原子99.999%的空间都是空的，为什么构成的东西却实实在在？ 原子99.999%的空间都是空的，为什么构成的东西实实在在？

一提到原子，很多人想到的是类似于太阳系那样的原子模型，电子像是行星一样在外围，中心有个原子核，而且这个原子核还真的不小。

实际上，原子的真实面貌与大多数人想象中的是完全不一样的。

上世纪初，科学家卢瑟福就开始着手研究原子结构。他用α粒子轰击金箔，结果大多数的α粒子都穿过了金箔，有少数的α粒子发生了较大的偏折，极其小数的α粒子偏转角度超过了90度，有的甚至是直接180度角反弹回来。

那卢瑟福的实验能说明什么呢？

这个实验告诉我们，原子是很空旷的，并且并不存在一层外壳包裹着；除此之外，原子核远比我们想象中的要小得多。如果我们把原子看成像足球场那么大，那么原子核大概也就是一只蚂蚁那么大。那么问题就来了，原子明明是空空如也，为什么原子构成的万物都实实在在？

要搞清楚这个问题，我们就得先来了解一下宇宙中的四大基本相互作用。上世纪，科学家发现，在宇宙存在着四种基本相互作用，分别是强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用和引力相互作用。那它们有什么用呢？

我们所处的宇宙是一个物质主导的宇宙，构成物质的基本单位是基本粒子，比如：夸克、电子、中微子等等，这类粒子也被称为费米子。如果把一坨基本粒子放一起，它们是很难构成物质的。这就需要有“粘合剂”，而相互作用起到了粘合剂的作用。不同的相互作用的作用范围不同，强度也不同，起到了不同的“粘合剂”作用。

强相互作用和弱相互作用确保了原子核结构得以形成。电磁相互作用确保了原子结构得以形成；引力相互作用则是物质之间相互吸引的作用力。那么问题来了，四大基本作用是通过什么样的方式实现的呢？

科学家发现，它们依靠的是另外一种实实在在的物质，我们把它们叫做：场。最被人所熟悉的“场”应该就是电磁场了。电磁场可以传递电磁相互作用。

如果“场”是一种物质，那么场应该也有自身的“基本粒子”，我们把这种粒子叫做玻色子。电磁场对应的玻色子就是光子。也就是说，电磁力是依靠传递光子来实现相互作用的。同理，强相互作用是依靠胶子来传递作用的；弱相互作用是依靠W玻色子和Z玻色子来传递作用的。

以上我们说的这套理论被称为粒子物理标准模型，这个模型目前已经统一了电磁相互作用和弱相互作用，部分统一了强相互作用。在这个理论中，科学家还假设了“引力子”是传递引力相互作用的玻色子，只不过"引力子”的假设还存在很多问题。

多说一句，除了这些玻色子之外，还有一种玻色子是赋予粒子质量的，这个玻色子被叫做希格斯玻色子，也被称为上帝粒子。

了解了这些，我们再来看开头的问题：原子明明是空空如也，为什么原子构成的万物都实实在在？

很明显，原子之间的相互作用必然是电磁相互作用，这是因为原子核外是存在着电子的。所以，本质上应该是原子里的电子和其他原子里的电子发生电磁相互作用。

当然，这么说其实并不严谨。这是因为我们还没有说清楚：电子到底是什么状态？

著名的量子力学奠基人海森堡曾经提出一个不确定性原理。这个不确定性原理告诉我们，电子的位置和动量信息是无法同侧测准的，如果你测准了位置信息，就测不准动量信息，测准了动量信息，就无法测准位置信息。那这个理论有什么用呢？

这个理论告诉我们电子在原子核的状态和宏观物体是不同的，它是呈现电子云的形式。具体来说就是，电子出现在原子核外的任意位置，我们只知道它出现在某个位置的概率，但我们无法同时知道它的位置和动量信息。你可以理解成电子无处不在，同时存在于任意位置。

也就是说，原子间的相互作用实际上是原子核外的电子云之间的电磁相互作用，同时它们要满足泡利不相容原理，说白了就是电子需要按着某种规则排排坐，状态不能重叠。这就使得原子即便是空空如也，也不会彼此穿过，原子才能构成物质。

原子的内部明明是空的，为何却能构成实实在在的物体？

真实的原子模型

一提到原子，很多人想到的是类似于太阳系那样的原子模型，电子像是行星一样在外围，中心有个原子核，而且这个原子核还真的不小。

实际上，原子的真实面貌与大多数人想象中的是完全不一样的。
上世纪初，科学家卢瑟福就开始着手研究原子结构。他用α粒子轰击金箔，结果大多数的α粒子都穿过了金箔，有少数的α粒子发生了较大的偏折，极其小数的α粒子偏转角度超过了90度，有的甚至是直接180度角反弹回来。

那卢瑟福的实验能说明什么呢？
这个实验告诉我们，原子是很空旷的，并且并不存在一层外壳包裹着；除此之外，原子核远比我们想象中的要小得多。如果我们把原子看成像足球场那么大，那么原子核大概也就是一只蚂蚁那么大。那么问题就来了，原子明明是空空如也，为什么原子构成的万物都实实在在？

