我們都知道，原子是由原子核和電子構成，而原子核又是由質子和中子構成的。而質子是帶正電，中子不帶，這就意味著原子核其實是帶正電的。

那問題就來了，原子核帶正電，而電子帶負電，根據異種電荷相吸引的原則，照理說電子應該會墜入到原子核當中才對，事實上，並沒有。那究竟是咋回事呢？

不確定性原理

其實這個問題曾經讓許多的物理學家很崩潰，從物理學家開始研究原子結構一直到最終拿出主流的原子結構，中間經歷了30餘年，四代物理學家的努力。

最終因為海森堡的不確定性原理的提出，得以確立最終的原子結構。其中這個不確定原理告訴我們，電子的位置資訊和動量資訊是不可能被同時測準的，如果要把動量資訊測準，那位置資訊就測不準了，如果把位置資訊測準了，那動量資訊也就測不準了。

於是，海森堡認為電子在原子核外是呈現機率雲的形式，我們沒有辦法準確描述電子的位置和運動情況，我們只能描述電子在某個位置以何種運動形式的機率是多少。

但是這當中其實還存在著一些細節問題沒有解決，那就是即使電子是以機率雲的形式，但又為什麼電子不會自發地進入到原子核內呢？

這裡其實涉及到了兩個理論，分別是：能量最低原理和泡利不相容原理。我們來一個個說說。

能量最低原理

我們都知道，水都是往低處流的，這其實就是能量最低原理在作祟。在自然中，能量都是自發的從高往低去。而能量其實是物質的某種屬性。1905年，愛因斯坦發表了質能等價理論，在這個理論中，他統一了能量和質量。他認為能量和質量其實是一回事，一個物體的兩個面，能量裡還有質量，質量裡還有能量，可以用E=mc^2進行描述。

也就是說，電子、質子、中子其實都對應著能量。這時候，我們思考一個問題，如果電子跌入到原子核內會如何？

實際上，電子就會和質子發生反應，生成中子。（由於中微子質量實在太小，這裡就不計算了，）而電子和質子的質量加起來是要小於中子，這就意味著透過質能等價，電子和質子的能量是要小於中子的。根據上文我們說到的能量看最低原理，自然狀態下，能量是從高往低了去。所以，電子和質子沒有辦法自發地反應生成中子，只有外界給到足夠多的能量才可以實現。

泡利不相容原理

那如果我們真的施加足夠多的能量，那電子會進入到原子核內嗎？

實際上，這真的會。但是在發生這件事之前，還是會受到阻礙。根據泡利不相容原理，原子核外的電子並不是瞎跑地，而是有自己獨一無二的狀態，你可以理解成一個蘿蔔一個坑地排列著。

如果外界施加了一個外力，這個時候為了確保這個狀態，就會因為泡利不相容原理的存在而產生一種量子效應，也被稱為電子的簡併壓，它可以抵抗外力，讓電子不會被壓入到原子核內。

所以，這又是另外一層保障，使得電子即使受到外力，也不會墜入原子核內。

那有沒有可能施加最高大的外力，打破這量子效應呢？

實際上，在宇宙中這種現象是常見的，一些質量足夠大的天體，在演化的晚期，引力特別大，就可以把電子壓入到原子核內部，於是電子和質子反應，生成中子，最終形成中子星。

多說一句，實際上中子也有類似於電子這樣的簡併壓，還能繼續對抗引力，如果中子也沒有對抗住引力，在理論上就會形成夸克星，夸克的簡併壓還會繼續抵抗引力，如果抵抗不住，就會形成黑洞。不過，目前來看，我們並沒觀測到夸克星的存在，只發現了中子星和黑洞而已。

總結

所以，電子不會墜入到原子核內，本質上是因為電子和質子的質能要小於中子，根據能力最低原理，電子是不可能自發的逾越這個能量的鴻溝，除非額外輸入能量。而這時候，就會出現電子簡併壓來對抗，如果電子簡併壓沒有撐住，就會被壓入到原子核內。

至於β衰變，本質上是原子核的中子發生衰變，生成了質子、電子和中微子。就像上文我們說到的，中子的質能要大於電子和質子，所以這個反應得以自發的發生，只是需要一些時間。這和電子墜入原子核這件事並沒有什麼關係。

