答案:這是微觀世界規律決定的,不能用經典力學去思考這個問題。
電子帶負電,原子核帶正電,看似異性相吸,但其中存在許多限制條件。
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根據海森堡測不準原理,微觀粒子的位置和動量無法同時確定,其中一個數據測得越準確,另一個數據就越不準。一般來說,電子在其能運行的軌道上,離原子核越近它的運行速度就越快,如果電子墜入原子核中,那么它的動量和位置,這兩個數據都可以測得更準確,這違反了量子力學的基本規律。
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微觀粒子需要遵循不確定性不等式:ΔxΔp≥h/4π ,其中h是普朗克常量,Δx是粒子位置的不確定量,Δp是粒子動量的不確定量,使用時通常只在數量級上計算,作定性說明。
為什么要遵循這個規律?因為在微觀世界中觀察和計算到的結果就是這樣的,無法解釋原因,只能說清現象。
其次,電子的運行規律也會阻礙它墜入原子核中。
電子真實的存在狀態,并非初高中教科書上看到的電子運動模型,電子是以概率云的形式分布在它所能存在的能級軌道上,就是在特定的軌道上會隨機出現。
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如果電子位于外層的高能級軌道,它想到內層的低能級軌道,需要向外輻射電磁波釋放能量才行,但這個能量并非任意值,只有輻射的能量剛好等于軌道的低能差,電子才有可能向內層躍遷。
所以哪怕電子帶電且做著加速運動,如果將要釋放的電磁能量的值不是正好等于兩個能級的能量差的話,這個電磁輻射就會被禁止。所以電子可以在離原子核較遠的軌道穩定運動。這就是是它為什么不會墜入原子核的原因。
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實際上,電子也并非不會墜入原子核,只不過需要有額外的能量,這又牽扯到泡利不相容原理。泡利不相容原理指的是:費米子組成的體系中,不允許有兩個或以上的粒子處于完全相同的狀態,粒子迫近就會產生一種壓力來抵抗引力,電子簡并壓就產生了。
當引力超過電子簡并壓時,電子會被吸入原子核中,最后變成中子和中微子,中子星就是這么形成的,而中子星沒有進一步演化,則是由于中子簡并壓的頑強抵抗。
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微觀世界對電子進行層層保護,防止它墜入原子核中,如果沒有這些機制存在,世界也就不會存在。
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