到了20初，人類對于微觀世界才有了像模像樣的認(rèn)識，在此之前則是在一片迷霧中前行。

1897年前后，科學(xué)家才弄明白電子是每個(gè)原子必備的共同組成成分。

科學(xué)家知道電子帶負(fù)電，原子整體則是電中性，也就是不帶電，則推測，原子中勢必還有帶正電的物質(zhì)，科學(xué)家再對這個(gè)帶正電的物質(zhì)研究時(shí)出現(xiàn)了下面的理論。

湯姆孫葡萄干面包模型

湯姆孫認(rèn)為原子內(nèi)部的正電荷及其質(zhì)量均勻的分別在原子內(nèi)部，電子就像是西瓜里的瓜子鑲嵌其中。這個(gè)模型也就是“西瓜模型”或者叫“葡萄干面包模型”。

葡萄干面包模型

盧瑟福行星模型

α粒子（帶正電的高能粒子）散射實(shí)驗(yàn)，簡單點(diǎn)說就是向原子內(nèi)部發(fā)射α粒子，而其中少量的α粒子發(fā)生的偏轉(zhuǎn)角度比湯姆孫預(yù)言的大得多，有1/8000的α粒子發(fā)生了大于90°的偏折，有的甚至發(fā)生了150°偏折，稱為大角散射。這就意味著原子中這個(gè)帶正電荷的物質(zhì)的體積很?。ㄆ渲械?/8000可以說明該正電荷體積小）。而α粒子能發(fā)生那么大的偏轉(zhuǎn)，就說明了原子中相當(dāng)大的一部分質(zhì)量分布在這個(gè)帶正電的物質(zhì)中。

后來，盧瑟福提出了盧瑟福模型，這個(gè)模型就是 “行星運(yùn)動模型”——原子核就像太陽，電子就像行星，圍繞在太陽周圍公轉(zhuǎn)。 由于這個(gè)理論與當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)高度吻合，所以很快被物理學(xué)界接受。

盧瑟福模型

但是很快大家發(fā)現(xiàn)，核外電子繞核運(yùn)動要有加速度，根據(jù)經(jīng)典的電磁理論，核外電子就要釋放能量，原子的能量則會逐漸減少，發(fā)出的頻率逐漸改變，那么發(fā)出了的光譜應(yīng)該是連續(xù)的。再看看核外電子，由于電子不斷釋放能量，慢慢的電子會接近原子核，最后落到原子核上。

盧瑟福模型告訴我們什么呢？一是原子發(fā)出的光譜是連續(xù)的，二是電子最后會落到原子核，原子則是一個(gè)不穩(wěn)定的系統(tǒng)。但事實(shí)表明原子不僅是穩(wěn)定的，發(fā)出的光譜也是不連續(xù)的。這是一部分物理學(xué)家做出了重要的抉擇，就拋棄掉在宏觀世界建立起的經(jīng)典物理。

玻爾在“行星運(yùn)動模型”的基礎(chǔ)上運(yùn)用了普朗克的量子假說和愛因斯坦的光子假說，提出了電子在核外的量子化軌道，解決了原子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題，建立了氫原子結(jié)構(gòu)理論，但還是它還是存在理論缺陷的（只能處理氫原子的問題）。

不久，德布羅意博士提出了微觀物質(zhì)具有波粒二象性來解釋原子結(jié)構(gòu)（波粒二象性簡單地說就是任何物質(zhì)不僅有波動的特征，還有粒子的特征）。

測不準(zhǔn)原理

現(xiàn)在關(guān)于微觀世界的研究仍在繼續(xù)，這里只能簡單大概的介紹一下學(xué)界目前公認(rèn)的事實(shí)，微觀粒子具有波粒二象性，粒子的位置和動量不能同時(shí)有確定值（不能知道某個(gè)位置狀態(tài)下的粒子的動量，因?yàn)闇y量需要觀察，觀察要借助光，當(dāng)光子打到要測量的粒子上的一瞬間粒子動量就會發(fā)生不連續(xù)變化，即便知道這一瞬間位置，也無法得知其動量），測不準(zhǔn)原理也關(guān)聯(lián)了量子的概率理論。

普朗克 

現(xiàn)代電子云模型

電子在原子核外很小的空間內(nèi)做高速運(yùn)動，其運(yùn)行沒有固定的規(guī)律，只能用概率統(tǒng)計(jì)出電子在某一點(diǎn)出現(xiàn)的頻率，不能確切地說電子在某一時(shí)刻究竟會出現(xiàn)在原子核外的哪個(gè)地方，只能知道它在某處出現(xiàn)的機(jī)會有多少。因此，就以單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)幾率表示，即幾率密度大小。用小紅點(diǎn)的疏密來表示，小紅點(diǎn)密處表示電子出現(xiàn)的幾率密度大，小紅點(diǎn)疏處幾率密度小，看上去好像一片帶負(fù)電的云狀物籠罩在原子核周圍，因此叫電子云。

電子云動態(tài)圖

量子理論的建立為微觀世界的研究送來了光明，可是上帝不喜歡擲骰子，而量子理論就建立在概率理論的基礎(chǔ)上。雖然不知道粒子在下一時(shí)刻會出現(xiàn)在哪，但是可以知道粒子在某一位置出現(xiàn)的概率，因此還是有規(guī)律可循的，所以不能說量子理論支持自由意志！