總覺得質子和電子成對出現是某種更內在的聯絡而不是正負電吸引這麼簡單。 我有時候會覺得質子其實是某種捲成一團的毛線球，而電子只是甩出來的線頭，這樣解釋就合理多了。質子中的另一個線頭極小的機率會和外面的電子連上形成中子，於是質子也成為某種穩態。而正負電場吸引也可以歸結為某種線頭被拉昇。當然這只是用宏觀去解釋，至於電子的尾巴在哪裡 可能就需要求助於萬能的高維空間了。

所謂β衰變，不光只有電子掉入原子核一種形式（電子掉入原子核又被稱為電子俘獲）。

當原子核中的質子或者中子發生衰變，釋放出電子，也是一種β衰變。這又可以分為兩種：一種是質子轉變成中子，然後在這一過程中，因為質子是帶正電的，它的多餘電荷就會以正電子的形式對外釋放，同時還會釋放出1箇中微子，此為正β衰變；相反，一箇中子也會變為質子，這時候它便會對外釋放出1個負電子和1個反中微子。

無論這三種衰變中的哪一種，β衰變的過程都會釋放能量。

所以，題主提出的命題是一個假命題，電子並非不能掉入原子核。電子、質子、中子，都可以透過β衰變的方式進行轉化。

那麼，為什麼電子不會那麼容易掉入原子核呢？

首先，電子圍繞原子核以機率雲的形式高速旋轉，就跟地球與太陽一樣，電子有離心力，所以很難被俘獲。

其次，儘管量子世界的混亂的，但它有兩個雷打不動的定律：1、不確定性原理；2、泡利不相容原理。一個量子一旦不遵守其中一個定律和原理，它就不再存在了。

不確定性原理，又稱測不準原理，它這是量子世界遵循的第一定律，指的是一個量子在固定時間點位置和速度是不確定的。

這一定律之下，電子不可能無限靠近原子核運動，因為越靠近，它的位置速度就接近於被同時鎖定，而一但這兩個量被鎖定，那意味著電子也不存在了，它掉入了原子核。

泡利不相容原理。是指一個原子核周圍不能有兩個或兩個以上的粒子處於完全相同的狀態。這是量子世界的第二定律，但當電子無限靠近原子核時，就會越容易出現這種狀態。而一但這種狀態出現，那也意味著電子不存在了。

我們從初中開始學習物理課和化學課時，就會學到比較初級版本的原子結構，這個原子結構大概是下面這樣：

老師一般會告訴你，原子是由原子核和電子構成的，而原子核帶正電，電子帶負電。所以，其實這裡就隱含著一個問題，既然原子核帶正電，電子帶負電，那根據異性相吸的道理，電子應該會掉落到原子核內才對呀？

關於這個問題，困擾著科學家也蠻久的，原子模型的最終確立，經歷了好幾代科學家的努力。而我們學到的版本是波爾的原子模型的，這個模型沒能解決這個問題。後來，波爾的學生海森堡提出了不確定性原理，他認為，電子並沒有特點的軌道，而是同時在各個位置，呈現機率雲的特點。

但是，不確定性原理也沒有解決這個問題。真正解決這個問題的是愛因斯坦的質能等價、能量最低原理、泡利不相容原理。那這些原理到底是啥意思呢？

我們接下來，一個個來聊一聊就能知道為什麼電子不會落入到原子核內了。

質能等價&能量最低原理

首先，我們要搞清楚一個點，那就是原子核內是有質子和中子的，而質子和中子其實還可以再分，它們都是有三個夸克構成的。而夸克被強相互作用力束縛在質子和中子內，以至於我們沒辦法獲得自由的夸克。

不過，我們知道的是，夸克其實也有不同，它一共分為6味（種）：上夸克、下夸克，粲夸克、奇異夸克、頂夸克、底夸克，它們還有自己的反物質粒子，也是6味（種）。

這些夸克質量是不同的，我們可以看上圖的右上角，會有xxxMeV/c^2，這其實就是表述質量的。你可能會納悶，這個單位也太奇葩了。但如果，你仔細想想物理學中最有名的那個公式：E=mc^2，簡單移項，就會得到m=E/c^2，而上圖中MeV和GeV其實都是能量單位。所以，這麼表述質量是成立的。這裡的這個E=mc^2，我們都知道叫做質能方程。但很多人對它其實是有誤會的，以為它只針對核聚變，並且是質量轉化為能量。實際上，並非如此，質能方程是一個普適理論，它可以用到任何和質量、能量相關的過程當中。其次，並不存在所謂的“質量轉化為能量”，實際上，愛因斯坦想表達的是，質量和能量是一回事，是一個東西的兩個面。質量對應著能量/c^2，質量裡有能量，能量裡有質量。

