電子和原子核分別帶負電和正電，電子為何沒有被墜落到原子核上？

這種說法其實是不嚴謹的，電子并不是不會墜落到原子核上，只是說“電子在正常情況下是不會墜落到原子核上的”。而在一些極端情況下，電子確實會墜落到原子核上，簡單講：需要極大的能量才行。

下面來具體講講怎么回事。

其實，人類對原子結構的認知變革是從20世紀初開始的，之前人們一直認為原子是不可分割的最小單元，就像一個實體玻璃球那樣。

不過隨著麥克斯韋提出了偉大的麥克斯韋方程組，統一了電磁學，從而預言了電磁波的存在，很多科學家認為電子在原子核外運行的過程中會不斷釋放電磁波，損失能量，結果就是軌道越來越低，最終就會墜落到原子核上。

對于原子的結構，科學家湯姆遜最早提出了棗糕模擬性，認為電子應該均勻地分布在原子核內部。不過湯姆遜的學生，盧瑟福之后做了一個著名的實驗，α粒子散射實驗，實驗結果表明，原子內部大部分都應該是虛空的，原子核很小。

根據實驗結果，盧瑟福提出了另一個原子模型：行星模型。認為原子結構就像太陽系那樣，原子核就像太陽，電子就像八大行星那樣圍繞原子核旋轉。

不過行星模型仍舊不能解釋麥克斯韋的電磁理論推導出來的結果，電子還是會墜落到原子核上，而現實中電子并不會墜落到原子核上。

緊接著，盧瑟福的學生玻爾提出了一個全新的原子模型，這個原子模型中的核心思想是電子躍遷，認為電子有固定的軌道，如此一來就不會向外輻射電磁波，只有在發生電子躍遷時，才會輻射或者吸收電磁波，從而讓原子結構保持穩定。

而且，電子躍遷輻射或者吸收的能量并不是連續的，而是一份一份的，必須是光量子的整數倍。不過玻爾的這個原子模型仍然有瑕疵，只適用于氫原子，對于元素序數越大的原子，誤差就會越大。

接下來玻爾的學生海森堡登場了，他提出了測不準原理，也就是不確定性原理，認為電子并沒有固定的軌道，電子的位置完全是隨機的，隨機出現在原子核外圍的某個位置，只能用概率去描述，這也被稱為“電子云”。

不確定性原理表明，我們無法同時測量出電子的速度和位置，同時認為觀測行為都會影響電子的狀態。

之后，泡利提出了著名的泡利不相容原理，該原理表明，兩個或兩個以上的微觀粒子不能處于相同的量子態。用宏觀世界打比方就是，兩個人不同處于同一個房間，如果一個人已經在房間里，另外一個人也想去那個房間，房間里的人就會極度排斥，進而產生巨大的“排斥力”。

這種強大的力量就是“電子簡并壓”，電子就如同房間里的人那樣，會極度排斥“外來者”，進而產生極大的“排斥力”。

電子簡并壓通常也是物體被壓縮的極限，同時也保證電子不會墜落到原子核上。

不過，如果外部輸入的能量巨大，結果就是電子簡并壓也無法抵抗，于是電子就會墜落到原子核上，與帶正電的質子結合，形成中子星。中子之間也會有強大的“中子簡并壓”，這種力量比“電子簡并壓”更強大。

不過如果外部力量足夠大，中子簡并壓也無法對抗，于是中子也會被迫壓縮到一起，形成黑洞！

其實從能量的角度解讀也是能說得通的。雖然質子和中子都是由三個夸克組成的，但夸克的種類并不一樣，質子只有兩個上夸克和一個下夸克組成的，而中子是由兩個下夸克和一個上夸克組成的。

根據愛因斯坦的質能方程，能量和質量可以理解為是一個東西，而電子與質子結合形成中子，說明中子的能量比質子的能量要大。事實上，即便是加上電子的質量，中子的質量還是要多于質子質量加上電子質量，也意味著中子蘊含的能量高于質子與電子的能量之和。

而能量都有這樣的趨勢：總是趨于從高到低，這與水總是往低處流是同樣道理。所以自然情況下，獨自存在的種子，在十幾分鐘內就會衰變為電子和質子，同時釋放出能量，這個過程就是貝塔衰變。

另一方面也說明了在自然條件下，電子和質子是無法結合成中子的，要想結合，必須有足夠的能量輸入才行！