原子非常神奇,花时间思考它是非常有价值的。尽管传统的太阳系示意图存在致命的缺点,但我们还是可以局部应用于原子。
首先,原子与太阳系具有相似性一原子的中心质量大,外部质量小。我们用最简单的氢原子做分析,氢原子只有一个带正电的粒子(质子)作为它的原子核,和一个位于外部的带负电荷的电子。质子的质量比电子的质量高2000倍,这与太阳的质量远大于地球的质量相似。
其次,原子与太阳系还存在一个相似点:它们体积中的大部分地方是空的。原子大部分体积是空的,对这一表述最形象的比喻是:如果你将原子核想象为一只苍蝇般大小,那么,整个原子应一座教堂那般大。在这些余下的空间中,除去电子的其他部分皆为空。
现在,我们不再用太阳系作类比了。我曾经提到过,如果原子确为类似太阳系的样子,那么, 这样的原子终究会坍塌。
原子不同于太阳系的一个重要区别在于 电子和原子核被电磁力吸引,而太阳系中的星体被万有引力吸引。原子核中的电子所带的负电量和质子所带的正电量完全相同,这种现象是奇特的,能对它进行透彻解释的人可以轻松的获得若贝尔奖。我们目前尚不可能对其作出正确的解释,但让原子以这样的方式运转并不困难。这与太阳系是不同的,万有引力对原子来说,只是一剂调味剂。原子不同于太阳系的最后一个重要原因是一在原子中,电子并非像行星绕太阳那般绕着原子核在明确的,固定的在轨道上运转。它们甚至没有像玻尔想象的那样按照铁轨一样的固定轨道运行。今天的科学家们发现,量子原子从不按照常理出牌。电子像模糊的云散步在原子核周围,并非平面设计师喜欢的那种连续的弯曲的轨迹(尽管这样的图很困难绘画)。