▲电子到底是什么？100年来大多数人都说不清，有的教科书都写错了
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【▲电子到底是什么？100年来大多数人都说不清，有的教科书都写错了】
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生活中我们经常会听到电子这个名词 ， 但是电子作为粒子的一种 ， 其特性却不为大多数人所知 。 而叩开电子世界大门 ， 也不过是一百年前 。
初高中教科书上都是错的上过学的人或者稍微对物理有一点兴趣的人 ， 在科普书上都会看到电子是绕着原子核 ， 按固定的轨道转动 。 这一先入为主的直观图像 ， 在现代物理看来是不对的 。
为什么不对？我们经常将电子运行轨道类比行星绕着太阳转 ， 似乎是发现了微观与宏观之间的联系 。 这也是汤姆孙、卢瑟福、波尔的等物理学家所依仗的经典力学 。
事实上电子在原子核外有时以粒子形式、有时又是一种“物质波”的形式存在 。 这里要清楚电子在原子中的大小 ， 一般将原子比作一个大的足球场 ， 那么原子核就相当于其中的一粒沙子 ， 这里沙子之外、足球场以内的巨大空间 ， 就是电子的运动范围 。
电子的“站队”——井然有序对于多电子原子 ， 电子在原子核外按能量高低 ， 分层排列 。 就好比一个大的圆形看台 ， 第一层为2个电子“观众” ， 第二层为这8个电子“观众” ， 再往后又是2个电子 ， 接着8个电子等等 ， 按照能量最低原理排列下去 。
以第1层的两个电子“观众”为例 ， 它们离原子核最近 ， 能量很低 ， 以球形在原子核外运动 ， 也就是说它们可能的运动范围是球形的 。 在某一时间 ， 在这个球内的任何一处 ， 都有可能探测到电子 。 所以电子运动不是固定一轨道 ， 更像带负电的云笼罩在原子核周围 ， 于是被形象地称为“电子云” 。
电子云示意图
电子不等于电荷电子是最先发现的基本粒子 ， 带负电荷 。 带正电荷 。 它既可以被原子核束缚 ， 也可以是自由运动的 。 对于导电的金属 ， 通常是表面很多的自由电子运动产生电流 。
带电粒子时常被称为电荷 ， 或者有人直接将电子等同于电荷 ， 这是有失偏颇的 。 因为电荷本身并非粒子 ， 只是为了方便描述 ， 可以说电荷是跟着带电粒子一起移动的 。 官方定义为电荷是许多亚原子粒子所拥有的一种基本守恒性质 。
负电荷与正电荷
有趣的是 ， 宇宙净电荷量为零 ， 呈电中性 ， 这跟大爆炸理论有关系 。 在大爆炸的最初几秒钟时间 ， 温度远远高过100亿摄氏度 。 那时 ， 光子的平均能量很高 ， 有足够的能量来创生电子和正电子对 。 大约每10亿个电子中 ， 会有一个正电子经历了湮灭过程而存留下来 。
结语上述说到的有些问题太过本质 ， 目前的科学还无法解答 ， 许多物理定律都还只是现象级的 ， 比如 ， 万有引力定律、库仑定律、光速不变 ， 这些都只是实验结果而已 ， 就像苹果砸牛顿一样先发现了一个现象 。
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