原子内部99%都是虚无空间,为何物体看起来是实体的?

宇宙万物都是由原子组成的,在相当长的一段时间里,人们一直认为原子是不可再分的,是组成物体的最小结构单元。但是现代物理学告诉我们,原子也有自己的结构,是由原子核和电子构成的。

令人惊奇的是,原子内部竟有高达99%的虚无空间。如果原子有体育场那么大,那么原子核只相当于一颗绿豆,而电子更小了,比灰尘还要小。而原子核和电子之外的空间都是虚无。那么问题来了:既然原子内大部分空间都是虚无空间,为什么物体看上去却是坚实的呢?

刚才讲了,原子由原子核与绕行其周围的电子组成。原子核占据了原子的绝大部分质量,而电子则以惊人的速度在其周围运动。然而,在这极速穿梭的背后,却隐藏着一片广袤无垠的空间。这片空间并非空无一物,而是充满了四种基本力量:引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力。

尽管原子内部的空间无比辽阔,但正是这些在其中游荡的电子决定了物体的性质。电子带负电,而原子核带正电,二者之间的电磁力使得电子紧紧依附在原子核附近。这种强大的吸引力使原子紧密结合在一起,形成了我们熟悉的固体、液体或气体形态。

然而,单单凭借电磁力还不足以解释物体的实体感。在此基础上,科学家们引入了希格斯场这一概念。希格斯场所产生的希格斯粒子,赋予其他粒子以质量。正是因为有了希格斯场的作用,电子才拥有了质量,得以维持稳定的轨道运行,并与其他原子形成稳固的化学键合。于是乎,无数个原子紧密排列,层层堆叠,最终构成了看似坚固实则虚空的物体。

说到这里,你或许会惊讶地发现,所谓的实体不过是一个相对的概念。从微观角度来看,原子内的空间远大于其所含物质的部分,而原子间的距离也远远超过了它们本身大小的总和。换言之,我们触碰一件物体时,实际上感受到的并非实实在在的“质”,而是那些飘忽不定的电子以及它们之间复杂的力的作用。

当我们走在沙滩上,脚下传来的沙粒摩擦感,实际上是电子与电子之间的电磁力在作祟;当我们捧起一杯水,掌心所承受的压力,则来源于水分子中原子间的力量抗衡。一切感知,皆源于原子这个微观世界的奇妙创造。

可以看出,虽然原子内部99%都是虚无空间,但我们不能简单地将物体视为空中楼阁。事实上,在这片广袤无垠的虚空中,电子沿着预定轨迹飞驰,原子核居中调度,各种力交织成一张恢宏壮观的交响乐章。

从量子力学的角度来讲,电子可以说是无处不在,是以“电子云”的形式存在,电子云和原子内部各种相互作用力,让看似虚无的原子顿时变成实体的感觉。

完。