電子和原子核分別帶負電和正電，兩者為何不會吸引到一起？

一百多年前，科學家們認為原子內部結構與太陽系非常相似，原子核就相當于太陽系中心的太陽，而電子就像地球那樣圍繞太陽旋轉。

果真如此的話，由于電子在運動過程中會向外輻射電磁波，也就是能量，如此一來，電子的運動軌道就會越來越靠近原子核，最后徹底墜落到原子核上面。

這樣的話，原子根本不可能保持穩定，很快就會變成中子。但現實中的原子非常穩定，電子并不會自發地墜落到原子核上。為什么會這樣？

科學家們深入探索后發現，原子的結構與太陽系結構并不一樣，而且有很大不同。原子內部結構只能用量子力學去解釋，而我們的太陽系屬于宏觀世界，需要用經典物理學解釋。

那么，電子為何不會墜落到原子核上面呢？首先我們需要了解一個概念，電子躍遷。

在微觀世界，粒子的狀態是不確定的，這種不確定性是微觀世界的固有屬性，與人類的測量水平高低沒有任何關系。通俗來講，我們不能同時獲取微觀粒子的速度和位置信息，只能用概率描述，也就是說，我們只能描述微觀粒子在某個位置的概率，用“波函數”去描述。

通過著名的薛定諤方程，就可以求解波函數。薛定諤方程看起來有些復雜，普通人很難理解方程的含義。不過我們也沒必要去詳細了解。只需要知道薛定諤方程在微觀世界的地位，就如同牛頓第二定律在經典物理的地位。

微觀世界與我們所在的經典世界完全不同，牛頓定律和相對論等理論并不適用，只能用詭異的量子力學去詮釋。

說了這么多，到底什么是量子躍遷呢？通俗來講，就是電子的能量變化，從低能級躍遷到高能級需要吸收能量，而從高能級躍遷到低能級需要釋放能量。

能量在宇宙中無處不在，所以電子總會吸收能量，躍遷到高能級，也就是激發態。不過由于基態是最穩定的能級，所以電子總會傾向于躍遷到基態，同時釋放能量。

打個比方，假如山頂上的石頭就是電子，這塊石頭在山頂上能量較高，所以石頭始終有向下滾落的趨勢，也就是從高能級躍遷到低能級的趨勢，總會傾向于滾落到山谷，也就是基態，因為山谷是最穩定的狀態。所以，任何風吹草動都可能讓石頭滾落到山谷。

而如果你想讓山谷的石頭躍遷到山頂，就需要外界的能量輸入，通常需要很大的能量才行。

不過，由于能量是離散的，不是連續的，所以電子想要發生躍遷，吸收或釋放的能量必須是兩個能級差的整數倍才可以，否則就不會發生躍遷。而且，電子只能在不同的軌道上來回躍遷，并不能在兩個軌道之間。

這也是為什么電子不會墜落到原子核上的主要原因。電子的位置是不確定的，只能在不同的軌道上躍遷，表現出來就好像電子云那樣，即便是只有一個電子，看起來也好像電子無處不在一樣。

那么，電子躍遷的能量到底來自哪里呢？

剛才說了，宇宙中能量無處不在，各種電磁波幾乎充滿了整個太空，而電磁波其實就是能量，這些能量會影響到電子的軌道，讓其發生躍遷。

同時，即便是沒有外部能量，看起來空無一物的原子內部其實也充滿了能量，這種能量就是真空零點能。

何為真空零點能？簡單說就是真空的最低能量狀態。我們都知道，所謂的真空，其實并不是空無一物，因為量子力學的不確定性決定了，虛粒子對會通過賒借能量的方式衍生出來，然后瞬間湮滅歸還能量，整個過程只要時間足夠短，就可以發生，并不違反能量守恒定律。

虛粒子對衍生并湮滅的過程雖然短暫，但確實可以“憑空”產生能量，這種能量就是真空零點能。這個過程也被稱為“量子漲落”或者量子起伏。

這種真空零點能看起來就像是沸騰的海洋那樣，非常熱鬧，甚至比我們所在的宏觀世界還要熱鬧。

量子漲落帶來的能量就可能對電子產生一定的擾動，從而讓電子發生躍遷。通常情況下，電子躍遷到高能級后會很快釋放能量，重新躍遷到基態。不過如果外部能量足夠高，電子就會直接躍遷到非常高的能級，成為自由電子，徹底擺脫原子核的束縛。

總之，我們不能用宏觀世界的物理定律去描述電子的行為，需要用量子力學的不確定性才能詮釋。嚴格來講，電子并不是圍繞原子核旋轉的，而是表現得像電子云那樣，在基態和激發態之間來回躍遷。所以電子并不會被原子核吸到上面。

不過，在特殊情況下，如果外部力量足夠大，確實可以把電子直接壓到原子核上，與質子結合形成中子，這也是中子星誕生的過程，中子星自身巨大的重力會直接把電子拉拽到原子核上面！