电子的形状是怎样的？

根据如何定义“形状”，一个电子要么没有形状，要么可以呈现各种波形。电子的形状永远不会像橙子那样是静止的圆形。原因是电子不是一个实心小球，尽管大众媒体和初级阶段的科学文献中经常这样描述。

相反，电子是量子物体。与所有其他量子物体一样，一个电子一部分是波，一部分是粒子。更准确地说，电子既不是传统的波，也不是传统的粒子，而是一个量化波动的概率波函数。这个波函数在某些方面看起来像波，在其他方面像粒子。

当电子以某种方式与其他物体相互作用时（例如高速碰撞），电子看起来就像一个粒子。根据标准模型，当一个电子看起来更像一个粒子时，它没有形状。在这种情况下，物理学家称电子为“点粒子”，意思是它相互作用时，就好像完全位于空间的一个点上，而不是展开来填充一个三维空间。

如果我们发现一个固定数量的质量不合常理的被包含在一个无限小的单个点中，那么我们就应该了解到电子此时是点粒子。但是我们必须意识到，电子并不是一个实心球体。这意味着电子的质量并没有被压缩到一个无限小的体积内。在某些情况下，电子看起来有点像一个粒子，它的相互作用就好像完全位于一个点上。因此，在类粒子相互作用的意义上说，一个电子没有形状。

注意，电子是一个基本粒子，它不是由其他东西构成的。所有基本粒子在表现像粒子时，其相互作用是不成形的点。但并不是所有的量子物体都是基本粒子，因此并不是所有的量子物体都是点粒子。例如，质子不是基本粒子，而是由三个夸克组成的。

质子内部粒子的存在意味着质子必须展开来填满一个特定空间并具有一定的形状。质子不是一个点粒子，而是一个半径为8.8×10^-16米的球体。如果电子是由其他粒子组成的，那么当它像粒子一样相互作用时，它确实有一个形状。但电子是一个点粒子。

当一个电子表现得更像一个波时，它可以有各种形状，只要它的形状遵循电子波动方程。一个电子的波动方程是电子能量和束缚它的势阱形状的函数。例如，当一个电子被束缚在一个氢原子中，一个电子就可以呈现出熟悉的轨道。事实上，在这种情况下，“轨道”这个词的意思是“当束缚在原子中的一个电子表现为波时，电子的形状”。 每个原子轨函数并不是电子所在位置的数学平均值，也不是电子可能位置的平均预测。每个轨道都是在量子波函数状态下展开的电子。

从类波状态的意义上说，氢原子中的电子可以有分层球体（“s”状态），分层哑铃（“p”状态），分层的四叶草（“d”状态）形状，以及更高能量的其他形状。在其他原子和分子中，电子可以呈现更复杂的形状。

电子也可以被除原子之外的其他物体所捕获。例如，被困在量子级联激光器势阱中的电子会呈现出更像传统波的形状。

注意，当科学家或记者说“电子的形状是圆的”时，他们并不是在谈论这个字面上的形状。他们讨论的是由一个自由电子创造的电场分布，这与实际的形状完全不同。