Давайте будем сближать друг с другом какие-нибудь 2 простых атома и посмотрим, что происходит.
Если вы будете сближать друг с другом два атома водорода, то сначала всё будет по сценарию сближения двух магнитов. Два магнита разворачиваются относительно друг друга так, что ближе всего друг к другу оказываются два разноименных полюса разных магнитов. Их притяжение из-за малого расстояния будет больше, чем отталкивание одноименных полюсов.
Также и с атомами водорода. Протон первого атома оказывается очень близко к электрону второго атома, а протон второго атома к электрону первого атома. (Так возникает молекула водорода.)
А почему они не сближаются дальше?
По той же причине, почему электрон в атоме водорода не падает на протон.
Две причины:
- Если электрон упадет на протон, то его координата в системе отсчета, связанной с протоном, станет очень определенной. Значит по принципу неопределенности Гейзенберга, его импульс станет очень неопределенным. То есть, в среднем, электрон тут же очень быстро улетит от протона. Не получится надолго посадить электрон на протон.
- При падении электрона на протон (считаем, что протон, это не точка!!!), электрон должен излучать целое число квантов электромагнитного поля (целое число фотонов), так как энергия электрона уменьшается. Но такой переход по энергии дает энергию меньше энергии одного кванта (протон - не точка!!!). Электрон не может излучить меньше одного кванта. Поэтому такой переход запрещен.
Точно такие же квантовые механизмы действуют и при сближении друг с другом 2 атома водорода. То есть они под действием притяжения, описанного в самом начале, сблизятся только на некоторое расстояние.
Дальнейшее сближение двух атомов водорода невозможно, так как, с одной стороны, невозможно излучение целого числа квантов, а, с другой стороны, после теоретического сближения оба атома должны тут же разлететься друг от друга.
Эти же соображения работают между ближайшими атомами в любом твердом теле. Только всё немного сложнее. Но первоначальные принципы те же самые.