核外电子为什么没有砸入原子核

一百年前，当卢瑟福的原子模型建立时，人们对电子在原子核周围的运动做了许多猜测:因为实验和计算表明，原子核对原子核外的电子有很大的吸引力，围绕原子核旋转的电子需要不断消耗能量，那么原子核外高速运转的电子能量将很快耗尽，缺乏能量的电子轨道将会下沉， 它将在10-10秒内被吸进原子核(因为它的速度极快，可以说是“砸”进了原子核),原子将会崩溃。

当我在北京科技大学讲课时，许多学生提到了这个问题，因为老师描述了上述情况，并告诉他们经典物理学不能解决电子俘获问题。只有用量子物理学的物质波和驻波理论来解释，用它的公式来计算，才能解决电子不击中原子核的问题。

然而，利用上述理论和公式，计算出驻波的波速超过光速——简直是异想天开，波速与电子速度完全不同步——真是不可思议。从这些奇异的计算结果中，我们看不出这个公式的价值。显然，原子核外的电子不是由原子核外的量子物理公式来“计算”的。这是物理书中描绘的一幅图画，电子落入原子核，原子崩溃。然而，电子崩溃从未发生。为什么？

早在1820年，奥斯特就发现了直流电对线外小磁针的影响。实验表明，只要打开直流电，电珠就会发光，电线周围就会立即产生磁场。导线附近的小磁针会立即偏转和断开，小磁针会立即恢复。每个人都知道实验结论:电流(实验中为直流电)会产生磁场。

奥斯特的实验提醒我们，电子的运动伴随着磁场(波)。自从原子模型建立以来，人们已经认识到原子是由原子核和围绕原子核高速运动的电子组成的。上图:电子的运动伴随着电磁场。那么，在物质中围绕原子核运动的电子会伴随着电磁场吗？答案是肯定的。

就像一艘在水中航行的船，它会引起(伴随的)波浪，这些波浪在船后产生并停留，然后慢慢衰减。外部电子围绕原子核运动，伴随着磁场，磁场是在电子运动之后产生的，然后停滞并缓慢衰减。

自然在实验中也告诉我们，运动的电子会在磁场中偏转，偏转的方向与磁场方向有明确的左手定则关系。类似地，在物质中围绕原子核旋转的电子也会在磁场中偏转。

有一次，我在湖边玩一只玩具电动船。在遥控器的控制下，船在平静的湖面上盘旋。虽然它会激起一些波浪，但船仍能正常航行。当圆的直径很小时，船在前面留下的波浪上航行，有严重的湍流。当圆的直径变小时，船在波浪上颠簸，船就会倾斜。这艘船让我想起了电子和伴随的波(磁场)。

上图:当电子围绕原子核运动时，磁场将伴随着原子核外的电子；电子在磁场中偏转。然后，当核外电子围绕原子核快速运动时，当核外电子以小直径围绕原子核运动时，快速运动的电子将“步进”到它们产生并保持的磁场中，并且运动的电子将根据左手法则在磁场中偏转，因此电子的方向将偏离。质子对电子的吸引力越大，电子的运行直径越小，速度越快。俘获磁场对电子的偏转力越大，移动方向的偏差越大，电子在俘获磁场力的作用下向原子核的引力方向横向移动，远离原子核。

围绕原子核运动的电子伴随着电磁波，产生的磁场推动电子偏转。最后，在伴随的磁场的驱动下，引力和磁场偏离力达到平衡，使电子在稳定的球面上围绕原子核运动。大自然安排得如此巧妙，以至于原子核外的电子永远不会被原子核吞噬。

在这篇文章的开头，据说在原子核外运行的电子的能量将很快耗尽，而缺乏能量的电子轨道将被捕获在里面。这听起来很合理。为什么核外电子可以继续旋转，旋转电子的能量来自哪里？

我在我的博客文章“原子核外电子的速度-温度”中提到，在火光实验中:发光颜色(光波频率)和物质的温度之间有一个精确的比例关系，表明原子核外电子跃迁辐射的电磁波频率随温度而变化。这表明，自然界向我们表明，原子核外电子的运行速度随温度规律而变化，即温度高-速度快。温度(和环境温度)是原子核外电子旋转的能量来源。

电子俘获理论的学者用孤立和封闭(没有环境，没有温度，没有与外界的交流)的思想来研究原子，这可能导致电子能量耗尽、轨道俘获和落入原子核的灾难。这是形而上学思维和方法的错误。

然而，自然的事实是，每个原子都在一个特定的环境中，永远不会被孤立。宇宙中有温度、辐射和2.7K背景辐射。所有原子都在一个开放的、互动的环境中。

当物质处于高温时，电子跃迁向外辐射电磁波，因此高温物质产生热量(辐射红外线)并发光。低温物质可以吸收红外辐射并提高自身温度。这就是原子通过电磁波与外界交流和互动的方式。因此，热力学第二定律是“热总是从高温物质传播到低温物质”。这个定律来自原子与环境相互作用的自然事实。在这种环境下，原子核外的电子将不会有能量耗尽的问题，并且总是以稳定的轨道围绕原子核运行。

在我的文章《物质的相变》中，我谈到:(1)价和电子在一个平面上稳定运行，伴随的价磁力指向稳定，物质是固体。(2)随着温度的升高，价态和电子在空间扭曲，伴随的价态磁力不稳定，物体的塑性增加，然后相变为液态。

随着温度的升高，为什么在平面上运动的电子会跳到太空中，并形成三维扭曲运动？这也与上述电子操作特性有关:即，随着温度的升高，原子核外电子的速度增加，快速运行的电子将“踏入”它们产生并保持的磁场，移动的电子将根据左手法则在磁场中偏转，因此电子将移出平面并形成扭曲的空间操作。

回答了电子“步入”自身产生的磁场，没有击中原子核，也为科学量化开辟了一个新课题:在精确的实验中，人们将检测与电子相关的磁场的场强和与电子相关的磁场的停留时间(半衰期)。

我们知道，在元素周期表中，除了氢以外，元素内层的所有电子都只有2个，为什么不依次是3、4和8个呢？这是因为内层的两个电子直径小，速度极高，在它们自己产生和保留的磁场中高速旋转。这两个电子及其伴随的磁场占据了整个球形表面，无法容纳第三个电子。这两个电子不会击中原子核，更不用说其他电子了。

诱捕学者用孤立封闭的思想来研究原子，这是一种典型的形而上学思维方法。核外电子撞上原子核而原子崩溃的理论是完全没有根据的。紧随其后的量子物理学中对物质波和驻波的理论解释只是无病呻吟，就像海市蜃楼上雕刻的门窗。

原子崩溃的理论被愚弄了100年。在不久的将来，这个充满忧虑的世纪肯定会成为科学史上的一个好故事。