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科学界头疼的问题:为什么电子不会被原子核吸过去?

发布时间:2019-10-04   浏览次数:

  引言:人类科学的发展是不断创新的过程,先人们在没有任何理论和实践基础的情况下建立起了一个个科学理论体系,这确实让人感到不可思议。实际上在科学家做研究的过程中他们会根据已有的现象来推测未知的事物,例如原子的内部结构。

  引言:人类科学的发展是不断创新的过程,先人们在没有任何理论和实践基础的情况下建立起了一个个科学理论体系,这确实让人感到不可思议。实际上在科学家做研究的过程中他们会根据已有的现象来推测未知的事物,例如原子的内部结构。

  纵观人类研究宏观物理和微观物理的历史,这两个领域的进展几乎是同步的,因为有时候微观领域的一些发现可以应用在宏观领域中,同时宏观领域的现象也可以对微观领域的现象进行解释和推测,原子结构差不多就是在这样的过程中被提出来的。首先是物理学家卢瑟福和他的学生通过α粒子散射实验发现了原子内部并非完全空心,他们进而根据宇宙中天体的运行规律提出了原子行星模型。

  在该模型中,原子结构被认为与恒星系拥有类似的结构,太阳系的中心是太阳,而原子的中心是原子核。太阳系周围是行星、卫星和其他太空天体,而原子核外面是电子,无论是行星还是电子,都围绕着它们的中心在作圆周运动。那么为什么电子在绕原子核运动的时候不会掉进原子核中呢?对于这样的问题科学家早期也是从恒星系结构中得到灵感,太阳巨大的引力充当了行星作圆周运动的向心力,所以行星在轨道上保持受力平衡,不会被太阳引力给拽跑了。

  因此早期的科学家们也认为电子与原子核之间也存在类似的关系,那就是电子与原子核之间存在库仑力,这个力充当了电子作圆周运动所需的向心力,因此电子才不至于掉入原子核中。该理论起初还被广泛认同,但是随着物理学的发展,科学家们越来越意识到该理论是错误的。从上个世纪20年代发展起来的量子力学开始让更多人意识到电子并不能被简单地看成具有一定位置和速度的粒子,不同位置的电子在特性上也有差异。不仅如此,量子力学中的理论还指出了距离原子核越近的地方就越有可能出现电子。

  后来计算机发展起来后,物理学家通过计算机建立了原子内部结构的模型,并且对原子内的电子分布情况做了分析。准考证是自己打印还是要去自考办拿,从分析的结构上来看,电子的分布并不均匀,越靠近原子核的区域就存在越多电子,而且电子数目的增长非常迅速,以至于有科学家认为电子是真的会掉进原子核中。后来有物理学家通过研究发现了虽然电子的动能在靠近原子核的过程中不断增加,但是它们的势能也在不断减少,这恰好符合能量守恒定律。

  所以当电子与原子核之间的距离无限近的时候,它所拥有的势能也无限大,从而让电子与原子核之间保持一个动态平衡。物理学家海森堡曾经对电子的问题提出了自己的观点,他认为电子应该被归类于量子粒子,这样的粒子的位置和动量是很难被确定下来了。就算科学家通过特定的方法将它其中一个量确定了下来,其他量也会变得十分随机。这或许并不代表人类研究电子的水平还不够,或许电子本身就具有这样的属性。

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