Почему электроны зполняют орбитали в атомах по принципу наименьшей энергии?

Это общее свойство решений уравнения Шрёдингера, описываюшего многоэлектронную систему в атомах. Приближённое решение этого уравнения (с хорошей степенью точности !) позволяет найти не только орбитали, но и их энергии (Е) . Значения Е обладают важным свойством: они представляют собой УПОРЯДОЧЕННЫЙ набор чисел, от самого минимального значения до наиболее максимального. Заполненные орбитали имеют отрицательную энергию, "пустые" - положительные. Но согласно принципу Паули на одной орбитали не может находиться более двух электронов (с различным направлением спинов) . Поэтому электроны и заполняют орбитали снизу вверх - от самых низких значений Е - к более высоким, а это и есть принцип наименьшей энергии применительно к многоэлектронному атому.

они стремятся занять наиболее устойчивое состояние

Потому что это фундаментальное свойство всех процессов в природе - идти так, чтобы прийти к состоянию с наименьшей энергией. Так что случись электрону для начала попасть на уровень с большей энергий (то есть на уровень, когда энергия СИСТЕМЫ больше, чем в устойчивом состоянии с минимальной энергией) - система этот излишек энеоргии сбросит.

а в природе все процессы идут по пути наименьшей энергии. природа не то что умна она рациональна.