原子核帶正電電子帶負電，電子為何不會因為能量耗盡被吸進去？

對于原子的內部結構，很多人都聽說過這種說法：電子圍繞原子核旋轉，就像地球圍繞太陽旋轉那樣。

事實上，關于“電子圍繞原子核旋轉”的說法是不嚴謹的，電子并不是像地球圍繞太陽旋轉那樣，如果真的如此，由于在電子運動的過程中會向外輻射能量，釋放能量，那么電子的運動半徑就會越來越小，最終墜落到原子核上。

但事實上電子并不會墜落到原子核上，這說明原子內部的運動規律并不能用我們熟知的經典物理學去詮釋。

原子核和電子屬于微觀世界，必須用統治微觀世界的量子力學來詮釋。下面就來通俗地講解一下電子到底是如何運動的，以及為何電子不會被原子核吸引。

說到電子運動，首先不得不提到電子躍遷。

在量子世界，微觀粒子的運動是不確定的，我們不能同時描述出粒子的運動速度和位置，只能用概率去描述，也就是所謂的“波函數”，如何求解波函數呢？

通過薛定諤方程。薛定諤方程在量子世界的地位就猶如牛頓經典力學（第二定律）在宏觀世界的地位一樣，可見有多么重要。

量子世界與宏觀世界是兩個完全不同的世界，所以我們不能簡單地用牛頓定律去詮釋量子世界。

繼續說量子躍遷。何為量子躍遷？簡單講，當電子能級較高時，一旦受到某種干擾，總是會隨機躍遷到低能級，并在躍遷的過程中釋放能量。

舉個現實中通俗的例子，就像山上的石頭，由于位置較高（可以類比成電子的能級較高），石頭總是擁有向山谷滾落的趨勢（山谷就是電子的低能級），一旦石頭受到某種干擾，比如說你用手推動石頭，石頭就會滾落到山谷。

那么電子到底會躍遷到哪里呢？

不確定性告訴我們，很難去描述電子躍遷的過程和位置，也只能用概率來描述，也就是說我們只能去描述電子躍遷在某個位置的概率，用電子云來描述。

同時，由于能量并不是連續的，而是離散（量子化）的，電子躍遷釋放的能量必須是兩個能級之間的能量差，不會輻射出任何能量。而如果電子吸收能量向高能級躍遷，也只能吸收兩個能級之間的能量差，不是所有能量都能讓電子向高能級躍遷。

那么問題來了，電子為何會從高能級向低能級躍遷呢？到底是什么樣的擾動會讓電子發生躍遷呢？

通俗來講，可以這樣理解：電子總是傾向于保持穩定，而低能級的電子比高能級更問題。

還是拿剛才山上的石頭打個比方。在山頂的石頭總是不穩定的（高能級），而一旦跌落到山谷（低能級），石頭就非常穩定了，位于山谷的時候很難再受到擾動的影響改變位置。這很好理解，因為你稍微推動一下山頂的石頭，石頭就會向下跌落。

但如此通俗地解釋并不會消除你心里的疑問，你肯定想知道到底是什么樣的擾動讓電子發生躍遷。

眾所周知，原子包括原子核和電子，原子核非常小，只有原子半徑的千億分之一，而電子比原子核更小。所以原子內部絕大部分空間都是“虛空”的。

但這里的“虛空”并不是真的都沒有，甚至恰恰相反，那里表現出來生機勃勃的景象。

在極短的時間里，虛空會隨機衍生出虛粒子，比如說正電子和負電子，然后它們瞬間湮滅，轉化為能量。

這聽起來好像是“無中生有”一樣，貌似違背了能量守恒定律，其實并沒有。

根據量子世界的不確定性原理，只要衍生到湮滅的時間足夠短，就可以發生。從衍生到湮滅這段時間里產生的能量就是基態能量，也叫作“真空零點能”。

可以看出，所謂的“虛空”（真空）其實一點也不空，甚至很熱鬧，就像沸騰的海洋那樣，隨時上演著這種衍生湮滅的過程，也稱之為“量子起伏”（漲落）。

而虛空的這種量子起伏對位于虛空的中的電子造成了擾動，讓電子躍遷的低能級，釋放能量。而如果電子吸收了外界能量，又會重新躍遷到高能級。如果電子吸收到的能量足夠多，就會躍遷到擺脫原子核束縛的“高能級”，也就是所謂的“等離子體”狀態，成為自由電子。

而電子其實一直在高能級和低能級之間來回躍遷，表現出來電子云的狀態，而不是圍繞著原子核運動。所以電子并不會被原子核的引力吸進去。