大概是大多數聽完老師講盧瑟福模型就去玩手機或者開小差了吧。聽課要認真，小朋友，不然就會鬧笑話？

所以重要的事情再重複三遍

電子並不是圍繞原子核旋轉的，盧瑟福模型不正確

電子並不是圍繞原子核旋轉的，盧瑟福模型不正確

電子並不是圍繞原子核旋轉的，盧瑟福模型不正確

那麼正確的應該是怎麼樣的？電子究竟應該是以什麼形式存在原子當中。

現代正確的電子分布模型應該是這樣的，電子在原子核外一定的空間做高速運動，但是軌道是隨機的，人類根本無法觀測到任何準確的電子軌道。也就是說電子有可能出現在原子周圍的任何地方，這個就叫做電子云。

黑點代表電子可能出現的位置。

氫原子不同軌道的電子云照片。

要注意一點，上圖中並不是電子做圓周運動形成的雲霧，而且原子可能出現的位置。因為照片固定拍下的電子的位置，就永遠不可能知道電子的運動情況了。

總之電子就是在原子核周圍做隨機的勻速直線運動，隨機出現在原子核周圍，並且不同能量的電子，出現的概率不同。我們可以用薛定諤方程來描述電子的運動。不同的能量，可以得到不同的波函數解。

說到這裡，大多數人肯定還是會非常困惑。對這個模型有一大堆疑問。因為要想真正的理解電子運動的模型，就必須理解波函數，理解量子力學。這個需要一定的背景只是。可能這個也是很多人不知道電子云模型的原因。

有興趣的朋友，可以繼續往下看，我盡量常識不用數學知識，向大家解釋一下電子分布的模型。

第一 電子的軌跡為什麼會是隨機的？

這是很多人都具有的疑問。這是因為，我們測量，或者觀測電子位置的時候，就已經破壞了電子的運動軌跡，因為任何觀測都必須對電子產生干擾。這就是量子力學中最核心的測不準原理。

比如說吧，你是一個盲聾人，這時候你旁邊有一個到處彈跳亂飛的彈力球，現在想讓你描述這個小球的運動狀態，你該怎麼做呢？

你唯一能對小球的操作，就是抓住他。但是你一旦抓住小球，小球是怎麼運動的你就不知道了。怎麼辦呢，你只有先抓住小球，然後記錄下小球的位置，然後扔出去再抓住。這樣慢慢的你就可以畫出一副小球再房間里可能出現的點。這個就相當於電子云。但是你完全不可能知道小球之前是怎麼彈跳的。

第二 那麼電子為什麼會這個樣子，為什麼會分布在原子核周圍。

我們知道牛頓第一定律，任何不受外力的物體，只有可能處於靜止或者迅速直線運動狀態。電子也不例外。

很顯然電子在原子核外不是靜止的，那麼理論上電子應該要麼被原子核吸引過去，和原子核碰撞，要麼就應該越過原子核飛走啊。為什麼會在原子核周圍隨機運動？

這是因為，真空實際上時刻都存在一種叫做真空漲落的現象。 也就是說，真空中並不是什麼都沒有，而是在非常短的時間內，會生成電子和反電子對，這個電子與反電子對又會立即湮滅，形成能量。這個過程非常短，所以宏觀看上去什麼都沒發生過。

那麼，當把一個原子核放在真空中時，帶正電的原子核會吸收光子，對周周圍的真空激發，形成了大量的正電子，負電子對。這些正負電子對又會迅速生成光子。存在與原子核周圍的這些正負電子對和光子，就是靜電場。

當一個電子進入這片區域時(原子捕獲電子)，電子會和正電子湮滅形成新的光子。而這個時候，原本平衡的正負電子對，就多出來了一個電子。這個電子又會和別的正電子湮滅。這個過程會在原子核周圍不斷重複。

這就是電子為什麼如鬼魅一般在原子核周圍隨機運動的原因。

以上內容就是量子電動力學的核心思想。當時，實際情況要比上面的情況複雜的多，可以作為一門專門的課程了。

量子電動力學的原子模型，是目前唯一一個最靠譜，最完善的模型。能解釋所有有關原子的現象，目前沒有發現任何違反量子電動力學的現象。這應該就是最接近真實的理論了。/

2、作者：原黃烈平。回答如下：這個問題提得很好，回答此問題有難度，電子，質子都在運動，能量來自那裡？學界認為一，大爆炸產生能量，二，氫聚變能，電子，質子，星球，星系，宇宙都在旋轉，且在極為規律且恆久繞轉，能量那裡來？恆星和行星內恆久高能釋放，能量那裡來？顯然以上兩种放能形式根本不可能之無稽之談，有人天天熱炒爆炸論，恆星聚變論都是天大的笑話，漏洞百出，可謂網路毒論，真理何在？正義何在？可惜我人輕力微，也少有人閱讀，求真理難啊！

