如前所述，原子内部绕核旋转的电子系统类似行星系，所以我们自然会认为，电子的运动也应该遵循行星绕日运动的天文规律。再说得具体一点儿，由于电磁定律和引力定律十分相似——电磁力和引力都跟距离的平方成反比——我们难免觉得，原子内部的电子必然沿椭圆轨道围绕原子核运动。

但是任何试图借助太阳系天体运动规律来描绘原子内部电子运动的努力最终总会出乎意料地一败涂地，以至于人们一度怀疑，要么是物理学家疯了，要么是物理学本身出了问题。麻烦的根源在于，和太阳系的行星不一样，原子内部的电子携带电荷；和任何振动或旋转的带电粒子一样，绕核旋转的电子必然释放大量电磁辐射。这些辐射会带走能量，那么合理的推测是，原子内部的电子会沿着一条螺旋形的轨道（图53b）不断逼近原子核，等到旋转动能彻底耗尽，它最终会坠落到原子核上。电子携带的电量和旋转频率都是已知的，根据这些数据，我们可以轻松算出，电子失去所有能量坠向原子核，这个过程消耗的时间最多只有百分之一微秒。

因此，根据已有的物理学知识，如果原子内部的结构真的和行星系一样，那么它只能维持亿万分之一秒的时间，换句话说，这样的原子旋生旋灭，根本无法长期存在。

但是尽管我们从理论上推出了如此悲观的前景，但现实却告诉我们，原子结构非常稳定，原子内部的电子高高兴兴、不知疲倦地绕着中央的原子核绕圈，绝不损失任何能量，更没有坠落的迹象！

这怎么可能！我们试图运用完善的旧理论来解释原子内部的电子运动，为什么会得出与现实大相径庭的结果？

要回答这个问题，我们必须回顾科学中最基本的问题：什么是“科学”？科学的本质是什么？什么又是事物的“科学解释”？

我们不妨从记忆中找个简单的例子，比如说，古希腊人相信地球是平的。你很难责怪他们，因为要是你走进一片旷野，或者在开阔的水面上航行，你也会亲眼见证，除了山峦偶尔的起伏以外，地球表面看起来的确是平的。古人的错误不在于他们断然宣布“某人在给定观察点看到的地球是平的”，而在于他们贸然将这一结论推广到了实地观察的范围以外。事实上，只要做一些超出日常经验范围的观察，譬如说研究月食期间地球投在月面上的影子，或者麦哲伦著名的环球航行，我们立即可以证明，这样的推广是错误的。现在我们说，地球看起来是平的，这只是因为我们只能看到地面上很小的一部分。还有一个类似的例子，我们在第五章中讨论过，宇宙中的空间可能是弯曲有限的，尽管从我们有限的观察范围来看，宇宙十分平坦，而且广袤无垠。

不过，我们想要讨论的明明是组成原子的电子实际运动与理论预测的矛盾，刚才说的一大堆和这个问题有什么关系？答案是，在这样的研究中，我们首先默认了电子运动遵循的规律与大型天体完全一致，或者更确切地说，与我们日常生活中习惯的“正常尺寸”的物体完全一致，所以我们才会用同一套术语描述它们。事实上，我们熟悉的力学定律和概念都是基于已有的观察经验建立起来的，而这些经验都来自与人类自身尺寸相仿的物体。后来我们开始运用这些规律解释另一些大得多的物体的运动，例如行星和恒星，结果获得了成功，所以我们才能极为准确地计算前后几百万年的各种天文现象。因此，我们毫不怀疑，这些熟悉的力学定律确实可以向外推广，解释大型天体的运动。

尽管经典力学定律的确能解释巨型天体、炮弹、钟摆和玩具陀螺的运动，但电子的大小和质量只相当于最小的力学设备的亿万分之一。我们凭什么相信，同样的定律就一定适用于它呢？

当然，我们没有理由预先假设经典力学定律就一定无法解释原子内部细微部件的运动；但是从另一方面来说，如果真的遭遇了这样的失败，我们也不必过于惊讶。