四大基本相互作用

要搞清楚这个问题，我们就得先来了解一下宇宙中的四大基本相互作用。上世纪，科学家发现，在宇宙存在着四种基本相互作用，分别是强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用和引力相互作用。那它们有什么用呢？

我们所处的宇宙是一个物质主导的宇宙，构成物质的基本单位是基本粒子，比如：夸克、电子、中微子等等，这类粒子也被称为费米子。如果把一坨基本粒子放一起，它们是很难构成物质的。这就需要有“粘合剂”，而相互作用起到了粘合剂的作用。不同的相互作用的作用范围不同，强度也不同，起到了不同的“粘合剂”作用。

强相互作用和弱相互作用确保了原子核结构得以形成。电磁相互作用确保了原子结构得以形成；引力相互作用则是物质之间相互吸引的作用力。那么问题来了，四大基本作用是通过什么样的方式实现的呢？
科学家发现，它们依靠的是另外一种实实在在的物质，我们把它们叫做：场。最被人所熟悉的“场”应该就是电磁场了。电磁场可以传递电磁相互作用。

如果“场”是一种物质，那么场应该也有自身的“基本粒子”，我们把这种粒子叫做玻色子。电磁场对应的玻色子就是光子。也就是说，电磁力是依靠传递光子来实现相互作用的。同理，强相互作用是依靠胶子来传递作用的；弱相互作用是依靠W玻色子和Z玻色子来传递作用的。
以上我们说的这套理论被称为粒子物理标准模型，这个模型目前已经统一了电磁相互作用和弱相互作用，部分统一了强相互作用。在这个理论中，科学家还假设了“引力子”是传递引力相互作用的玻色子，只不过"引力子”的假设还存在很多问题。

多说一句，除了这些玻色子之外，还有一种玻色子是赋予粒子质量的，这个玻色子被叫做希格斯玻色子，也被称为上帝粒子。


原子间的相互作用

了解了这些，我们再来看开头的问题：原子明明是空空如也，为什么原子构成的万物都实实在在？
很明显，原子之间的相互作用必然是电磁相互作用，这是因为原子核外是存在着电子的。所以，本质上应该是原子里的电子和其他原子里的电子发生电磁相互作用。
当然，这么说其实并不严谨。这是因为我们还没有说清楚：电子到底是什么状态？
著名的量子力学奠基人海森堡曾经提出一个不确定性原理。这个不确定性原理告诉我们，电子的位置和动量信息是无法同侧测准的，如果你测准了位置信息，就测不准动量信息，测准了动量信息，就无法测准位置信息。那这个理论有什么用呢？

这个理论告诉我们电子在原子核的状态和宏观物体是不同的，它是呈现电子云的形式。具体来说就是，电子出现在原子核外的任意位置，我们只知道它出现在某个位置的概率，但我们无法同时知道它的位置和动量信息。你可以理解成电子无处不在，同时存在于任意位置。

也就是说，原子间的相互作用实际上是原子核外的电子云之间的电磁相互作用，同时它们要满足泡利不相容原理，说白了就是电子需要按着某种规则排排坐，状态不能重叠。这就使得原子即便是空空如也，也不会彼此穿过，原子才能构成物质。

原子是化学反应中最小的粒子结构。它在化学反应中也有不可替代的作用。虽然原子的概念后来为我们所知，但它已经被推测了几千年。一切都是由原子组成的，但原子的内部被证明是空心的。既然它的内部是空的，为什么它能形成一个真正的物体？科学家解释说，宇宙中有四种力量：强、弱、电磁和引力。所有的东西都是由这四种力控制的，所以虽然原子是空的，但它不会影响我们，可以形成一个真正的物体。

许多科学家预言，如果我们能掌握这四种力，那么人类的力量将是难以想象的。就像在看好莱坞大片。当我们有了这四种力量，我们就可以像造物主一样随意控制宇宙万物。所以大多数科学家一生都在研究这四种力量。
我们熟悉牛顿和爱因斯坦都研究过，但没有答案。目前，中国科学家杨振宁是科学界唯一研究出三种力量的人。许多人对这种研究持悲观态度，认为不可能把四种力统一起来。然而，有才华的世界总有一天会成功的。

每当我们依靠直觉来理解宇宙时，都会遇到一个大问题：直觉来自经验，而我们个人对宇宙的体验完全是经典。我们的宇宙是由基本现象中的粒子组成的，粒子的集合可以被压缩、稀释并以波浪的方式振荡。
但是在原子、光子和单电子的量子场中，波的行为和粒子的行为一样基本，只有实验、测量或相互作用条件才能决定我们所观察到的。在非常高的能量下，实验可以揭示常见的类似粒子的行为。但在正常情况下，正如我们在身体中反复经历的那样，即使是一个电子也可以扩散到整个原子或分子上。

