本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
卡尔·齐默在其杰出的汇编作品《科学墨迹》（又名《我最喜欢的2011年科学书籍，甚至可能是有史以来最喜欢的》）中最突出的轶事之一发生在开头几页
“一位前学生[物理专业]在他的其中一条腿的背上纹了一个卡通原子。他告诉我，纹身后的第一天，他去参加橄榄球训练，并在向某人展示时，球队里的一位高年级学生（也是物理专业）走过。那位高年级学生看了一眼，说：‘哦，拜托。玻尔模型？’然后走开了。”
哦，糟糕！猜猜那位可怜的低年级学生被教训了！而且他必须永远忍受他天真的物理知识带来的羞耻（除非进行修改或纹身去除治疗）。欢迎来到潮人物理学！
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不过说真的，这已经不是物理学家抱怨备受诟病的玻尔原子模型的第一次了。这就像一种成人礼，在你了解到你到处看到的那个引人注目的小图——一个被电子环绕的小原子核——从美国原子能委员会的标志，到《生活大爆炸》剧集中的场景切换——对于“严肃”的科学家（或科学作家）来说，已经不再是最准确的原子模型。而拥护它就会成为嘲笑的理由，通常是以那些“知情人士”礼貌的窃笑和带着屈尊俯就的轻笑的形式。
显然我不是潮人，因为我喜欢玻尔模型，并将坚定地捍卫它在面向普通大众的通俗物理书籍和本科生入门课程中的使用。当然，自从尼尔斯·玻尔在 1913 年首次提出它以来，它已经被取代了，因为我们对量子世界的理解已经进步了。我不是主张它回归尖端物理学研究。但当涉及到科普时，它是原子结构完美的入门级模型。
让我们坐上时光机，回到 20 世纪初，就在 J.J. 汤姆逊发现电子之后，并提出了他的“梅子布丁”原子模型（见下文）。请记住，几个世纪以来，物理学家一直在反对原子的概念，尽管德谟克利特在两千年前就是一位“原子论者”。（时间领主喜欢指出，在这方面，化学家远远领先于物理学家；他们更早地接受了原子的存在。）
汤姆逊最初称他神秘的小粒子为“微粒”，并认为它们是原子的主要组成部分：大量带负电的“梅子”浸泡在带正电的“汤”或“布丁”中。但后来，在 1909 年，欧内斯特·卢瑟福通过一项经典的涉及金箔的散射实验发现了原子核。这种效应（α 粒子的散射）发生是因为原子结构中存在一个坚硬、致密的中心。
汤姆逊的梅子布丁模型被轻易地抛弃了，取而代之的是，卢瑟福提出了更类似于我们太阳系中行星绕太阳运行的模型。原子核充当中心的“太阳”，带正电，而电子是“行星”，带负电，在核周围做圆周运动。
它非常接近我们今天熟悉的流行设计，但它以一种非常重要的方式违反了经典物理学：如果卢瑟福模型是正确的，电子会在轨道运行时发射辐射，这样随着时间的推移，电子会螺旋式向内运动并坍缩到原子核中。所有原子本质上都是不稳定的。既然它们不是不稳定的，显然还有其他事情正在发生。
此外，辐射的频率会随着电子螺旋式向内运动而增加，因为轨道会变小，电子会移动得越来越快。但这并没有发生。而且这个模型与放电实验不符，放电实验表明原子只在离散频率下发射光（电磁辐射），这导致马克斯·普朗克在 1900 年提出“量子”，从而引发了一场物理学革命。
呼！显然，卢瑟福的模型需要与新兴的量子力学领域保持一致，才能真正可行。一位名叫尼尔斯·玻尔的年轻丹麦新秀登场了，他在哥本哈根大学获得物理学博士学位后，通过在汤姆逊的实验室做博士后研究来到了卢瑟福的实验室。玻尔着手调整卢瑟福的模型，以适应对能量离散单元（量子）的需求。
他提出的模型是我们今天所熟知和喜爱的模型（通常称为卢瑟福-玻尔模型），其中电子像卢瑟福模型一样在原子核周围做圆周运动。但这些轨道具有设定的离散能量，这些能量与轨道的大小有关：最低能量，或“基态”，与最小的轨道相关联。每当电子改变速度或方向（根据玻尔模型），它就会以与特定轨道相关的特定频率发射辐射。
尽管你可能不喜欢玻尔模型——但这项创新为它的创造者赢得了1922 年诺贝尔物理学奖。正如谢尔顿·库珀会说的那样，“Bazinga！”
是的，好吧，它并不完美。最大的问题是它违反了不确定性原理（直到 1927 年才被提出）。记住，该原理指出你不能同时正确地确定粒子的位置和动量（能量），而在玻尔模型中，你拥有具有已知轨道和明确半径的电子。
（还有其他与较大原子的光谱预测和谱线相对强度相关的缺点，等等，等等，等等，但为了简单起见，我们只关注最主要的异议。约翰和简·Q·公众不会在晚上躺在床上争论塞曼效应。）
从技术上讲，电子实际上并没有在原子核周围“移动”轨道。埃尔温·薛定谔（著名的薛定谔的猫悖论的提出者）证明了电子实际上是波（尽管当您进行实验以确定其位置时，它们会表现为粒子），而这些波是静止的。
当然，您可以检查电子的位置，但每次您这样做时，它都会出现在不同的位置——不是因为它在移动，而是因为状态的叠加。在您观察它并且波函数坍缩之前，电子没有固定的位置。（但是，如果您进行大量测量并绘制电子的各种位置，最终您会得到一个幽灵般的轨道状图案，如上图所示。）
这就是为什么薛定谔的原子模型摒弃了轨道，转而支持能级，这才是物理学家真正关心的。它仍然与玻尔模型有一些相似的概念。例如，如果原子升温（即被激发），其电子会移动到更高的能级。当它们冷却并回落到正常的基态时，多余的能量必须去某个地方，因此它以光子的形式发射出来，我们的眼睛将其感知为光。而这些光子具有与能级变化相匹配的频率，这与早期的实验一致。
已经感到困惑了吗？难怪！要理解为什么物理学家抛弃了玻尔模型，您必须深入研究量子力学令人费解的复杂性，并解释普通人可能从未真正深入了解过的各种事物：波函数、不确定性、状态叠加、谱线等等。
这就是为什么我更喜欢用玻尔模型向非科学家介绍原子结构的基础知识。它传达了基本概念（离散间隔以及为什么光以特定的频率单位发射），并通过将原子比作小规模太阳系的类比，为新手提供了方便的可视化。随着他们基础物理知识的进步，以后有充足的机会来增强某人的理解——教育是分阶段进行的，而不是一次完成的。事实上，玻尔模型为谈论一些更高级的思想提供了完美的开端。
所以别再diss我心爱的玻尔模型了！