物理学的许多研究都从对粒子结构的研究开始。
当然，许多分歧也是如此。
汤姆生在1897年把电子从原子中激发出来以后，人们认为原子是由带正电的原子核与带负电的电子组成。有人称这个模型为葡萄干圆面包模型，也有人叫它西瓜模型、枣糕模型……也许命名不同只是因为大家对食物的喜好各不相同，但总而言之，大家猜测电子被镶嵌在原子核上。
到了1909年，人们用α射线轰击薄金箔，发现绝大多数的α粒子都直线穿过，偏转很小，大约有1/8000的α粒子会发生大于90°甚至等于150°的大角散射。这说明原子内有大量空隙，原子核的内部相当空旷，葡萄干圆面包模型的假设由此被推翻。顺便说一句，这个实验与前文夸克模型部分介绍的电子—质子深度散射实验非常接近。
如果电子无法嵌在原子核上，人们只能想象它因为电磁力的吸引而绕着原子核旋转，这是可以理解的稳定状态。根据这个实验，英国物理学家卢瑟福在1911年提出原子结构的行星模型，认为电子像太阳系的行星围绕太阳转那样围绕原子核旋转，只不过起作用的不再是引力，而是电磁力。
这个模型可以解释为什么原子核内存在“巨大”的空间，但也遇到了难以解决的麻烦——根据经典电磁理论，绕核旋转的电子会发射出电磁辐射而损失能量，瞬间便会掉进原子核里；在这个过程中，随着电子轨道半径的逐渐收缩，电子应该会释放出连续的电磁波。
事实上，绕核旋转的电子是稳定的，不会掉进原子核。原子核外的电子在吸收与释放能量时，释放出电磁波的能量并不连续，而是大小明确且分离的。
这一点明显与实际情况相悖，对此卢瑟福很是头疼。而这两个难题，前者引出了量子力学中电子云的概念[5]，后者被他的学生玻尔于次年攻克。
尼尔斯·玻尔是丹麦物理学家、哥本哈根大学博士、丹麦皇家科学院院士，虽然当时他还只是年轻的学生，但他做出了一个重要假设，也就是我们现在要讨论的玻尔模型。
在将普朗克的量子概念引入原子核结构以后，玻尔假设电子在原子核外的运行轨道是分离的、不连续的，也就是量子化的。
卢瑟福假想的电子轨道就像一个斜坡，高度逐渐升高，电子轨道的半径可以是任意数值。而玻尔假想的电子轨道就像一列台阶，每一级台阶都有确定的高度，正如每一层电子轨道的半径都是确定的。如果真是这样，电子在不同电子轨道上跃迁时释放与吸收的能量必然是一系列的确定数值。
如前所说，先是普朗克提出能量的不连续性，也就是量子化，接着爱因斯坦将这个观点扩展到光子上，提出光量子模型。现在，玻尔再次扩展了这个思路——不但能量是量子化的，并不连续，而且受到能量量子化影响的电子轨道也是量子化的，也不再连续。这种不连续的特性，正是量子化的核心。
由于氢原子是最简单的原子系统，只有一个质子与一个电子，所以在研究原子核结构时，科学家大多从氢原子的模型开始。玻尔模型也是如此，这是一个针对氢原子的概念模型。
玻尔的量子化轨道原子模型给出了这样的原子图像：
电子在一些特定的可能轨道上绕核做圆周运动，离核越远则电子的总能量越高（电子的动能降低但电势能增加）。
电子可能的轨道由电子的角动量与h/2π的整数倍决定。当电子在这些可能的轨道上运动时，原子不发射也不吸收能量；只有当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，原子才发射或吸收能量。
从此，当人们应用量子力学来讨论微观世界原子核外电子的位置时，无须再去描述不同电子轨道的半径，只需要知道电子所在的轨道层数这类参数，就可以描述与计算电子轨道的半径，及电子的角动量、能量等具体数值：如果最内层电子轨道半径为r，则第二层电子轨道半径为4r，第三层为9r，第n层为n2r，这简直不能再方便了。
在量子力学中，我们称呼电子所在的轨道层数为主量子数，这是研究原子模型最常用到的。如果知道一个电子的主量子数，也知道这个电子的角量子数、磁量子数和自旋量子数（这三者是电子的其他参数，当然也都是量子化的），就可以在量子力学体系内明确描述一个电子的物理特性。
玻尔的量子化轨道原子模型是量子力学发展史上的一个重要模型，它可以被看作横跨经典力学与量子力学之间的桥梁，只是这个模型后来的应用并不太多。因为虽然其公式正确可用，但它只能描述最简单的氢原子，而且仍然借鉴了较多经典物理的思路。比如这个模型总会给人电子在绕核旋转的感觉，这与量子力学中电子云的概念冲突。