总而言之，在一个低能量的地球上，由原子组成的物体是真实的。因为我们充满了一系列受控制宇宙的量子规则约束的电子云。
科学家是一个非常神圣的职业，为了做研究可以牺牲很多东西。作为普通人，我们应该鼓励他们的研究，并为他们提供最坚实的后盾。

19424863938：原子怎么会97%都是空的呢?
宁岸答：这是在科学琐事中传播的最大的科学迷思之一。原子不是97%、99%或99.999..%是空的。当你听说99%的原子是空的，你有没有想过那1%是什么?电子，夸克(组成质子和中子)，光子，中微子等等，所有的粒子都是零空间维度的。它们是空间中的无限小的点，是场的源。那么是什么赋予了物体大小和形状呢?还有...

19424863938：如果原子99.99%为空的话,为何很多物体依旧不是透明的?
宁岸答：四、综合原因部分非金属物质也可能没有光子通道，再加上透明物质被破坏、物质本身光折射率比较大，导致这个物质变得非透明了，所以物体非透明的原因可能是多方面的。总的来说，一种物体透明或非透明和电子空不空是没什么关系的，主要还是得看以上四个原因。另外，可见光也只是光的一种，还有红外光、紫外...

19424863938：原子内部99%都是真空的?里面到底隐藏了哪些秘密?
宁岸答：可能很多朋友看到这里认为原子内部是空的，但其实原子内部非常丰满。虽然原子核的体积非常小，但是它的质量非常大，占到了原子百分之99以上的质量，所以原子核才是原子中最主要的物质，如果我们把原子核继续拆分下去，就能够发现质子和中子，其实它们都是由夸克组成的，夸克是目前人类在微观世界中，认知的最...

19424863938：微观世界的结构,宇宙99%都是空的吗?
宁岸答：从微观的世界结构来看，宇宙真的是99%都是空的，也就是虚无的，宇宙的空间是有原子组成的，然而微观可以准确的描述宇宙是空虚的，只有1%才是这些星球的组成。即使是天生的怀疑论者也不禁对通用物体的大小感到好奇。如果我们将这样的物体与太阳系进行比较，那么整个银河系仅是深度中的一个看不见的点。1...

19424863938：空子理论:人体99.999999%是空间,空间可以占用,包含和移动
宁岸答：如果你现在环顾四周，你会觉得非常稳固、坚实。你坐在椅子上，喝着茶，看着手机，玩着电脑。但实际上，在放大镜下，你周围的这些物体，都是由大量原子组成的微小粒子，由电子轨道运行的原子核构成的。我们所看到的有形物体，实际上其内部的99.999999％是空的。所以我认为，空间也是物质，物质是由空子和...

19424863938：原子的大部分空间是空的,为什么我们感觉周围的固体都是实心的?
宁岸答：我们常见物质中的任何粒子在通常条件下都无法进入这个禁区，当然我们在日常生活中就感觉不到这个空隙的存在，空隙的存在是我们通过实验和推理得出的结论，而不是可以用我们的感官直接感知的。第一个证实原子中绝大部分空间是空的实验想必楼主一定知道（α粒子散射实验），如果不是用高能的α粒子，而用动能不...

19424863938：原子内部,果真是空无一物吗?
宁岸答：初中物理的课程上，物理老师教过我们一个最基本的理论，世间万物都是由原子和分子构成的。而原子正是由原子核和电子组成的，这其中原子核的质量差不多占到原子的99.95%。但是在体积上，在原子面前，原子核的大小完全可以忽略不计，这也证明了原子几乎是空无一物的。很久很久以前，人类就认为世间万物是...

19424863938：为什么这个世界是空的?
宁岸答：其内部由原子核和围绕着原子核高速运动的电子构成，在原子的内部，原子核和电子所占的比例是非常小的，举个不是很恰当的例子，如果将一个原子想像成一个足球场，那么原子核就是相当于足球场中心的一个足球，而电子就在足球场这么大的空间中随机飞行的一只蚊子，可以说原子的内部99.9999%都是空的。

19424863938：如果原子99.9...96%的体积都是空的,那可不可以将原子缩小呢?
宁岸答：由于α粒子带正电，遇到带正电的原子核才会弹回，这说明 原子核非常小， 原子内部原来是空空如也的，电子在很远的轨道上围绕原子核运转，就像太阳和行星一样。当然这种原子的太阳系模型并不准确，不过原子内部空间极其空旷却得到了实验的完美验证。原子核周围的电子形成电子云，根据泡利不相容原理，两个...

19424863938：原子内绝大部分空间都是空的吗?有实心的物质吗?
宁岸答：没错，原子核内部各种微粒子的游动，带电粒子和原子核的碰撞，看起来也非常类似星系的运转；而原子核内部，百分之九十九以上的环境都是真空地带，和我们的可观测宇宙也不谋而合。而且，不光原子内部绝大部分空间都处在一个“真空”的状态，即便是我们进一步的对它进行细分，还能得出一样的...