原子結構與座標軸

課程中，與大小孩再一次談到原子的結構。

當然，對高中生來說，內容就不會只是原子核、電子這樣的單純，我們要談談電子的能階，電子的運動等等。

當然，電子的存在，從早期的「與質子平均分配在物質存在的空間中」到「以固定的軌跡繞著質子成類行星運動」到目前的「自由移動而在質子周圍形成一片電子雲」，但是，這會不會這個電子雲的想法，也只是假說而已。

我們不能預測電子的軌跡嗎？

要回答這個問題，我們首先要想，這個預測有沒有辦法被證實？其次是這個預測如何能夠有效的說明自己的預測？

在學說要被驗證的前提是，他必須能夠被實驗證實，但是目前的任何測量或是觀測設備，都無法在不影響被測量的物質下進行，這也就是有名的「測不準原理」，例如，我們想要觀察物質表面的原子排列，我們可以用電子顯微鏡去觀察，問題是這個顯微鏡的觀察，並不是我們想像中的「用看的」，實際上比較像是瞎子摸象般的「用摸的」，而這個用原子去摸另一個原子的測量過程，其實就有著許多的干擾，最後我們所得到的結果，其實並不是真正的結果。

再者，這個電子軌跡預測的想法，如何給定一個有效的「參考座標」？就像我們要描述一個通往台北的道路一般，我們必須要地理上可以參考的座標，但是要對一個原子外圍的電子，進行進一步的軌跡描述，我們可以找到位置上的參考座標嗎？

因此，我認為去確認電子的軌跡，在現階段有困難且意義性不大，但是量子力學卻可以給我們一個機率性，讓我們知道出現在原子核外側多少距離的機率有多高，而這部份的運用則也還沒有很明確運用之道，或許在不久的未來，隨著對原子結構更多的認識，或許我們有機會利用這些知識，未人類的生活做出更多的貢獻。