原子是化学反应中不能再分的基本单位,其直径为10^1m,质量为-27次幂,质子和中子组成的原子核体积极小,若把整个原子比作歌剧院的话,原子核就像是停留在人指尖上的一只蚊子,而外围的电子又比原子核小得多。
原子核和电子共同组成了原子,这意味着除此之外原子其他地方都是空的,但为什么物体看起来却是实在的固体呢?杯子掉地下会摔的稀碎,人的脑袋撞到墙会鼓起一个大包,如果一个原子的99.99%以上都是空白的,为什么不能透穿而过呢?
其实原子中间99.99%空该观点讲的是粒子占原子作用区域的体积比,该比例并非99.99%,虽然原子核仅占原子体积的10^1分之一。然而,原子空间中除原子核和电子此类的实物粒子之外,还存在电磁场和引力场等场物质。因此原子空间并非真实空无一物,与电磁场相互作用的物质会感知到原子内部并非真空。中微子是一个典型例子,它不与电磁场相互作用,因此能够穿越几光年的物质层,只有碰到原子核。
此外,原子核核外环绕着的电子具有非常高的速度,电子能够在瞬间占据原子核外的空间。这意味着原子核外的电子环绕具有高度的“动态密度”,即一个或多个核外电子能够一起占据原子核外既定半径范围内的一切空间。在微观世界里,粒子的“静态密度”与“动态密度”存在显著差异。
这主要是利用电磁力,电磁力涵盖了某个原子内部以及原子之间的电磁力。原子和原子以下的所有粒子的波动。电子的速度较光速略慢,不过除最外层电子外,其他所有粒子的波动区域都限定在原子内。若要使其逾越,就需要给予它们更多的能量,例如升温。这样原子运动速度增加时,动能也会增加。当能量足够大,足以打破原子间的电磁力时,固体就会熔化为液体,再高就是看不见摸不着的气态。因此,物体表现出坚固的固态特性。
当然,从宏观角度看,构成物质的粒子不单只有原子,还有分子,分子的距离并不大。实际上,我们身边的物质都是由基本粒子构成,这使得了基本粒子之间的距离相对远,包括我们的身体。总之,几乎一切物质的尺度都在同一个层次上。尽管我们的头发非常细,但仍然无法达到原子的层次,甚至身上的跳蚤也并非微观层面。因此,我们可以体会到实际的触感。
此外,原子之间和分子之间存在强力、弱力和电磁力。导致微观粒子在形成宏观物体时相对稳定。当许多微观粒子聚集并结合时,就能形成显而易见的宏观物体。尽管各个粒子之间的距离仍然很大,但并不影响它们之间的相互作用力。只有在外力损害它们之间的相互作用力时,才会致使体系崩塌。
这里有一个补充,我们确实没有办法接触到物质实体,因为组成物质的基本粒子之间存在极限距离,大概是10的-12次方。这是原子之间的距离极限,分子应该更远。
最后还有一个可怕的理论,虽然没有得到验证,是说原子由夸克组成,夸克由弦组成,而弦只是高维空间的振动。因此,宇宙不是99.99%的空洞,而是完全的空洞。当然,这只是部分科学家的猜想,还未获得学术界的广泛认可。
但这或许恰恰证明了爱因斯坦等大科学家对宇宙和生命起源的恐惧,他们花费了一生的时间试图找到万物的本质和源头,但随着深入探索,他们越发感到一切都是注定的。宇宙中的规律早已存在,只是我们是否发现罢了。
人类几千年来一直在发现并运用这些规律,但没有一样是我们创造的。当我们研究到最后时,发现一切似乎都是事先安排好的。这一切究竟是由何种力量操控。考虑造物主将人类的寿命设计得如此短暂,是否是因为它担心我们能看到生命和宇宙的终极奥秘。