知道了這些，還需要知道一個能量最低原理，說白了，就是萬物都很懶，都喜歡從高能量狀態向低能量狀態發展，這和水往低處流是一個道理。構成質子的夸克的總質量是要小於構成中子的夸克的總質量。根據質能等價，我們就知道質子的能量是低於中子的能量。

不僅如此，實際上是，電子和質子的總能量其實也是小於中子的。所以，要讓電子和質子反應成為中子，是需要邁過一個能量門檻的，也就是要輸入能量，不可能自發的發生。而不在原子核的中子，也就是自由的中子，15分鐘左右就會發生衰變，衰變成一個質子、電子、中微子，這其實也就是β衰變。

實際上，這個β衰變也會發生在原子核內的中子，只是沒有這麼快，是一個隨機行為。

泡利不相容原理

其實只要輸入足夠多的能量，還是可以實現讓電子進入原子核的。不過，實際上你要去這麼做的時候，還是會遇到阻礙，而且這個阻礙利用人類的技術很難能夠克服。解釋這個阻礙的理論叫做泡利不相容原理。這個理論說的是：

兩個全同的費米子（電子，夸克等）不能處於相同的量子態。

意思是原子核外的電子的排布是遵循一定的規則的，每一排排多少個，具體怎麼排都有明確的規定，不能隨便插隊。因此，由於泡利不相容原理，導致當要讓電子進入原子核時，出現一種叫做電子簡併壓力，它會抵抗外力，不讓電子陷入到原子核內。電子簡併壓力其實是另外一道堅強的堡壘，由於它的存在，我們很難能夠把電子壓入到原子核內。

不過，也並不是說不可能，在宇宙中這種現象就經常出現。當恆星發展到一定階段後，由於自身引力特別大，大到電子簡併壓力都無法抵抗的程度，這時候電子就會變壓到原子核內。而此時的天體成為了一顆中子星。也就是或，中子星其實就成功地把電子壓到了原子核內，使得電子和質子反應生成中子。也因此，中子星的密度極其大。

最後，我們來總結一下，由於透過質能等價，我們知道電子和質子的能量總和是小於中子的能量的，根據能量最低原理，電子和質子要反應生成中子需要有能量加入，不能自然發生。又因為泡利不相容原理的存在，電子需要在原子核外好好站隊，這種規則會產生一種量子效應：電子簡併壓力，它能夠抵抗外界施加的力，電子簡併壓力其實也是電子不會進入原子核的最後一道保險，如果又於外界施加的力大到電子簡併壓力都無法抵抗，電子就會被壓入原子核內，中子星就是這麼來的。

其實所謂的原子核內的質子和中子以及原子核外的電子是一種東西，都是能量體。能量聚整合一定程度以後就會生成質量。這一點在我們生活中比比皆是。例如你吃飯由固體和液體組成。這些物質在身體內消化以後會以大小便形式排出體外還有一部分以呼吸出汗排出體外。但有一點可以肯定，就是你攝入的食物與你排出的乾溼物質絕不會相等的，剩餘這部分就是能量。能量是構成這個世界的最基本物質。沒有能量一切也就不存在了。我們都知道世界上的所有物質都是由同一種東西構成的就是原子。也就是說原子構成了這個千姿百態的大自然。無論在哪裡無論哪種物質活的死的都是由原子構成的。雖然原子內部也有差異，但是再往下分它們還是一樣的。我們人類其實並沒有真正掌握這個世界的發生發展原理。我們只是在這個原理的門外轉悠，一旦掌握了這個世界構成原理我們現在所知所學可能都是非常淺薄的知識。電子和質子中子以及在分的夸克中微子等等其實都屬於能量碎片，我們越到微觀世界越不能獨立的捕獲單獨的粒子就是這個道理，你不能捕獲單獨的能量單位就是這個道理。人類在量子力學中已經獲得了很多規律性的科學原理，但是單獨的捕獲原子電子質子中子甚至夸克都可能，但這些都是可以互相轉換的。轉換釋放的就是能量，其實它們本質也是能量只不過分解一部分就成為更小一級的能量平衡體。電子不是我們設想的一個小負電球，它是一個負能量體，它是不穩定的，是不斷跟原子核內部的質子中子互相置換的。不是不能捕獲，是捕獲以後有釋放出來一個，這種狀態一直不停的在原子中發生發展。如果穩定了原子也就失去活力了就會形成原子塌陷，這種塌陷物質會組成一個質量超級大的星球。天文觀察中就發現了這種物質（星球）。所以不是不能捕獲而是我們人類看不到罷了。具體可以好好學一下量子科學著作以及相對論原理等。謝謝閱讀