從宇宙遍布電場和磁場來分折，正負電性粒子是宇宙本質(暗物質)，正負粒子在規律宇宙高速運轉所產生的引力和能量，稱宇宙總能量，只有它的能量才是永恆，這是唯一的解釋，也是終極解釋，電子，質子之運動能量來自原子的正負電性能量，原子和物質能量源於宇宙總能量。

原創理論，寫作辛苦，引用聲明，希望大家關注轉發。

3、

電子核由於質子的存在帶正電荷，所以對於帶負電荷的電子會有一個吸引力，那麼電子為何不會落入原子核呢？維持它運動的動力又是什麼呢？我想這是很多人的疑問。

首先，如果按照經典的行星模型來看原子，電子是一直圍繞著原子核高速運動的，就像是地球圍繞著太陽運動一樣。由於高速運動的離心力和質子對電子的吸引力平衡，所以電子會一直保持在原來的軌道上面。但是，這種解釋卻有一個致命的缺陷，即電子可以看成是在質子形成的電場中運動的電荷，那麼運動變化的電荷應該會產生電磁波，這樣電子的動能會越來越少，最終落入原子核內。

所以按照經典的行星模型解釋原子核內電子的運動並不行，避免不了電子需要額外的能量來維持運動。不過幸好普朗克和愛因斯坦等人提出了量子力學，成功地描述了核外電子的運動並不是行星模型描述的那樣，電子運動的軌道也不是連續的!電子像是在走跳棋一樣，靠著一個無形手掙出的骰子點數，跳著出現在核外空間的某一個區域。電子是像幽靈一樣一會出現在A點，下一刻又跳轉到B點，根本沒有規律可言。唯一能夠對電子軌跡進行描述就是概率波函數，它僅僅描述了電子在空間各個位置出現的概率而已。

那麼如果用波函數去描述電子運動軌跡的話，我們就會發現電子在原子核內出現的概率為0，即電子永遠也不會自發地出現在原子核處。除非是我們給電子施加一個巨大壓力，就像超新星形成中子星那樣把電子壓入原子核。這種概率式的運動方式根本無法形成所謂的宏觀電流，也無法用經典的電磁學來衡量，也就不能夠說什麼形成電磁波。

其實，在微觀量子世界，一切物理規律都變得和宏觀完全不一樣了。我們根本無法再使用宏觀物理界的規律來描述微觀世界，所以微觀世界的運動可以出現各種匪夷所思的行為。比如同時出現在空間的兩個地方（單電子雙縫衍射實驗）、波粒二象性等等。那麼電子不會落入原子核，永遠保持運動也顯得完全可以理解了。

4、

段金屬導體都是很多金屬原子組成的，而原子又由原子核，和原子,核外圍高速運動電子所組成的原子核由質子和中子組成的，質子帶正電，中子不帶荷，外圍高速運動電

子帶負電荷，這些電子運動方向雜亂的，原子核正電荷吸引運動負電荷，正負電荷相抵消，所以導體在未加外來電場電荷時不顯電性，當導體在加入外加電場時原子核外運動電子就會在外加電荷的推動下克服原子,核引力而脫離原子定向移動形成電流，這時導體就帶電了！

/5、電子本身有1/2的自旋的活力，原子核的電荷吸引力把電子吸引到身邊而因為電子的自旋活力無法再拉近，電子靠本身自旋活力在無法擺脫電荷吸引力而圍繞原子核旋轉，旋轉方向與其1/2自旋相位形成軌道，由於旋轉速度大大超過觀察像素上限，因此無法了解其實際軌跡，只能看到像雲一樣（近似我們看雨點像一條線）只能等待觀察儀器有突破性的進展。至於質子帶正電荷的原因也是科學家們未解開的謎團，同樣是夸克的中子為什麼是中電性？目前還沒法分析夸克又是什麼東東。如果有一天像我們了解磁疇一樣，清楚磁力線的原理，那末將有新一輪的進展。

6/

電子可以再分，挑戰人類的認識

——靈遁者

電子是我們熟悉的一個物理粒子，初中就開始接觸。我們都知道，電子是基本粒子，不可再分。電子的概念也非常重要。對於電磁學，元素性質等影響很大。但有研究表明，電子是可以再分的，這個新認識，也是很大突破。那麼電子可以再分，意味著什麼呢？電子究竟是如何再分的？一起來看看科學家是如何回答的。

