太阳系结构和原子结构为什么这么像？

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太阳系结构和原子结构为什么这么像？

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根本就是不像；不仅是普通的不像，而且还量子力学地不像。这样说，近距离贴近氢原子或H离子，放大得像太阳系这么大……
①电子，如果被撞见的话，还是“很小很小”以及“就可以说无穷小”；仍然不能说是零。
②中间的像太阳的质子，走进去，还是“很小很小”：漾动地估算，拓展到太阳系size、质子估计也就高新区那么大……（人走进去，也可以撞见胶子和夸克——这两种粒子就是基本的了，“近无穷小”。）
③氢原子太阳系内很是空空荡荡。人眼那么大的面积，一百年都遇不到一次电子撞过来。
④一颗电子的氢原子和两颗电子的H离子太阳系俩几乎没有区别：一样的空空荡荡；如果氢原子是百年一遇电子的话那么H太阳系系五十年一遇……
这不仅是量子力学版的“五十步笑百步”还是、我们对更大空间的超宏运动——跟超微观1样地——知之不详。⑤⑥⑦⑧⑨⑩

有个胖子他姓杨

因为你所了解的原子结构模型太落后了。

独孤一山隙

认为原子结构和行星轨道结构相似其实是非常错误的，可能是受到了卢瑟福的原子模型和波尔模型的误导。并且由于量子力学极难理解，而行星轨道模型和现实中的行星轨道相似，更加直观且易于理解，因此对于大部分人来说，可能会把原子结构和宇宙中的行星轨道结构关联起来。实际在目前的量子力学研究下，科学家常常愿意把原子结构称为电子云结构模型。
那什么是电子云模型呢？普通人应该怎么理解电子云模型？
让我们先了解一下行星轨道模型和它存在的问题。
行星轨道模型

行星轨道模型是卢瑟福在检查约瑟夫·汤姆孙的葡萄布丁原子模型时提出的。卢瑟福设计了一个散射实验，证实了在原子中心部分有一个带正电、带质量的原子核，大多数的质量和正电荷，都集中于位于中心区域、半径极小的原子核，而电子则环绕在原子核的外面。不过这个模型也有着很大的缺陷，一方面是这个模型不能给出电子的排列方式，另一方面不能对某些物理现象进行解释，因此卢瑟福的学生玻尔在这个模型上进行了完善。



卢瑟福的原子模型

玻尔通过开创性地引入量子理论，提出了原子轨道的假设，并且利用了这个模型对于氢原子进行了分析，取得了很大的成功。由于原子核质量在原子中占比极大，而电子质量微不足道，加上轨道的概念，看起来很像行星围绕着恒星旋转，最后，大家将卢瑟福和玻尔的模型总结成为行星轨道模型。



在玻尔模型里，被约束于原子壳层的带负价电子，绕着带正价原子核进行圆周运动。从一个轨道跃迁至另一个轨道会伴随着离散能量以电磁波的形式被发射或吸收。在图中，电子的轨道显示为灰色圆圈，其半径随着主量子数平方n2增加，从主量子数3 → 2的跃迁制成了巴耳末系的第一条谱线，波长为656 nm （红光）。

但是整个模型其实有很大的问题，一方面是玻尔的模型很难推广到除氢以外的其他元素，在光谱实验上的解释也和实验不符。另一方面如果按照这个模型依据经典电磁理论推导，电子围绕着原子核转动，那么将发射出电磁波使得电子失去能量，导致模型崩溃。玻尔模型无法解释原子为何不辐射电磁波。
而这一系列的问题，最终随着科学家对于量子力学的不断深入研究，才得以解决。而基于此所提出的模型，便是电子云模型。
电子云模型

电子云，简单地说是用几率来描述电子出现的位置，由于电子是服从一定概率随机分布在原子核之外的，由于有的地方电子出现的概率大，有的地方出现的概率小，很像在原子核外有一层疏密不等的“云”，所以，人们形象地称之为“电子云”。



氢原子的电子云的概率密度：从上向下为主量子数n=1,2,3，从左向右为方位角量子数l=s,p,d

也许你会很疑惑，电子怎么会随机分布在原子核外面呢？简单地说，就是由于波粒二象性和不确定性原理使得电子“看起来”像是云一样分布在原子核外层。波粒二象性指的是微观粒子显示出的波动性与粒子性，是微观粒子的基本属性之一。不确定性原理指的是在量子力学中粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性越小，则动量的不确定性越大，反之亦然，因此我们不可能同时准确的测得粒子的位置和动量。不确定性原理也是微观粒子的基本属性之一。
正是由于波粒二象性和不确定性原理，我们只能描述电子在某处出现的概率大小，概率越大，则越有可能出现电子，因此最终形成了类似云状的图像。而电子的“轨道”实际就是电子在该空间出现的概率，而并非是电子的运动轨迹。
综上，行星轨道和原子结构并没有相似之处，两者进行类比可能也只是对于原子轨道科普知识的一些误读。
如果对于量子力学感兴趣的话，可以阅读《上帝掷骰子吗？量子物理史话》，其中对原子结构和量子力学有较为详细和有趣的描述，是一本非常适合入门量子力学的科普读物。

升密示

像？
哪颗行星轨道是球形？哪颗行星的轨道呈纺锤型？哪个轨道能且只能容纳两颗行星？那两颗行星是全同的？哪颗行星会被激发到其他轨道上然后再释放能量回到低能轨道？哪个恒星系会通过共享行星形成有序的结构？