不少人了解了一些科學常識，就認為原子有99.99%是空的，既然如此，就感到奇怪：由原子組成的物質為什麼又很多不透明，且很堅硬呢？這是一種似是而非的錯誤認識，我們今天就來把這個問題鬧明白。

所謂原子有99.99%為“空”，是有人用原子核與原子相比，是很小很小的中間一個核心。這種小我們可以用一個例子直觀比喻：如果這個原子核有鳥巢體育館這麼大，那麼原子外殼就有地球大。但如果把這個鳥巢與地球比例之間當作是“空”，就大錯特錯了。

物質透明不透明，是原子分子的排列方式不一樣，或不同原子對光子吸收程度不一樣決定的，而不是原子空不空問題。玻璃看起來就透明的，但并沒有“空”，玻璃比許多物質都硬呢。原子99.99%為空的概念本身就是錯誤的，是把原子體積與原子核體積之比當作了“空的”，把一般的生活常識拿到了物質的微觀世界來類比。

有人常把一個原子想象成一個大空盒子，原子核就是空盒子中間的1隻螞蟻，而盒子圍繞着螞蟻整個空間都是空的，所以質疑：這個盒子既是空的為什麼不透明呢？為什麼還能夠感覺到物體呢？即便這種比喻，難道你忘了，外面還有一層盒子？這層盒子難道就不可以阻隔你的視線和觸感？

作為原子的外殼，就是電子，電子就像盒子一樣，把原子核和所謂的“空間”包裹着，讓物質都成為有形的實體。

原子由原子核和核外電子組成，一般把原子的數量級定為約10^-10m（米），也就是0.0000000001m；原子核的數量級約10^-14~10^-15m，也就是0.00000000000001~0.000000000000001m。原子核比原子直徑要小10000~100000倍。因此，原子核的确很小，隻是一個原子體積的萬億分之一，甚至千萬億分之一，而原子核的質量占有了整個原子的99.96%以上。

原子核質量為啥這麼大呢？原來組成原子核的兩種亞原子粒子都很重，這兩種物質就是質子和中子。質子質量為1.6726x10^27kg，是電子質量的1836倍；中子質量為1.6929x10^-27kg，是電子質量的1858倍。因此質子和中子又叫重子，電子叫輕子，質量約9.10956x10^-31kg。

質子和中子都不是最基本粒子，而是各由3個誇克組成（上圖）。質子由兩個上誇克和一個下誇克組成，帶一個單位正電荷；中子則由一個上誇克和兩個下誇克組成，兩種誇克的電荷相互抵消。但中子電性隻是相互抵消不顯電性，并不能由此認為中子不帶電。

原子的主要性質和質量決定于原子核的核子數，同一類元素的質子數相同，但中子數可以不一樣，這一類元素就叫同位素。如氫的同位素氕、氘、氚都隻有1個質子，因此都隻帶1個核外電子，但氕沒有中子，氘有1個中子，氚則有兩個中子，因此它們質量是不一樣的，後兩者分别叫重氫、超重氫。

原子核中有幾個質子，就相應有的幾個核外電子，原子就是由原子核和核外電子組成。每個電子帶有一個單位負電，與質子正電抵消，因此原子呈現出電中性。

在核子外圍，圍繞着不停運動的電子，這就是原子的外殼。關于原子核外電子是一個什麼運動狀态，迄今也還沒有完全弄清楚。科學家們幾百年來對原子的認識是不斷深化的。就拿原子模型來說，經曆了帶電實心球模型、棗糕模型、行星模型、波爾模型、電子雲模型等變化。

實心球模型就是把原子看成處于靜電平衡的實心球體，由英國物理學家、發明家開爾文提出；棗糕模型又叫葡萄幹布丁模型（上圖左），認為電子分布在球體中很有點像葡萄幹點綴在一塊蛋糕裡，是英國物理學家約瑟夫·約翰·湯姆遜提出；行星模型就是把原子運動比喻為太陽系，中間原子核就像太陽，而電子就像行星圍繞着太陽旋轉，提出這種理論的主要有英國物理學家歐内斯特·盧瑟福。

量子力學更深入地對亞原子微觀粒子進行了探究，波爾模型是量子力學創立人之一波爾提出的。他在量子學基礎上提出電子在核外的量子化軌道，解決了原子結構的穩定性問題，成為科學界更具有說服力的原子模型。後來量子力學的另一位大師海森堡提出了不确定性原理，形成了原子電子雲結構（上圖右），成為現代原子結構認識的主流。

電子就是原子的外殼，而現代理論認為，電子并不像過去認為的那樣，隻是分層圍繞着原子核旋轉，而是具有位置和動能的不确定性，它可以随機地出現在圍繞着原子核的任意一點，這就是所謂的電子雲模型。

根據泡利不相容原理，任何粒子（費米子）都具有簡并壓，就是不願意靠在一起的特性，隻有極大壓力才能夠與之相對抗。因此原子與原子之間、電子與電子之間都是具有排斥力的。而我們世間一切物質，包括人類都是由原子組成的，這樣物質與物質之間就是有區别和界限的，各種物質就不可能是空的。

但原子又确是比較松散結構，在我們地球世界，這種松散結構形成了各種物質。但在極端條件下，原子會被壓垮、壓實，就形成了極端特殊的物質結構。比如在白矮星、中子星上，原子在巨大引力壓力下已經無法保持原來的“矜持”狀态，被壓扁甚至被壓碎了。但電子或中子還是遵循泡利不相容原則，竭力用相互排斥的壓力抵禦巨大的引力壓力，保留着天體有形的形态。

白矮星物質稱為電子簡并态，密度每立方厘米可達10噸；中子星物質則稱為中子簡并态，密度每立方厘米可達驚人的10~20億噸。這是另一個話題，在此不展開來說，就此打住。歡迎讨論，感謝閱讀。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!