原子是空的為什麼有實物（原子明明是空的）

2023-05-25 00:12:14 2

上一期我們聊到了真實的原子世界，科學家發現原子其實是空空如也的，

如果把原子的大小比作足球場，

那原子核和電子的大小，就和一隻螞蟻的個頭兒差不多大，

而且原子和原子核其實不像很多人想的那樣：有個外殼罩著。實際上，什麼都沒有，質子和中子是依靠強力捆綁在一起的，而電子是飄在原子核外面的，你無法預知電子在哪裡，甚至連它自己都不知道自己下一刻會去哪裡，如果有可能採訪一下電子，它的心聲一定是：

話說回來，電子和原子核都那麼小，原子有沒有外殼，原子還是空心的，所以當兩個原子相互靠近時，不就會互相滲透了，或者穿過對方？那為什麼我們坐在椅子上沒有掉下去？為什麼我們很好地站在地面上？

關於這個問題，我們得先從上古神話聊起。在中國的古老傳說中，宇宙起源於混沌，後來有了伏羲，然後女媧補了個天，造了個人。

其實西方也有類似的傳說，一開始也是混沌，後來上帝造了個人。

當然，我這裡不是要講神學，而是在我們目前科學的主流觀點中，認為宇宙創生於一個奇點，經歷了大爆炸後，變成了一鍋熱騰騰的粒子粥，是不是很像神話裡描述的混沌？

後來呢？粒子慢慢地形成了萬物，是不是也有點像女媧造人，上帝造人！

但是！但是！神話不會告訴你，女媧和上帝靠什麼原理造人，只說了造人。

但科學家不是省油的燈，這種敷衍地說法，他們無法接受。

後來經歷了上千年的努力，人類終於發現：在這個世界中存在著四種作用。因為有了它們的存在，萬物才能成為萬物。這就好比宇宙的法則一樣。

這四種作用分別是：引力，電磁力，強力，弱力。

那這四種力到底是咋回事？

我們來簡單解釋一下，因為有了強力，質子和中子被捆綁在了一個很小的範圍內，要知道質子可是帶正電的，有的原子核裡有很多質子，同性相斥，所以這是要相互排斥的。

但是強力是四種作用力中最強的，秒殺質子間的電磁力，強行把它們綁了起來。

不過，強力的作用距離很短，超過一定的距離就沒有用了。

不過正是有了強力，才有了原子核。

而強力是靠膠子（一種基本粒子）傳遞的。

其實，強力還不是最短的，弱力比強力還要短。

雖然叫做弱力。但它的也不是最弱，在四種作用力中，它排行老三，比引力還是要的大的。

弱力保證原子核不要太大，

弱力是靠希格斯粒子(W 、W-、Z0)傳遞的。

在四種作用力當中，引力是最弱的，卻是作用距離最長的。不過我們平時感覺好像引力還挺大的，太陽都能靠著引力拖動地球。這是因為一般天體都超級大，所以讓人感覺引力特別大。

萬有引力保證了物質能夠形成星球，以及天體的運動。

至於它是什麼粒子來傳遞？

有人假設了「引力子」，但沒人找到這玩意。不過「陰離子」不是主流觀點，更為主流的觀點來自於相對論。愛因斯坦認為，根本不存在引力，引力的現象是由時空的扭曲造成的。

所以，今天的科普就到這裡。

開個玩笑...剛才說到，

正是有了強力，才有了原子核；

弱力保證了原子核不要太大；

萬有引力保證物質能夠形成星球，以及天體的運動。

所以，我們沒說的是物質和原子，這其實都來自於電磁力。

原子核的問題解決了，那原子是咋來的呢？

這就得靠電磁力，這包括了電力、磁力和光本身。那電磁力是咋個原理呢？

其實大家都懂，那就是同性相斥，異性相吸。

帶負電的電子被帶正電的原子核吸引著，不會跑太遠，這才形成原子。

電磁力的存在，確保原子的形成。而原子構成了物質。

原子雖然空空如也，但沒有發生相互滲透，這是因為有電子和電子之間的作用，相互排斥。也就是說，我們常說支持力的本質是電磁力。彈力的本質也是電磁力。摩擦力的本質還是電磁力。

所以，在日常生活中，只要不是引力，基本都是電磁力。因為我們基本不會和強力弱力打交道。

那電磁力是咋傳遞的呢？很多人會回答告訴你是因為磁場。

這個回答沒有問題，可以說是回答得特別宏觀。那更加本質的是什麼呢？實際上，和強力，弱力一樣，電磁力也是通過粒子來傳遞的，這個粒子就是光子。

也就是說，不管是異性相吸還是同性相斥，實際上只是在傳遞光子而已。

正是通過光子實現的電磁力，構成了萬物。

科學家認為如果掌握了四種作用力的本質，把它們統一起來，人類就可以成為上帝一樣的存在。而統一理論是每個物理學家的夢想，這個夢，牛頓做過。

愛因斯坦做過，後半生都在忙會這個。

霍金也做過...但都沒有成功。

不過...

有個叫楊振寧的，他和一個叫米爾斯的同事一起搞出了：楊·米爾斯場

這個理論把強力、弱力、電磁力都統一起來。也就是說，距離大一統理論，我們還差一個引力。

一些科學家認為，M理論或許可以實現這個夢想。

不過...或許...我們人類永遠都無法實現。

誰知道呢？