此外，玻尔的工作可以解释为什么氢原子外的电子只能具有量子化的轨道半径，但不能解释为什么电子会出现在这样的轨道半径中，尤其当电子处于基态（最内层的电子轨道）时，为什么轨道半径刚好是一个明确的数值。尽管后来玻尔一直致力于这方面的研究，甚至提出一个被称为BKS的理论，试图解释为什么电子具有量子化的轨道，也试图将经典理论与量子理论结合，但这个模型最终无疾而终。(www.xing528.com)
总结一下，玻尔的量子化轨道原子模型非常重要，但有两个问题：
1.电子轨道半径的数值从何而来？
2.电子在轨道半径上到底怎样移动？
对这两个问题，无论以往的经典物理还是现代的量子力学都难以给出圆满的答案，但以太假说能为我们提供破题的思路。
先说说问题2。在物质波那一节我们曾解释过，当粒子与以太海中激发出的能量结合后，粒子的空间位置会被其影响，这是粒子与以太海之间的相互作用。因为不涉及外来的能量对粒子加速，虽然电子一直在变速移动，但不会导致对外的能量发射，也不需要外来的能量参与。因此，在以太假说下，并不需要量子力学中电子云这种诠释，也仍然可以采用经典物理的计算方式来计算原子核外电子的动能、动量等数据。
现在，我们只剩一个要解决的问题：为什么氢原子的电子轨道具有确定的数值？
在现代物理学中，这几乎是一个无人问津的鸡肋问题，毕竟电子轨道半径的数据来源于实际测量，必然准确可用。
而“物质以太”假说可以对其作出合理的解释。
在介绍泡利不相容原理时，我们曾把电子轨道与以太海的波动关联在一起。现在，我们只需要将氢原子外电子的物质波波长与其轨道周长关联在一起，看是否存在确定的规律即可。
这里需要一点简单的计算[6]，让我们直接略过而给出结果：
对于氢原子核外的电子来说，当其能量处于基态时，其电子具有的动量所对应的物质波波长，正好等于氢原子基态电子轨道周长。
基态轨道指的是氢原子核外的第一层轨道，也是电子速度最快、物质波波长最短的轨道。在这个轨道上运行的电子刚好可以让以太海的波动稳定，当然也允许另一个自旋相反的电子同时出现在这个轨道内。
基态电子的半径必须是确定的数值，不可以更小，因为那会使电子物质波的波长大于其轨道周长。当电子绕核旋转一周后，它会被自己激发出的以太海波动干扰。基于以上特性，氢原子核外电子基态轨道半径的数值便得以确定，而每个电子轨道上允许存在两个对以太海造成反相位波动的电子，也就是两个自旋量子数相反的电子。
当我们确定了氢原子核外电子基态轨道半径的数值以后，就可以继续推导出电子外层轨道半径的数值。
当电子的轨道向外跃迁以后，轨道半径增大，动量减少，物质波的波长会随之增加。还是基于与泡利不相容原理类似的理由，电子在绕行原子核时产生的以太海波动不应该出现相互干扰，所以既然每一层电子轨道的周长要等于其内电子物质波波长的整数倍，那第二层轨道的周长也应该等于两组电子激发出的物质波波长……以此类推，第n层轨道周长等于n组电子激发出的物质波波长。再把库仑力（电子与质子之间的吸引力）与电子绕核时的离心力纳入考量，我们就可以计算电子在各层电子轨道上的相关数据。
延续这个思路，还可以继续推导出许多有趣的内容。比如当把电子轨道这个圆环扩展到球面以后，再考虑电子的两种自旋，我们可以知道为什么不同电子层中可容纳电子的最大数量是2n2。而电子亚层的相关概念，以及洪特原则等，也可以用宏观的方式推导得出。有兴趣的读者可以自行探讨，但一定要注意，以太假说并不是现代物理学中主流观点，本书中的内容只是笔者对现代物理学的思考与个人观点。
到目前为止，我们已经用经典物理的思路研究了微观世界的许多内容。那么，进一步思考会如何？前方是否有更多惊喜呢？
更多内容本书就不再继续展开了，但我们已经看到，如果将以太假说带回现代物理学，微观的量子力学与宏观的经典物理之间的通道会更通畅，加上前面讨论过的相对论物理，这三者以往泾渭分明，现在它们间的壁垒似乎松开了。
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