我們都知道，電子是最早發現的基本粒子。帶負電，電量為1.602189×10-19庫侖，是電量的最小單元。質量為9.10953×10-28克。常用符號e表示。

電子是在1897年由英國物理學家約瑟夫·約翰·湯姆生在研究陰極射線時發現。一切原子都由一個帶正電的原子核和圍繞它運動的若干電子組成。另外電子的波動性於1927年由晶體衍射實驗得到證實。

電子可以是自由的(不屬於任何原子)，也可以被原子核束縛。電子屬於亞原子粒子中的輕子類。輕子被認為是構成物質的基本粒子之一。它帶有1/2自旋，即是一種費米子（按照費米—狄拉克統計）。電子的反粒子是正電子，它帶有與電子相同的質量，能量，自旋和等量的正電荷（正電子的電荷為 1，負電子的電荷為-1）。

物質的基本構成單位——原子是由電子、中子和質子三者共同組成。中子不帶電，質子帶正電，原子對外不顯電性。相對於中子和質子組成的原子核，電子的質量極小。質子的質量大約是電子的1840倍。

當電子脫離原子核束縛在其它原子中自由移動時，其產生的凈流動現象稱為電流。各種原子束縛電子能力不一樣，於是就由於失去電子而變成正離子，得到電子而變成負離子。

靜電是指當物體帶有的電子多於或少於原子核的電量，導致正負電量不平衡的情況。當電子過剩時，稱為物體帶負電；而電子不足時，稱為物體帶正電。當正負電量平衡時，則稱物體是電中性的。靜電在我們日常生活中有很多應用方法，其中例子有激光印表機。

再來說說電子的性質特徵，電子在原子內做繞核運動，能量越大距核運動的軌跡越遠，有電子運動的空間叫電子層，第一層最多可有2個電子。第二層最多可以有8個，第n層最多可容納2n2個電子，最外層最多容納8個電子。最後一層的電子數量決定物質的化學性質是否活潑，1、2、3電子為金屬元素，4、5、6、7為非金屬元素，8為稀有氣體元素。

物質的電子可以失去也可以得到，物質具有得電子的性質叫做氧化性，該物質為氧化劑；物質具有失電子的性質叫做還原性，該物質為還原劑。物質氧化性或還原性的強弱由得失電子難易決定，與得失電子多少無關。

由電子與中子、質子所組成的原子，是物質的基本單位。相對於中子和質子所組成的原子核，電子的質量顯得極小。質子的質量大約是電子質量的1842倍。當原子的電子數與質子數不等時，原子會帶電，稱這原子為離子。當原子得到額外的電子時，它帶有負電，叫陰離子，失去電子時，它帶有正電，叫陽離子。

電子與質子之間的吸引性庫侖力，使得電子被束縛於原子，稱此電子為束縛電子。兩個以上的原子，會交換或分享它們的束縛電子，這是化學鍵的主要成因。當電子脫離原子核的束縛，能夠自由移動時，則改稱此電子為自由電子。許多自由電子一起移動所產生的凈流動現象稱為電流。在許多物理現象里，像電傳導、磁性或熱傳導，電子都扮演了要重要的角色。移動的電子會產生磁場，也會被外磁場偏轉。呈加速度運動的電子會發射電磁輻射。

電荷的最終攜帶者是組成原子的微小電子。在運動的原子中，每個繞原子核運動的電子都帶有一個單位的負電荷，而原子核裡面的質子帶有一個單位的正電荷。正常情況下，在物質中電子和質子的數目是相等的，它們攜帶的電荷相平衡，物質呈中型。物質在經過摩擦後，要麼會失去電子，留下更多的正電荷（質子比電子多）。要麼增加電子，獲得更多的負電荷（電子比質子多）。這個過程稱為摩擦生電。

人們對於電子在原子中的排列問題，進行了長久的研究。在不同的時代，人們對電子在原子中的存在方式有過各種不同的推測。

最早的原子模型是湯姆孫的梅子布丁模型。發表於1904年，湯姆遜認為電子在原子中均勻排列，就像帶正電布丁中的帶負電梅子一樣。1909年，著名的盧瑟福散射實驗徹底地推翻了這模型。1909年盧瑟福和他的助手蓋革(H.Geiger)及學生馬斯登(E.Marsden)在做α粒子和薄箔散射實驗時觀察到絕大部分α粒子幾乎是直接穿過鉑箔，但偶然有大約1/8000α粒子發生散射角大於90。所以不能用湯姆遜原子模型來解釋。