由於夸克模型並沒有反映質子中子結構的本質，所以應用夸克模型不能解釋電子為什麼不會掉到原子核裡，也不能解釋中子衰變。在此不妨用我的極性對應論對這兩個問題做出的解釋。

宇宙初始分化質量與能量時，產生的是質能十性體。

質能十性體的第一層次組合形成的是八個不等量顯性組合體。現代物理學稱這些組合體為夸克子，極性對應學稱這些組合體為八卦。

八卦應用於物理學的無量價值：一是正確反映了質能第一層次的全方位無遺漏組合；二是根據八卦的極性對應關係能夠正確推理三組六對作用力的形成……

極性對應學的質能第二層次組合是河圖洛書。河圖洛書是性體平衡組合的兩種平衡結構。其中河圖結構反映的是中子內部的性體結構；洛書結構反映的是氕氫的性體結構。極性對應學能夠正確揭示物質初始結構，一是由極性對應學圖譜對初始自然結構的全方位無遺漏結構表述決定的；二是極性對應學對兩個四相五行平衡結構的正確表述決定的。所以極性對應學（易學）的核心圖譜，對於物理學研究的價值無可估量。

因為河圖結構的中子核心是5-10組合，也就是負5性體。因為表現電磁極性的正負電性體是3-8～7-2。其中3-8為正電磁極性體，7-2為負電磁極性體。

好了，在此進入問題的關鍵。為什麼獨立中子會產生衰變？原因就在於中子核心的-5性對7-2負電性體+5性體具有約束力，而7-2負電性體與3-8正電性體又是合十歸零組合，即，正性3+7=10，負性2+8=10，而10-10=0。所以中子內部有正負電性體，但不顯示電性。因為合十歸零的正負電性組合得到核心-5性的約束，所以中子不帶電子。

但是，中子核心的-10性體是形成虛空的最強膨脹力性體，所以中子在沒有質子（核心+5）的結對約束狀態下，中子核心-10性體就會吸收結合外界9-4熱效能量而形成中微子揮發。中子核心失去-10性，留下+5性，就不但沒有能力約束7-2電子，而且對7-2電子還具有同性斥力。中子衰變揮發中微子就同時釋放電子，就是由失去核心-10性，對電子引力變斥力造成的。

再解釋一下電子為什麼不會掉到原子核內。與電子結對的是洛書結構的質子。質子核心有+5性體與7-2電子同性相斥，所以只要質子的洛書結構不改變，原子核是絕不會吸收電子的。

就此簡單解釋，詳細見《極性對應論》文稿。《極性對應論》對物理問題的解釋，是筆者二十多年經歷無數曲折研究的結晶，而不是隨便說說的。希望大家能夠理解極性對應學的價值！

首先，原子中的電子與原子核間的作用力總共應該有三個：萬有引力、庫侖力和磁力。它們對電子的作用方向分別是：萬有引力和庫侖力拉電子朝原子核運動、磁力拉電子朝以原子核為圓心的切向運動。正是磁力的存在導致電子無法落入原子核！

其次，β衰變應該是原子核中的電子、質子間的相互作用失衡時的一種特殊狀態變化。無論是原子核還是電子、質子等基本粒子內部，應該均存在高速（可能接近甚至超過光速運動）運動的次級物質，這也是為什麼核裂變或聚變過程中釋放出的粒子速度接近光速的根源所在。

