易開江
“原子為什麼十分穩定”和“諸葛為什麼不採納魏延的子午谷奇謀”一樣是今日頭條裡的“月經問題”。區別是前者很難給出有創意的解答。
必須承認，一度我每看見子午谷奇謀相關的問題都要點進來看一看，雖然都是老梗，但看了也有舒緩自己“焦慮”的功效。我很懷疑一個學過量子力學或原子物理的人會每次都點進“原子為什麼十分穩定”這樣的帖子裡來看。
小結以上兩段：讀者閱讀主要是為了娛樂（求知在這裡是次要的），寫作者則主要是為了能寫出創意來，否則很難解釋為什麼這類初級問題會四處氾濫。
回到原子為什麼十分穩定？
1.原子十分穩定，這一論斷來自我們的日常經驗。我們自己及我們的世界都是十分穩定的，從我們出生到死亡，山還是那山，水還是那水。再附加一個教條，萬事萬物皆由原子構成，既然世界是穩定的，那麼原子也是穩定的。
2.原子的有核模型告訴我們，原子中所有的正電及絕大部分質量集中分佈於原子中心極小的區域，大小隻有飛米量級（10的-15次方米），原子中的負電以電子形式存在於原子中，換句話說電子存在的區域將大至原子的尺寸，這一尺寸大致是1埃，或10的-10次方米，但電子本身根據現代物理的知識又是很小的，小到甚至就是一個幾何的點。以上囉裡囉嗦一大堆，屬於現代物理的教條，所謂教條就是金科玉律，懂不懂你先背下來再說。
3.根據電磁學的知識，帶負電的電子和帶正電的原子核之間存在吸引的相互作用。鑑於電子的質量比原子核小很多，我們可以只研究電子在電磁相互作用下的運動，而乾脆認為原子核是靜止不動的。這個叫近似，打個比方就是我們研究衛星在地球的吸引下運動，我們只需要研究衛星怎麼動就可以了，地球因其質量很大，我們就直接認為它不動好了。
4.電子在電磁相互作用下怎麼動，需要用到力學的知識，雖然大部分人已經忘記怎麼求解F=ma了，但都會承認電子將圍繞原子核轉圈，就好像衛星會圍繞地球轉圈一樣。
5.根據電磁輻射理論，電子在轉圈的同時會向外輻射電磁波，電子的動能變小了會導致電子的軌道降低，這個也可以類比衛星圍繞地球的運動，衛星因和稀薄的大氣摩擦，動能也會降低，這導致衛星一邊轉圈一邊降低軌道，最後會掉進大氣層。往下光定性的講故事就沒用了，我們還必須定量地估計電子損失能量的速率是多少，或者說需要估算電子向外輻射電磁波的功率是多少？計算的結果是非常大，電子會在瞬間（10的-10次方秒）就損失掉全部的能量，落在原子核上。按照這個故事，氫原子的壽命就是10的-10次方秒，這和我們前面說的[1]是矛盾的。
6.截止目前為止，我僅僅解釋了這個問題何以成為問題。如果你能憑自己的思考就把這個問題給解決了，並且正好就是現在量子力學給出的答案。那麼你的物理學水平應該相當於：索末菲+玻爾+德布羅意+海森堡+玻恩+薛定諤。顯然，這是不可能的。最好的方法可能還是按部就班地學一學量子物理，然後邊學邊思考。
7.問題的核心是為什麼電子在原子核外面轉圈，但不輻射電磁波。
8.量子力學不承認電子在原子核外面“轉圈”，轉圈的字面意思是電子會按照一個圓形，或橢圓形軌道運動，果真如此，電子就可以用位置和動量來表示其運動狀態。這一條在量子力學裡是不成立的（“位置-動量”不確定關係）。
9.量子力學從根本上推翻了經典力學，但量子力學保留了幾乎所有經典力學的名詞，這有點像清朝推翻了明朝，但還住在明朝的宮殿裡。比如經典力學裡有作用量，在量子力學裡也有作用量。
10.量子力學也能解釋經典力學，玻爾說當量子數n很大的時候，量子規律會退化為經典規律（對應原理）。還有一個說法更好，當普朗克常數h趨於0的時候，量子規律會退化為經典規律。
11.量子力學中電子的運動狀態用波函數描述，波函數滿足疊加原理，波函數隨時間的變化滿足薛定諤方程（動力學方程，地位相當於牛頓第二定律F=ma）。