盧瑟福根據他的實驗結果，於1911年，設計出盧瑟福模型。在這模型里，原子的絕大部分質量都集中在小小的原子核中，原子的絕大部分都是真空。而電子則像行星圍繞太陽運轉一樣圍繞著原子核運轉。這一模型對後世產生了巨大影響，直到現在，許多高科技組織和單位仍然使用電子圍繞著原子核的原子圖像來代表自己。

在經典力學的框架之下，行星軌道模型有一個嚴重的問題不能解釋：呈加速度運動的電子會產生電磁波，而產生電磁波就要消耗能量；最終，耗盡能量的電子將會一頭撞上原子核（就像能量耗盡的人造衛星最終會進入地球大氣層）。於1913年，尼爾斯·玻爾提出了玻爾模型。在這模型中，電子運動於原子核外某一特定的軌域。距離原子核越遠的軌域能量越高。

電子躍遷到距離原子核更近的軌域時，會以光子的形式釋放出能量。相反的，從低能級軌域到高能級軌域則會吸收能量。藉著這些量子化軌域，玻爾正確地計算出氫原子光譜。但是，使用玻爾模型，並不能夠解釋譜線的相對強度，也無法計算出更複雜原子的光譜。

到1916年，美國物理化學家吉爾伯特·路易士成功地解釋了原子與原子之間的相互作用。他建議兩個原子之間一對共用的電子形成了共價鍵。於1923年，沃爾特·海特勒Walter Heitler和弗里茨·倫敦Fritz London應用量子力學的理論，完整地解釋清楚電子對產生和化學鍵形成的原因。於1919年，歐文·朗繆爾將路易士的立方原子模型。加以發揮，建議所有電子都分布於一層層同心的（接近同心的）、等厚度的球形殼。他又將這些球形殼分為幾個部分，每一個部分都含有一對電子。使用這模型，他能夠解釋周期表內每一個元素的周期性化學性質。

於1924年，奧地利物理學家沃爾夫岡·泡利用一組參數來解釋原子的殼層結構。這一組的四個參數，決定了電子的量子態。每一個量子態只能容許一個電子佔有。（這禁止多於一個電子佔有同樣的量子態的規則，稱為泡利不相容原理）。這一組參數的前三個參數分別為主量子數、角量子數和磁量子數。第四個參數可以有兩個不同的數值。

於1925年，荷蘭物理學家撒姆耳·高斯密特Samuel Abraham Goudsmit和喬治·烏倫貝克George Uhlenbeck提出了第四個參數所代表的物理機制。他們認為電子，除了運動軌域的角動量以外，可能會擁有內在的角動量，稱為自旋，可以用來解釋先前在實驗里，用高解析度光譜儀觀測到的神秘的譜線分裂。這現象稱為精細結構分裂。

有了這些關於電子的基本內容的介紹，我們接下來看看這個新聞。

100多年前，當美國物理學家Robert Millikan首次通過實驗測出電子所帶的電荷為1.602×10-19C後，這一電荷值便被廣泛看作為電荷基本單元。然而如果按照經典理論，將電子看作「整體」或者「基本」粒子，將使我們對電子在某些物理情境下的行為感到極端困惑，比如當電子被置入強磁場後出現的非整量子霍爾效應。

為了解決這一難題，1980年，美國物理學家Robert Laughlin提出一個新的理論解決這一迷團，該理論同時也十分簡潔地詮釋了電子之間複雜的相互作用。然而接受這一理論確是要讓物理學界付出「代價」的：由該理論衍生出的奇異推論展示，電流實際上是由1/3電子電荷組成的。

但1981年有物理學家提出，在某些特殊條件下電子可分裂為帶磁的自旋子和帶電的空穴子。英國劍橋大學研究人員和伯明翰大學的同行合作完成了這項研究。公報稱，電子通常被認為不可分。劍橋大學研究人員將極細的「量子金屬絲」置於一塊金屬平板上方，控制其間距離為約30個原子寬度，並將它們置於近乎絕對零度的超低溫環境下，然後改變外加磁場，發現金屬板上的電子在通過量子隧穿效應跳躍到金屬絲上時分裂成了自旋子和穴子。

研究人員說，人們對電子性質的研究曾掀起了半導體革命，使計算機產業飛速發展，又出現了實際研究自旋子和空穴子性質的機會，這可能會促進下一代量子計算機的發展，帶來新一輪的計算機革命。

獨立學者靈遁者整理提供。

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