一百多年前，科學(xué)家們認(rèn)為原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)與太陽系非常相似，原子核就相當(dāng)于太陽系中心的太陽，而電子就像地球那樣圍繞太陽旋轉(zhuǎn)。

果真如此的話，由于電子在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)向外輻射電磁波，也就是能量，如此一來，電子的運(yùn)動(dòng)軌道就會(huì)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(wěn)定，很快就會(huì)變成中子。但現(xiàn)實(shí)中的原子非常穩(wěn)定，電子并不會(huì)自發(fā)地墜落到原子核上。為什么會(huì)這樣？

科學(xué)家們深入探索后發(fā)現(xiàn)，原子的結(jié)構(gòu)與太陽系結(jié)構(gòu)并不一樣，而且有很大不同。原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)只能用量子力學(xué)去解釋，而我們的太陽系屬于宏觀世界，需要用經(jīng)典物理學(xué)解釋。

那么，電子為何不會(huì)墜落到原子核上面呢？首先我們需要了解一個(gè)概念，電子躍遷。

在微觀世界，粒子的狀態(tài)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(guān)系。通俗來講，我們不能同時(shí)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(gè)位置的概率，用“波函數(shù)”去描述。

通過著名的薛定諤方程，就可以求解波函數(shù)。薛定諤方程看起來有些復(fù)雜，普通人很難理解方程的含義。不過我們也沒必要去詳細(xì)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(jīng)典物理的地位。

微觀世界與我們所在的經(jīng)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(xué)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(jí)躍遷到高能級(jí)需要吸收能量，而從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)需要釋放能量。

能量在宇宙中無處不在，所以電子總會(huì)吸收能量，躍遷到高能級(jí)，也就是激發(fā)態(tài)。不過由于基態(tài)是最穩(wěn)定的能級(jí)，所以電子總會(huì)傾向于躍遷到基態(tài)，同時(shí)釋放能量。

打個(gè)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(jí)躍遷到低能級(jí)的趨勢，總會(huì)傾向于滾落到山谷，也就是基態(tài)，因?yàn)樯焦仁亲罘€(wěn)定的狀態(tài)。所以，任何風(fēng)吹草動(dòng)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(xù)的，所以電子想要發(fā)生躍遷，吸收或釋放的能量必須是兩個(gè)能級(jí)差的整數(shù)倍才可以，否則就不會(huì)發(fā)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(gè)軌道之間。

這也是為什么電子不會(huì)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(xiàn)出來就好像電子云那樣，即便是只有一個(gè)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(gè)太空，而電磁波其實(shí)就是能量，這些能量會(huì)影響到電子的軌道，讓其發(fā)生躍遷。

同時(shí)，即便是沒有外部能量，看起來空無一物的原子內(nèi)部其實(shí)也充滿了能量，這種能量就是真空零點(diǎn)能。

何為真空零點(diǎn)能？簡單說就是真空的最低能量狀態(tài)。我們都知道，所謂的真空，其實(shí)并不是空無一物，因?yàn)榱孔恿W(xué)的不確定性決定了，虛粒子對會(huì)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(gè)過程只要時(shí)間足夠短，就可以發(fā)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(shí)可以“憑空”產(chǎn)生能量，這種能量就是真空零點(diǎn)能。這個(gè)過程也被稱為“量子漲落”或者量子起伏。

這種真空零點(diǎn)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(chǎn)生一定的擾動(dòng)，從而讓電子發(fā)生躍遷。通常情況下，電子躍遷到高能級(jí)后會(huì)很快釋放能量，重新躍遷到基態(tài)。不過如果外部能量足夠高，電子就會(huì)直接躍遷到非常高的能級(jí)，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(xué)的不確定性才能詮釋。嚴(yán)格來講，電子并不是圍繞原子核旋轉(zhuǎn)的，而是表現(xiàn)得像電子云那樣，在基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間來回躍遷。所以電子并不會(huì)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(shí)可以把電子直接壓到原子核上，與質(zhì)子結(jié)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(huì)直接把電子拉拽到原子核上面！