绝大多数人脑海中的原子结构都是错误的。也就是说，世界从根本上就不是你想象的那样。尽管差不多100多年前科学家们就为我们描绘了更真实的世界图景，但我们一直拒绝改进。
原子的成分
下图是广为流传的原子结构模型，尽管它是错误的，但其中也包含了很多关键的正确信息：
原子由更小的粒子组成，即不带电的中子Neutron、带正电的质子Protron和带负电的电子Electron。
中子和质子组成原子核Necleus，原子核集中了原子绝大部分的质量。
电子分布在原子核周围的空间中。
大多情况下电子数量和质子数量相同，否则原子就会变成带电离子。
这图的错误有很多，比较明显的有：
这种电子轨道的表示法几乎可以说完全错误，下面我们会谈论更多。
在原子级别上没有颜色概念。
电子不可能这么大，电子实际上还不到质子或中子的千分之一，当然真按照比例画，如果我们用1个像素表示电子，质子就差不多要撑满我们整个屏幕。
整个原子的大小和原子核大小的比例要比这个大很多，实际上相差数十万倍，相当于足球场和一只蚂蚁的大小，如果我们用屏幕上一个像素表示原子核，那么它的电子就可能在屋子外面的屏幕上。
原子半径一般数十到数百皮米(pm),而原子核只有数个飞米(fm)。1毫米=1000微米，1微米=1000纳米，1纳米=1000皮米，1皮米=1000飞米。1立方厘米的铁大概包含
个铁原子。
Orbit vs Orbital
这两个单词翻译过来都是轨道的意思。但在物理和化学中却是差异很大的两个不同单词。
Atom原子的orbit是指大约100年前丹麦物理学家Niels Bohr尼尔斯波尔确立的，他所描绘的原子结构和上面图中所展示的基本一样，主要不同之处是，波尔原子模型的电子是运行在不同层级的轨道上，并且能够在不同轨道上进行“跃迁”并同时释放或吸收能量（或光子）。
Atomic orbital波尔原子轨道模型
Orbital则是指后来被德布罗意（Louis de Broglie）、波尔、海森堡（Werner Heisenberg）以及薛定谔（Erwin Schrödinger）等人改进得到的新的量子力学原子模型。
量子力学原子模型
量子力学指出，电子的位置是不能确定的（Uncertainty），只能通过一个波函数方程推算出电子在某个位置出现的可能性，没有哪个位置是电子百分百确定出现的位置，也没有哪个位置是绝对不会出现。
这是什么概念？可以说，电子无所在，也无所不在，对于任一个原子，它的电子可能在全宇宙任何一个地方出现，而我们平常所认为的原子大小，只是它出现概率比较高的一个空间区域。
氦原子构想图
如上图所示的氦原子，原子核周边黑灰色区域代表了电子最可能出现的范围，颜色越黑表示电子在这里出现的可能越大，这像云雾一样，称之为电子云。
无轨道、不确定，另外一个更颠覆的区别是并非所有原子的形状都是球形的。
更多电子云形状
如上图所示，根据量子力学波函数方程计算得到的各种电子云的形状，请注意虽然图上看起来是二维的，但实际是三维立体形状。
新科学时代的到来
20世纪初期发展起来的相对论和量子力学是当今科技的重要基石，塑造了我们身边几乎全部的高科技产品，从通信卫星到计算机、手机和通信网络。然而在享受高科技的同时，我们绝大部分人都扮演了吃瓜群众的角色，甚至接受的和传递的思想仍然与100多年前并无改变。
太阳系运转示意图
我们习惯性的接受旧的经典原子模型，可能是因为我们喜欢确定性，喜欢形象化，喜欢用我们的太阳系行星模型去类比思考，而这种牛顿经典力学为基础的思考方式早在100多年前就已经被打破了。
瓦特从跳动的壶盖发明蒸汽机，牛顿从下落的苹果发现万有引力，爱迪生经过千百次实验发明电灯，但近百年来，我们日常所津津乐道的发明故事几乎已经绝迹，所有重大科学发明发现都出于顶尖实验室的成果。
我们需要更强大的芯片，而这只能靠全球顶尖的实验室才能研发和实验；我们需要了解宇宙的秘密，而这只能靠全球屈指可数的几个大型实验室才有设备和条件进行实验。
科学发明和发现距离普通人越来越远，因为我们的科学基石越垫越高，甚至我们必须走到大厦顶端才能摘取到高处的果实，——跳脚可及的果实早已被摘取殆尽。
甚至有言论在提及，我们人类的智慧还能够走多远？
新哲学时代的缺席
哲学本应是科学的科学。然而在科学大爆发的20世纪100多年来，哲学却几乎缺席了。
科学是哲学的基础。然而在科学大爆发的20世纪100多年来，自然科学几乎成了科学家们圈内的唯一哲学。
这是一个科学和哲学都双双陷入迷茫的时代，哲学跟不上科学的发展脚步，科学也无法获得哲学的指引。
量子力学是不完备的，它甚至只强调实证，“whatever，it works”，量子力学甚至回避回答或无力回答电子诡异行为背后的原因，“它就是这样的，我们的理论很有效，这就够了”。
爱因斯坦可能是量子力学的最顽固反对者，这也为他的晚年留下不够光彩的一笔。“上帝不投骰子”，但爱因斯坦错了，近百年后的今天，我们的科学都是建立在“上帝投骰子”的量子力学基础之上的。
“上帝就是投骰子的”，这是我们世界运行的基础，也是我们自由意志产生的根本。
不仅如此，量子力学还强调世界的主观性，因果关系的不可靠性等等诸多反常理的思想，——也许是我们的常理出了什么问题。在后面的文章中我们慢慢讨论更多神奇但真实的事情。
作者：zhyuzh3d
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