光陰的故事夢想家

答：電子是可以飛向原子核與質子中和的，只是一般物質受量子力學約束，電子只能保持在一定軌道上，沒有足夠能量飛向原子核而已。

在經典的原子模型中，電子圍繞原子核繞行，由帶負電荷的電子和帶正電荷的質子間庫侖力提供向心力，但是這個模型有很多缺點。

比如在電磁學中，電子繞核運動會向外輻射電磁波，從而損失能量，使得電子墜入原子核，理論計算整個過程就是一瞬間，原子不可能穩定存在，這顯然和事實不相符合。

在上世紀初，發展起來的量子力學解決了這個問題，量子力學的電子雲模型描述，電子並非像行星繞太陽那樣圍繞原子核運轉，而是以一定概率瀰漫在原子核周圍，並在當前軌道附近出現的概率最大。

原子之所以不墜入原子核，可以由不確定性原理來解釋，如果把電子限制在原子核內，那麼電子的位置不確定度將會非常小，會造成電子的動量不確定度增大，電子海森堡速度的增大，使得電子能掙脫原子核的束縛。

更加深刻的解釋，需要用到泡利不相容原理，比如在白矮星中，由於泡利不相容原理，使得電子不會墜入原子核，由電子簡併壓力抵抗萬有引力（電子簡併壓力本質上就是泡利不相容原理導致的）。

但是科學家發現，由於宇宙最高速度是光速，泡利不相容原理提供的電子簡併壓力也是存在極限的，一旦萬有引力超過了這個極限，白矮星中的核外電子就會墜入原子核，與質子中和成中子，白矮星也將演化為中子星。

所以，電子一般情況不墜入原子核，是因為還沒有達到墜入原子核的條件而已。

好啦！我的內容就到這裡，喜歡我們文章的讀者朋友，記得點擊關注我們——艾伯史密斯！

艾伯史密斯

電子為什麼不飛向原子核？

簡單的說，那是因為電子具有能量，這能量阻礙著電子和質子簡單的結合在一起。

至於行星不徑直飛向恆星，則是因為太陽系本身就是由一片旋轉的星雲所形成的，當星雲中的物質塌縮匯聚形成恆星和行星時，新形成的行星將繼續圍繞中心旋轉，這是繼承了星塵的角動量慣性所導致的。

圖示：歐洲天文臺公佈的金牛座原行星盤，一個正在形成中的太陽系。

但在電子圍繞原子核旋轉的經典模型中，存在一個真正深刻的問題，那就是電子為何沒有塌縮進原子核中去。

在經典的原子模型中，電子圍繞原子核旋轉，有著距離原子核遠近不同的軌道。這看起來的確就像行星圍繞恆星旋轉一樣，但是與行星圍繞恆星旋轉不同的是，當電子圍繞原子核旋轉時，按照經典力學規則，它會釋放電磁輻射，這是因為圓周運動意味著加速，而當電子加速時，就會伴隨著電磁輻射的釋放。

而電磁輻射是能量，當電子發出電磁輻射時，將讓電子失去能量，電子擁有兩種能量：動能（電子運動的速度）和勢能（離原子核的距離），無論它失去的哪種能量，最終都將導致電子不可阻擋地墜入原子核中。而行星圍繞恆星旋轉運動，並不會失去能量，因此行星和恆星的旋轉系統，可以永恆保持下去。但電子圍繞原子核的運動，在經典物理學中是無法保持永恆的，並且很快就會塌縮。但現實是，我們所生存的世界之所以能夠存在，那就是因為電子並沒有簡單的塌縮到原子核中去。

解決方案

將電子視為圍繞更大塊物質運轉的少量物質存在著固有問題。實際上電子並不是簡單的圍繞原子核旋轉的帶負電的顆粒。電子不能被簡單的當作是一顆行星，原子核也不能被簡單的當做恆星，實際上，我們必須將電子圍繞原子核運動的方式，考慮為一種概率雲。傳統的電子軌道，並不是電子真正圍繞原子核旋轉的軌道，只是最容易找到電子存在的地方。

