『宇宙』原子结构像行星?每一颗粒子都像星球?你可能还不懂微观粒子
记得上学的时候 , 老师讲原子结构模型 , 讲到了卢瑟福的行星模型 。
那个时候 , 我已经开始读天文的书籍了 。当时我就在想 , 这个行星模型还真的是很形象 , 二者非常相似 。那个时候 , 我就有了一个自以为很高级的想法……
卢瑟福的模型里 , 原子和天体有多像
在卢瑟福的原子模型里 , 原子的形象和太阳系简直太像了 。
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首先 , 太阳系内 , 行星围绕着恒星公转;在他的模型里 , 电子围绕着原子核公转 。
在原子内部 , 原子核占据了绝大部分质量 , 而电子仅仅占了一点点质量 , 而二者所占的空间仅仅是整个原子的几千亿分之一 , 其余绝大部分空间什么都没有;在太阳系 , 太阳也占据了99.86%的总质量 , 行星的质量同样微不足道 , 而且太阳系的绝大部分空间 , 同样是什么都没有 , 空荡荡一片 。
后来 , 又学习了电子的自旋 , 觉得好像和行星的自转有点相似 。
然后我的心里有了一个大胆的想法:难道时空本来就是循环的 , 天体缩小到一定程度、其实和微观粒子一样?
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后来上网了解了一下 , 发现和我有同样想法的人 , 还挺多的 。当时一度还有点遗憾 , 觉得自己不是天底下唯一聪明的 。不过 , 再研究研究 , 发现自己只是一群还没真正明白原子结构的人之一……
原子到底长啥样
虽然别人是怎么搞的我不清楚 , 但可以肯定的是 , 我在学到行星模型的时候 , 自主忽略了教材上讲解的更新的模型 。其实 , 卢瑟福的行星模型 , 原本就是不准确的 。
实际上 , 在卢瑟福于1911年提出行星模型之后仅仅两年 , 玻尔就提出了他的玻尔模型 。1926年 , 薛定谔更进一步 , 提出了电子云模型(显然当时被我就着饭吃了) 。
目前我们知道 , 虽然原子核在内 , 占据了绝大部分质量、电子在外 , 围绕原子核运动的情况符合卢瑟福的推测 , 但是其他内容就不一样了 。
首先 , 电子并非是围绕着原子核公转的 , 而是随机出现的 。我们虽然还把电子所在的位置称为“轨道” , 但实际上和我们理解的轨道完全不一样 , 只是大家习惯并沿用了这个说法而已 。更准确地理解 , 就是电子云的概念 。
所谓的电子云 , 是电子在某个位置出现的概率的形象表示 。而电子在所属的能级上 , 作着没有任何规律的运动 。
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而且 , 电子的自旋 , 虽然被比作是物体的自转 , 但实际上是完全不同的概念 。乍看一眼 , 你以为自旋是一个动作 , 但是 , 它其实更应该被看作是一种内在属性 , 一个和角动量相关的、引起磁场的属性 。不论一个电子如何运动、是否旋转 , 即使完全不动 , 它依然有自旋 , 其他很多粒子也都有自旋 。因此 , 微粒的自旋和天体的自转 , 本身就是完全不同的概念 。
至此我们发现 , 仅仅就电子来说 , 就有两个误导人的概念——轨道和自旋 。
同时 , 原子核的结构 , 和天体也不一样啊 。原子核内部还有质子和中子 , 二者又是由夸克组成的 。目前即使是人造的原子 , 最多也只能容纳118个质子 。而天体内部 , 是由海量的微粒构成的 。从内部结构来说 , 也不一样 。
为啥会误解
那么问题来了 , 既然二者本身差别这么明显 , 为啥还有人误会呢?
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