人睡在床上,他是静止还是正在运动?说他在运动,他睡在床上一动都不动,说他是静止的,地球一直在转动,他跟地球一起动,说他是静止的也不是,说他是运动的也不是,从这个例子中道出一个道理,宇宙世界没有绝对的静止,也没有绝对的运动,运动和静止是比较出来的,判断是运动的,还是静止的,完全取决于所取的参照物比较,所以运动是相对的,而不是绝对的。如果没有外力干扰,物质运动会保持原来的状态,原来是运动的,就保持运动状态,原来是静止的,就保持静止状态,这个认识和日常生活的感觉不一样,不一样的地方是我们生活在受重力影响的地球环境,我们在地球无法摆脫重力的影响,由于所处环境不同,所见的运动状况就不一样,所以不能用我们的感觉去对比电子的运动,需要摆脱我们的习惯思维才能真正认识运动。电子由于没有受外力干扰,所以绕原子核转只是保持原来的运动状态,这种运动状态不需要动力。
电子核由于质子的存在带正电荷,所以对于带负电荷的电子会有一个吸引力,那么电子为何不会落入原子核呢?维持它运动的动力又是什么呢?我想这是很多人的疑问。
首先,如果按照经典的行星模型来看原子,电子是一直围绕着原子核高速运动的,就像是地球围绕着太阳运动一样。由于高速运动的离心力和质子对电子的吸引力平衡,所以电子会一直保持在原来的轨道上面。但是,这种解释却有一个致命的缺陷,即电子可以看成是在质子形成的电场中运动的电荷,那么运动变化的电荷应该会产生电磁波,这样电子的动能会越来越少,最终落入原子核内。
所以按照经典的行星模型解释原子核内电子的运动并不行,避免不了电子需要额外的能量来维持运动。不过幸好普朗克和爱因斯坦等人提出了量子力学,成功地描述了核外电子的运动并不是行星模型描述的那样,电子运动的轨道也不是连续的!电子像是在走跳棋一样,靠着一个无形手挣出的骰子点数,跳着出现在核外空间的某一个区域。电子是像幽灵一样一会出现在A点,下一刻又跳转到B点,根本没有规律可言。唯一能够对电子轨迹进行描述就是概率波函数,它仅仅描述了电子在空间各个位置出现的概率而已。
那么如果用波函数去描述电子运动轨迹的话,我们就会发现电子在原子核内出现的概率为0,即电子永远也不会自发地出现在原子核处。除非是我们给电子施加一个巨大压力,就像超新星形成中子星那样把电子压入原子核。这种概率式的运动方式根本无法形成所谓的宏观电流,也无法用经典的电磁学来衡量,也就不能够说什么形成电磁波。
其实,在微观量子世界,一切物理规律都变得和宏观完全不一样了。我们根本无法再使用宏观物理界的规律来描述微观世界,所以微观世界的运动可以出现各种匪夷所思的行为。比如同时出现在空间的两个地方(单电子双缝衍射实验)、波粒二象性等等。那么电子不会落入原子核,永远保持运动也显得完全可以理解了。