12.狄拉克說有了薛定諤方程，一切物理問題，化學問題原則上就都解決了，剩下的是怎麼解，怎麼算的問題。比如我們就可以計算原子中電子的運動，計算出來發現電子可以處在各種各樣的態，其中能量最低的態叫基態，能量較高的態叫激發態，這些能量是分立的。並且這些態的壽命都是無窮長（不僅基態的壽命是無窮長，激發態也是，考慮到電子和光子的相互作用後，激發態的壽命才變成是有限的）。
13.還有其他一些對此問題的解釋，比如我也可以用“位置-動量”不確定關係解釋，但這些解釋都不繫統化。所謂系統化的解釋是說我這裡的方法是很有普適性的，很容易推廣到任意量子力學問題。
14.泛泛的學習量子概念，到一定程度水平就不會提高了，看再多帖子也沒用，想實打實的學物理，還是要看教材，推公式（即便是一個簡單的問題，也要嘗試用數學式子來表達）。
物理思維
因為量子力學。完美地解釋原子的穩定結構正是量子力學最早的一個重大勝利。
用量子力學的核心方程——薛定諤方程來求解電子在原子核產生的庫倫勢下的分佈，就能得到電子的一系列軌道，也稱為能級。這些能級之間不是連續的，而是離散的。電子可以在能級之間產生躍遷由於能量不會連續變化，電子必須恰好吸收和發射了和兩個能級間能量差相同的電磁波（光），才能產生躍遷，否則電子就穩定地呆在自己的能級上。因為電子是自旋=1/2的費米子，每個能級最多隻能填充兩個電子，所以當能量低的能級填滿電子之後，電子只能往能量高的能級填充。
具體計算過程為求解定態薛定諤方程，得到電子在原子核外的分佈函數，即波函數。該波函數由兩部分相乘而成，一部分是徑向函數R(n)，一部分是球諧函數Y(θ, ϕ)。徑向函數R(n)決定了電子軌道的主量子數n。球諧函數Y(θ, ϕ)在不同的主量子數上擁有不同的軌道量子數l，l=0時稱為s軌道，l=1時稱為p軌道，l=2時稱為d軌道，l=3時稱為f軌道。在不同的主量子數n上，l的取值數量和n相等，即n=1時，l只有0一個值；n=2時，l可以為0和1；n=3時，l可以為0、1、2……同時球諧函數Y(θ, ϕ)在不同軌道量子數l上還有一個角動量分量m，分量數為2l+1，即在l=0的s軌道上m=1，在l=1的p軌道上m=3，在l=2的d軌道上m=5。所以主量子數n=1時，只有l=0一個電子軌道；主量子數n=2時，有1+3=4個電子軌道，主量子數n=3時，有1+3+5=9個電子軌道。量子數n=4時，有1+3+5+7=16個電子軌道……就是n平方的關係。這樣按順序排列出來，就是元素週期表。
九維空間
原子在我們所見的宇宙中絕對是最穩定的結構之一了，它由帶電的的質子和不帶電的中子構成原子核，帶負電的電子波動在原子核不同的能級上，而不是教科書上講的圍繞原子核旋轉，若原子核像蘋果那麼大，那電子就在距它1000米之外的不同能級上波動！
宇宙中只有當巨星坍塌才可以壓縮為中子星，而失去原子的結構，這時電子被壓縮到原子核中，比太陽還要巨大的恆星最後會坍塌到只有十公里大小的中子星。而我們所見的星空絕大多數都以原子的結構存在。
電磁波的產生需要電子在能量級上進行躍遷，就像撥動琴絃一樣，才能產生聲波。上面講了，電子只是在能級上自旋波動，沒有進行躍遷，所以沒有產生電磁波。至於產生了其它擾動沒有，目前無法測得，但那不是電磁波。（圖一的模型是錯的，圖二才是原子真實的剖面）
原子中的電子可處於許多不同的運動狀態，每一狀態都具有一定能量，在一定條件下，分佈在各個能級上的原子數是一定的，大多數原子都處於能量最低的狀態，即基態，許多原子可以由能量較低的狀態躍遷到能量較高的狀態，這稱為激發態。當一束白光照射（激發光）在樣本表面時，則物質中的原子將吸收其中某些頻率的光而從低能級躍遷到高能級，樣本表面從基態躍遷到激發態，不斷地激發原子中的電子躍遷，從而發光形成原子光譜。通過觀察樣本表面，原子的電子是圓形的波，互相傳遞能量，又互相干涉。原子的結構包括原子核以及繞核運動的電子層，在正常情況下，電子總是運行在能量最低的軌道上，即處於基態。當電子吸收一定大小的能量時，它會躍遷到能量更高的軌道上，此時處於激發態。當電子釋放一定能量時，它又會回到基態。就像平靜水面丟個石子，泛起漣漪，原子中的電子就水波紋一樣向四周做互相干涉運動，高能量激發態可以躍遷到較低能態而發射光子，反之，較低能態可以吸收光子躍遷到較高激發態，發射或吸收光子的各頻率構成發射譜或吸收譜，週而復始。
