2022-06-12 00:11:09　來源: 陳銘講體育 安徽  

有人說原子就像一個宇宙，但更多的人會認為原子更像太陽系，畢竟太陽系內(nèi)有八大行星在太陽運行，而原子內(nèi)部則是電子圍繞原子核運行，兩者看起來似乎一致。

但事實上，認為“把原子不斷放大就是一個太陽系”的思想還停留在半個多世紀以前，因為以前的物理學對原子結(jié)構(gòu)的詮釋在很多人心目中印象太深刻了。

那么，原子與太陽系（或者說宇宙）到底有什么區(qū)別呢？

首先說原子。人們對原子結(jié)構(gòu)的認知過程很漫長，總體來看是這樣的：

最開始科學家認為原子就是一個實心小球，就像玻璃球那樣。之后科學家發(fā)現(xiàn)了電子，認為原子結(jié)構(gòu)更像是鑲嵌了葡萄干的蛋糕那樣。

時間到了20世紀初，盧瑟福做了著名的α粒子散射實驗，發(fā)現(xiàn)原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)是空的，同時發(fā)現(xiàn)了原子核，由此得出一個結(jié)論：原子結(jié)構(gòu)與行星系統(tǒng)（比如說太陽系）非常相似。

緊接著波爾在盧瑟福原子模型的基礎(chǔ)上進一步升級，提出了能級概念，認為原子核外部的電子是按能級結(jié)構(gòu)分布的。

隨著量子力學的發(fā)展，出現(xiàn)了電子云模型結(jié)構(gòu)。不過，由于量子力學太詭異太復(fù)雜，在初中物理課上，原子模型基本上仍舊以盧瑟福和波爾的能級模型來詮釋的。

這也是很多人認為“原子結(jié)構(gòu)更像太陽系”的主要原因，上學是學到的物理學知識對我們的影響根深蒂固。

但實際上，原子核外圍的電子完全不像太陽系內(nèi)八大行星圍繞太陽那樣運行，而是以一種我們很難想象的方式存在。

說白了，電子的位置和速度是隨機的，無法準確描述，只能用概率去描述，這也是量子力學中“不確定性”的直接體現(xiàn)和必然結(jié)果。

每個電子都在各自的能級層上，并隨時發(fā)生“電子躍遷”，表現(xiàn)出來的就是無處不在，難以捉摸，就好像一大片云那樣（實際上可能只有一個電子），因此也被稱為電子云。

如此詭異的結(jié)構(gòu)分布怎么可能像太陽系，怎么會像宇宙呢？

而原子中心的原子核又是由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子都是由三個夸克組成，這一點也不像我們的太陽。

那么，如果把一個原子放大一億倍，會有多大呢？

那最小的氫原子為例，直徑只有大約0.037nm，也就是0.037×10^-12km，放大一億倍后也只有0.037×10^-4km，而可觀測宇宙直徑達到了930億光年。原子放大一億倍后遠遠沒有達到宇宙的大小，根本不是一個數(shù)量級。

而即便是把原子放大的宇宙大小，得到的也不會是一個宇宙。原子內(nèi)部遵循的是量子力學，而宇宙和太陽系遵循的是宏觀上的經(jīng)典力學，相對論。