電子雲最密集的地方，可以認為就是傳統的電子軌道。

而電子釋放電磁輻射，必須按照最小能量單位進行釋放，而不能無限小量的緩慢輻射，換句話說，當電子在原子核中鬼魅般的忽隱忽現時，它不能隨便釋放能量，這就可以確保它不會因為喪失能量而墜入原子核中去和質子撞在一起。而且，按照量子力學的觀點，電子並沒有真的圍繞原子核做什麼旋轉。

電子和質子結合成中子

知道電子和質子撞擊的後果是形成中子，也有助於思考這個問題。

如果電子真的撞上質子，那麼它們將融合在一起變成中子。

但是且慢，質子質量為1.6726 x 10 -27 kg，電子質量為0.00091 x 10 -27 kg，但中子質量為1.6749 x 10 -27 kg。因此，對於中子而言，電子和質子的質量組合是不夠的。如果您希望它們組合在一起，則需要增加能量或質量，或兩者兼而有之。

圖示：當大質量恆星死亡時，巨大的引力將電子壓縮進原子核中，這時候電子和質子合併成為中子，整個死亡的星核轉變成一個由中子緊密堆積在一起的天體，它被稱為中子星。

所以，在量子力學中，電子和質子僅僅依靠相互吸引的電磁力是不足以結合在一起的，電子具有的能量，將讓它不會老老實實的粘附在質子身上，除非存在巨大的外在壓力，否則它只會如鬼魅般繞著質子舞蹈。

三思逍遙

施鬱

（復旦大學物理學系教授）

假設你現在向前面投擲一顆手榴彈，手榴彈向前運動，雖然最後要下落，但是沒有直接從你手上向地心方向運動，否則就不是炸敵人，而是將你自己炸死。

這就是為什麼行星沒有直接向恆星飛去。也就是說，運動的速度不一定要與力的方向一致，因為速度、加速度、力都是既有大小，也有方向的，加速度的方向總是與力的方向一致，也與速度的改變的方向一致，但是可以與速度本身的方向可以不一致。

電子和原子核的運動還有另一層複雜性，它們由量子力學描述。電子在原子核外面是由波函數描述，在能量不變的狀態下，波函數也是不變的。這意味這電子在每個位置的出現的概率是不變的。 在這樣的狀態，電子不會發射電磁波，所以不會因為發射電磁波而消耗能量。解釋這個現象是量子論的動機之一。不過，題主的困惑其實還不到這一層，他/她在經典力學的範疇還沒懂力與運動的關係。

物理文化與施鬱世界線

貓先僧給你捋一捋吧。

電子圍繞原子核旋轉，電子卻最終不飛向原子核的疑問，也曾一直困擾本貓到大學。此疑問真的是極其深入人心啊。本貓畢業後工作關係，常年出沒大專院校和研究機關不少，發現九十年代以前的，大門或廣場雕塑基本就是一肌肉男，或裸體或西裝革履，手中必定高舉個球，這個球就是碳原子模型啦！可見，這就是九十年代前我國官方蓋章認證的，對於科學界的最直觀的圖騰似的認知啦。
我這個是不是更好看啊？打住，本貓早就與時俱進啦，才不相信科學就是舉個球！

這個球嘛，來自經典物理崩潰後的過渡時期。二十世紀初左右吧，經典的原子行星模型！小愛、波爾、狄拉克等一幫人強拆了經典物理大廈後，各立山頭，相對論和量子力學作為兩大支柱，重建了物理大樓，提出的模型體系就越來越扯淡了！當然是跟人們的客觀認知不一致，但卻是實打實揭開了世界最深的奧秘。

特別是量子力學，從誕生開始就是奇思妙想的集合地。基本粒子早就沒有實在性了，即是粒子也是波，已經很給面子了，狄拉克更徹底，直接整出場論，粒子憑空消失憑空創生，只是場的擾動而已。所謂的軌道？那是概率雲而已。連粒子都沒了，你墜向何處啊？

