在日常生活中,我们用手触摸物体,感受它们的质地、温度,理所当然地认为自己实实在在地触碰到了它们。
但当我们深入到微观世界,会惊异地发现,这不过是一种错觉,实际上,我们从未真正接触过任何东西。
原子,作为物质的基本组成单位,极其微小却蕴含着无尽奥秘。
人类头发已是视力可及的纤细之物,然而一根头发的宽度竟容纳约 30 万个原子。若将原子放大到可见程度,一根头发将会宽达 10 公里。
换个角度,一个句号内就包含着几十亿个原子,形象地说,原子与乒乓球的比例,如同乒乓球与地球的比例一般悬殊,足见原子之小。
原子虽小,其内部结构却极为精妙。
原子中心是微小的原子核,由带正电的质子和不带电的中子组成。
原子核外,是呈层状分布、不断运动的电子。以最简单的氢原子为例,它仅有一个质子和一个电子,当粒子数量翻倍并增加两个中子,便形成了氦原子,依此类推,元素周期表上的元素便是通过这种粒子数量的变化逐步构建而成,直至形成地球上最重的元素钚。
地球上 94 种自然元素,构成了宇宙万物,包括复杂的生命形式。在一般人的身体里,大约有7×10²⁷个原子,如此庞大的数量,却构建出一个看似紧密、实则内部几乎为空的身体。
原子内部空间的空旷程度超乎想象。
如果把原子比作一座大教堂,那么原子核就像教堂中央的一只苍蝇,而最外层的电子则如同沿着教堂墙壁飞行的微小粒子,它们之间几乎空无一物。
这意味着原子内部 99.9999% 的部分都是空间,进而我们身体内部、乃至整个宇宙内部,几乎也都是空的。但正是这些看似 “空空如也” 的原子,通过相互间力的作用,构成了我们所看到、感觉到、触碰到的一切实体。
那么,既然原子内部如此空旷,为何我们感觉物体是实实在在的呢?
这源于原子外层电子的特性。电子带有负电,围绕原子核运动,在原子周围形成强大的电子云。当两个物体相互靠近时,实际上是它们原子外层电子云之间产生相互作用。
例如,棒球运动员挥动球棒击中棒球,看似球棒与棒球直接接触,实则不然。球棒接触到的是棒球外层电子的磁场,电子间强大的斥力使得球棒和棒球永远无法真正触碰。
同理,当我们拍手时,双手看似接触,其实双手皮肤的原子外层电子因斥力相互排斥,双手之间始终存在着极其微小的缝隙,我们从未真正意义上的 “接触” 双手。
即使是亲密的接吻,从微观角度看,嘴唇皮肤的原子之间同样因电子斥力而保持着一定距离,并未真正接触。
再看其他日常行为,当我们拿起杯子,手指与杯子原子的电子云相互排斥,产生的力支撑起杯子的重量,让我们误以为手握住了杯子;写字时,笔尖与纸张原子的电子云相互作用,墨水附着在纸张表面,而不是真正意义上的 “笔尖接触纸张”。
这种微观层面的电子斥力,在宏观世界中表现为物体的固态、液态、气态等不同状态,以及我们对物体软硬、弹性等物理性质的感知。
微观世界的这种神奇现象,不仅改变了我们对 “接触” 的传统认知,也让我们对物质构成和相互作用有了更深刻的理解。从原子层面来看,我们与周围世界的互动,更多是电子云之间复杂的电磁相互作用。
这种相互作用如同一只无形的手,在微观世界中操控着万物的行为,构建起宏观世界丰富多彩的物质形态和现象。