再者，原子內部的實際運動變化景象目前還不十分清楚，仍需進一步探究。

電子其實是可以掉進原子核裡的，只是在我們的日常生活中難以發生。 為什麼一般情況下，電子不會掉進原子核裡？ 先從傳統經典認知說起

我們一般理解的原子模型，就像行星圍繞恆星旋轉一樣，這是，盧瑟福於1911年提出來的“原子行星模型”。

在盧瑟福看來，電子與原子核之間的電磁力，替代了行星與恆星之間的萬有引力，電子與原子核之間的吸引力，作為向心力維持電子做圓周運動。

但電子帶電荷，電子運動就勢必會產生電磁輻射，而電磁輻射就意味著能量損失。一旦失去能量電子減少動能，最後勢必落到原子核上。 這就好比我們用一根繩子拴著一個石頭做圓周運動，一旦我們不用力，石頭就會掉下來。

但事實並非如此，所以經典電磁理論無法解釋，電子繞原子核運動問題。

量子理論的解釋

而後來，普朗克發現能量只能以一份一份的形式釋放，也就是能量的釋放，具有一個最小量，這就是量子理論的由來。

這個最小的能量單位被稱為普朗克常數，小於這個單位能量的電磁輻射是無法產生的。因此電子運動釋放的能量，如果不是確定的能量差，就無法釋放電磁波。

這一限定，讓電子能穩定地繞原子核運動。

盧瑟福的學生玻爾以此，提出了原子模型的“能級”概念，玻爾認為電子會在固定的能級軌道上運動。

而且電子的最小能級軌道並不是最靠近原子核的，反而是距離原子核外50皮米，這也是氫原子的原子半徑，稱為玻爾半徑。

電子在同一軌道上運動不會吸收或釋放能量，但在不同軌道之間進行躍遷時，會吸收或釋放普朗克常數整數倍的能量。

隨著量子理論的發展，“電子雲模型”的提出，再一次顛覆了人們對原子的認知。原來電子的軌道，並不是經典意義的圓周運動軌道，而是在不同的能級上圍繞原子核做無規則運動。

還有一種解釋認為，原子能量守恆，電子勢能與動能相互轉換。當電子靠近原子核勢能減少，也就意味著動能增加。也就是說，當電子越靠近原子核速度就會變得越快，以至於讓他擺脫原子核，產生離心運動。

電子就在勢能與動能的拉鋸戰之間，不停躍遷，電子的勢能與動能只會相互轉化，而不會消失。

而且根據海森堡不確定原理，電子的動量與位置無法同時確定，且動量越確定，位置越不確定，而位置越確定，動量越不確定。它們總是此消彼長，這是一種自然規則，而不是人為定義。

在這原理下，如果電子無限接近原子核，就意味著電子的速度與位置都趨於確定了，這是不允許的。

另外根據泡利不相容原理，原子內任意兩個電子不會同時處在同一種量子態下。而所有電子除了有兩種相反的“自旋”狀態，其它都一樣，所以同一能級軌道上最多隻能有兩個電子。

也正是這一原理，讓原子變得堅硬。這種堅硬度在物理學上就稱為“電子簡併壓力”。

他到底有多硬呢？只有質量大於太陽1.4倍的恆星核心產生的巨大重力，才能突破電子簡併壓力。這也是中子星形成的原因。

而電子掉進原子核，與質子合併生成中子，稱為“軌道電子俘獲”，這一過程也稱為β衰變。

β衰變還有兩種形式。

β+衰變，是一個質子，在變成中子的過程中，釋放出一個正電子和一箇中微子。

β-衰變，是一箇中子，在變成質子的過程中，釋放出一個負電子和一個反中微子。

所以說，β衰變可以看成是質子和中子的相互轉換過程。

一個原子核能發生β衰變，意味著這個原子核的不穩定，也就是我們常說的具有放射性。而β衰變是在弱相互作用下產生的。

而放射性衰變的本質，其實是原子核內也具有類似電子一樣的“能級”概念，從激發態到基態，就發生了衰變。

因為原子核空間比電子的執行空間小得多，按量子力學來說，核子動量的不確定性更大，所以核外電子一般是幾電子伏特，而原子核衰變一般是百萬電子伏特。所以放射性衰變的殺傷力才這麼大。

總結

電子不會輕易地掉進原子核裡，才能保證物質的穩定，也是生命能夠存在的前提。

而像β衰變這些放射性現象，意味著元素會主動從高能的不穩定態向低能的穩定態轉換。

所以，物質只會越變越衰！

然而，凡事總有例外。無數的例外，又共同組成一個必然的秩序。