以上是為了觀測原子的真相，採取了激發電子發光而窺視電子特徵。如果不用能量激發，平靜的原子是怎樣的呢？
應該是：電子在各自的能量層以球狀的形態不斷地圍繞原子核做週而復始的球面波動，不要小看這一推理的認知，它會顛覆我們的電磁波和電子的認識。
過去我們認為電磁波像水波一樣，無法理解電子為什麼會充滿整個空間而測不準？當我們知道電子是按電磁波的球面形態，始終鎖定在原子的能級上自旋波動，許多問題將迎刃而解……（待續）
奧斯眼中的世界
原子的穩定性是相對於我們的生活環境來說的，在生物能夠存活的環境下，物體以固體、液體、氣體為形態，原子的確很穩定。在極度的高溫低溫壓力條件下，原子就會解體不穩定。
原子的穩定並不包含電子繞核旋轉這個概念，電子在質子的引力下是不可能保持旋轉的軌跡的。決定電子軌跡的因素大致有三個——質子的吸引，電子的自旋和能量，周圍粒子的碰撞。
雖然不是旋轉，但電子的運動並非沒有其它規律。電子的運動軌跡相對於原子核還是有相對固定的位置或說範圍的。能量越大的電子活動範圍越廣。電子的分佈情況，決定了物體是固體、液體還是氣體，是導體還是絕緣體，以及一些其它性質的表現。
電子相對於原子核的運動為什麼不會產生電磁波？這是個錯誤問題。電子的運動肯定是產生電磁波的，但是這個電磁波極其雜亂而且輕微。就像海市蜃樓的美景，掩蓋了風怒雲卷；平靜的湖面，隱藏著細碎的波濤。我們的電磁波譜，其實有太多的噪音，只是它們不典型、不被注意罷了。
最後說一下，有電必有磁，有磁未必有電，電和磁根本不是一個量級。每一個帶電單位，都是一個電磁波源，源源不斷地發射著電磁波。
民科尖兵
這不是個物理問題，是個哲學問題。正是因為原子有穩定結構，所以你才有可能提出這個問題。也就是說，原子穩定這個因，是“你提出問題”這個果的因。你現在要問你的因的因。一直追問下去，就會追到第一因。第一因是哲學無法解決的問題。也就是雞和蛋哪個先有的問題。
回答你的是人擇原理。就是說，你能夠存在並提出原子為什麼穩定的問題，正是因為原子穩定才可以的。假如原子不穩定，你就不可能提出問題。也就是說，有很多不穩定的事物其實也存在過，只不過你不知道。
人擇原理很好玩，告訴你不能否定過去或現在的存在。存在即合理。比如秦始皇，怎麼暴政，怎麼獨裁，怎麼殘暴。其實都是合理的。因為如果沒有秦始皇，你根本就不存在，也就不會說秦始皇怎麼壞了，因為秦始皇對你是有恩的，他沒有殺你祖先，所以才有你。你怎麼可以說秦始皇不好呢？
眾妙之門
要我說，原子結構一點也不穩定。原子核與電子依靠靜電力結合在一起，電子是不停的運動的，只是從宏觀上來看是“穩定”的，因為電子運動是無規則的，在特定的區域電子出現的概率大（就是電子雲），多個無規的運動疊加起來，從統計學上來講就呈現一個恆定的狀態。
至於電磁波，電磁波的產生需要非均勻變化的電場或者磁場，在原子裡面，電子運動的電流都是雜亂無章的，宏觀上就不顯示電流性質了。我是這麼理解的
不羈的風109507046
哪裡有“電子繞核旋轉”的科學證據？盧瑟福的“α粒子散射實驗”，只是證明了“原子的正電荷集中在一個很小的區域，外面分佈著電子”而已。沒有什麼證據證明“電子是在繞核旋轉”，那只是人們以前不正確的想象。
所以，理解“實驗現象”是學好物理的第一步。“原子的行星模型”，早就被物理學家拋棄了。
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