然後，弦論出來，號稱已經完成大一統！把引力都整進來了，丘成桐那幫子人，天天嚷著造超大型粒子對撞機，等著撞出超對稱粒子來加冕自己。這個模型，更是神奇到世界只剩一根弦在跳動了。那還有墜落一說呢。

不過可以瞭解，還是行星模型漂亮，吃瓜群眾推崇眼見為實嘛。

六月貓先僧

要是放在一百多年前，題主提出了這個問題，那麼題主就可能是量子星空的一顆星星了，可以和波爾薛定諤狄拉克海森堡泡利德布羅意波恩這些星星齊名了，因為這個問題的結論就是量子論的開端。

還是從頭說起吧。

最早的原子模型是由道爾頓提出，認為原子就是一個堅硬的小球，而且不可再分，同種元素的原子的性質相同，這個觀點基本是由道爾頓想象出來的，但是也非常接近實際情況了，如果不談物理，只談化學的話，這個觀點到現在為止也可以應用。

不過隨著科學的發展，這個觀點出現了問題，湯姆遜發現了電子，這就說明原子是可以再分的，那麼原子內部是如何構造的呢？湯姆遜提出了棗糕模型或者叫西瓜模型，這個比喻太形象了，只要我們想想吃的棗糕和西瓜就可以大致瞭解這個模型，看來湯姆遜先生也是個吃貨啊。

湯姆遜的棗糕原子模型

大意就是電子均勻地分佈在原子內部，就象棗糕上的棗，西瓜中的西瓜籽一樣。

不過湯姆遜的學生盧瑟福表示：吾愛吾師，吾更愛真理。對老師的觀點提出了異議，這就是著名的α粒子散射試驗。

α粒子就是氦原子核，由兩個中子和兩個質子組成，帶正電，質量足夠大，速度足夠快，這就是探究原子核內部的子彈啊。

盧瑟福用α粒子轟擊金箔，依照湯姆遜的理論，原子內部是均勻的，那麼穿過原子後的α粒子的偏轉角度應該大致相同，就好像對西瓜掃射，這個比喻不太恰當，用機槍掃射一塊堅硬的鋼板吧，子彈基本上偏轉應該差不多，可結果呢？大部分阿爾法粒子幾乎不發生偏轉，非常少的阿爾法粒子發生了超過90°的偏轉，甚至還有的出現了150°的偏轉，這意味著什麼？

這意味著原子內部大部分空間都是空的，而中間有一個堅硬的核心，穿過空的空間 的粒子沒有發生偏轉，而碰到核心的粒子出現了大角度偏轉。

盧瑟福據此提出了原子行星模型，大意就是原子中電子圍繞原子核旋轉，電子帶負電，原子核帶正電，而且原子核極小，但集中了原子的幾乎所有質量。

盧瑟福的行星模型

好了，現在我們終於回到了題主的問題。為什麼電子不落向原子核呢？又為什麼行星不落向恆星呢？

其實這兩個問題不用麻煩盧瑟福，偉大的牛頓爵爺就可以回答，因為他們之間的吸引力用來作為向心力維持圓周運動了啊，只不過原子內部是電磁力，行星和恆星之間是萬有引力。

至於題主的另一個問題，用電子轟擊原子核，這個問題其實盧瑟福早就想到了，所以他用阿爾法粒子去轟擊金箔，而不用電子，因為電子質量太小了啊，基本是質子質量的1/1836，即便加速到光速，當然這不可能，也沒有多少能量，還是打個比方，一個小孩子用刀可以很輕易地切開西瓜，但是一個大力士用羽毛無論如何也切不開西瓜。

題主的問題說完了，但是對於盧瑟福行星原子模型的質疑還沒有結束。

因為原子是會釋放光譜的，釋放光譜就意味著能量逐步減少，能量逐步減少後，電子的速度就會降低，慢慢地就應該落到原子核上，這個很好理解，我們用繩子栓一個小石塊做圓周運動，當我們不用力的時候，小石塊就會慢下來，回到圓心，當然不會回到圓心，因為還受到重力作用。

盧瑟福的學生玻爾感到這個歷史的重任落到了他的肩上，既然老師可以懟師爺，為什麼我不可以懟一懟老師呢？我也是更愛真理啊。

玻爾提出了他的原子模型，大意就是電子在固定的軌道上運行，並不會輻射能量，就是不發射光，但是電子在躍遷到另一個軌道時，才會輻射能量，但是躍遷之後，又繼續保持穩定，不再輻射能量，還是用圓周運動做一下比較，當速度和半徑同時變化的時候才會發生輻射能量，這就叫躍遷，而且，關鍵是這個而且，這個躍遷是不連續的，必須是普朗克常數的整數倍，這就是量子論。

玻爾的原子模型

偉大的量子論就此產生，物理學進入了一個新時代。

但是玻爾的模型也有問題，就是隻適用於氫原子模型，對於多原子模型並不合適，那怎麼辦呢？或者說真正的原子模型一個是什麼樣的呢？真正的原子模型應該是電子雲模型，就是電子隨機出現，出現在哪裡都是一種概率。

電子雲模型

不過，這個模型的提出，就該那一群量子力學的星星們登場了，一時間，泡利薛定諤海森堡德布羅意狄拉克波恩康普頓紛紛你方唱罷我登場，天空頓時性格燦爛，當然漫天的星光都擋不住一顆太陽，那顆太陽就是愛因斯坦。

如果題主生在那個年代，又提出了這麼偉大的疑問，說不定會在璀璨星空中增加一顆中國星呢。

閒時亂翻書

這要看是在哪個原子模型裡討論了。

我們先來看盧瑟福的原子行星模型

就是上面這幅圖，很經典吧，這也是咱們中學學的知識。原子內部，中心是原子核，體積很小但質量佔比卻非常大，周圍都是在各個軌道上飛行的電子。很顯然，這和太陽、行星的運行很類似。

那為什麼電子不飛向原子核呢？

很簡單，因為庫侖力都提供為向心力了，所以電子在繞原子核做圓周運動。

再看看量子論的初級版解釋（即玻爾首先提出的觀點）

盧瑟福的模型是有缺陷的，因為電子在作加速運動時勢必釋放電磁波，導致原子系統能量的下降，於是就出現兩個結論：

其發射的光譜應當是連續的；

電子最終會落到原子核上。

但這兩個結論都與實際相違背。

於是玻爾用量子化的思想，假設了三個條件：

①原子只能處於一系列不連續的能量狀態，並且在其中任一狀態下，電子都不會發射或者吸收電磁波。

②再不同狀態之間變化時，都要吸收或者釋放某個頻率的光子

③電子角動量要是某個常數（約化普朗克常量）的整倍數

在此基礎上，利用原先的辦法算出符合條件的電子軌道，發現符合實驗數據。很顯然，這裡的電子也不會落向原子核。

最後再來看看量子力學給出的電子雲模型

原先玻爾給出的理論，對解釋氫原子光譜的問題很成功，但它並不完美（不少其他問題都無法解釋、並且對引入的假設條件沒有嚴謹的解釋）

在用薛定諤方程對這個問題進行解答時，電子就不用在哪哪軌道這個概念了，取而代之的就是空間概率分佈，它能給出電子出現在空間某點的概率，然後發現玻爾算出的各個獨立軌道，都是某些狀態下的概率分佈最大值而已。

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賽先生科普

很多人之所以有這樣的疑問，一個主要原因是把原子內部結構想象成類似太陽系這樣的結構。在太陽系內，行星圍繞著太陽運轉，於是就自認為原子內部電子也是圍繞著原子核運轉。事實上並不是這樣的，原子內部運作方式與太陽系一點也不一樣！

一開始科學家們剛發現原子內部結構時，確實有類似的疑問，也認為電子圍繞著原子核旋轉。隨著對於原子結構進一步探索研究發現，電子並不是圍繞著原子核旋轉，而是非常隨機地出現在原子核在非常廣闊的空間，在一個地方隨機出現瞬間消失然後再另外一個地方出現，看起來更像是原子核外充滿了電子雲！

電子擁有能量，在不同的軌道能級出現時會釋放或吸收能量，能級越低電子越靠近原子核，根據泡利不相容原理，不允許兩個電子出現在同一狀態，所以噹噹電子靠近原子核時會產生一種新的排斥力，也就是電子簡併壓，這也是為什麼太陽死亡之後只能形成白矮星而不是成為中子星，因為太陽質量不夠，沒有足夠強大的萬有引力抵抗電子簡併壓讓其落入原子核中與質子中和形成中子！而質量足夠大的恆星可以把電子壓縮到原子內，全部形成中子，這就是中子星！

同時，有一點也可以倒推電子為何沒有落入原子核中。電子足質子合併可以形成中子，但電子與質子的質量之和並不等於中子的質量，而是略小於中子質量，電子與質子的結合過程會釋放出能量，也就是說，要想讓電子質子結合，需要給電子增加能量，類似恆星死亡後早演變為中子星的過程！

所以，無論如何，電子一般都不會落入原子核中，否則我們的世界就不存在了，我們也不要用太陽系結構去衡量原子內部結構，兩者區別太大了！

宇宙探索

學過原子結構的人，肯定都會問道這個問題，電子圍繞原子核旋轉，根據電磁感應原理指出，一個旋轉的電荷會釋放出電磁輻射，然後逐漸帶走電子的動能，最終使電子沿著橢圓路線落入原子核中。但問題是，這個問題的提出，就是基於經典的“行星運行”模式提出的，當然，基於這個模式，人們也提出了幾種回答來解釋電子為什麼不會落地原子核上面。最被常用的回答就是原子核對電子的吸引力和電子的離心力是永遠平衡的，導致起一直穩定的運行在特定軌道上。但是現實中，電子和原子核是如此之小，其運動規律已經不能用宏觀的經典物理學定律來描述了，而應該用量子力學去解釋其運動狀態。在微小尺寸下，會發生很多和我們直觀相左的物理現象。就像是愛因斯坦提出的在相對論一樣，高速運動的物體時間會變慢，這和我們的直觀感覺完全相反。

那麼根據量子力學理論，電子在原子核外面的運動路線，並不能被我們清楚的測定。在同一時刻，我們只能知道電子的位置或者動量二者其一，所以，用來描述核外面子運動狀態的公式就成了波函數，即概率函數。也就是說，電子在原子核外是隨機出現在某些地方的，這會兒可能出現在這裡，下一刻就可能出現在哪裡，並不是我們直觀感覺的連續運動，而是以一定的概率出現在原子核周圍，所以原子核外的電子是以電子雲的形式描述的。既然其不是連續運動的狀態，我們就不能用經典的物理學眼光去看待它，也就是說，電子不連續的出現在某處，其不會和原子核產生其它相互作用，也不會釋放電磁波，也不會被原子核吸引進去。

科學探秘頻道

我們平時認為的電子可能就像地球一樣，在圍繞著中心原子核（太陽）運轉，其實並不是這樣，電子並不是在繞著轉，而是處在不同的能級之上。起初人們認為，帶電的電子高速運動會不停的釋放電磁波，從而損失能量掉入原子核，但是轉念一想，如果這樣的話，就沒法構成物質了。

後來量子力學出現了。

量子力學中的原子模型，電子不能隨意的釋放能量從而一直掉進更低的能級，而是如果將要釋放的電磁能量的值不是正好等於兩個能級間的能量差的話，這個電子就得乖乖的在它的特定軌道上。也就是說，穩定的電子不輻射能量。

最低的能量態就是基態，電子在這個基態時，就不會再釋放電磁波，從而電子不會撞入原子核中。

個人淺見，歡迎評論！

科幻船塢

電子與電子軌道是虛擬的。

原子模型試圖用“宏觀世界”描述“微觀”粒子，難免帶來“問題”。

電子顯微鏡下的“金屬態氫離子”就是質子，電子是“金屬態氫離子”自旋（震盪）產生的“磁力矩”。

關鍵字: 原子核 電子 質子