原子99.999%的空间都是空的,为什么构成的东西实实在在?

如题所述

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。

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第1个回答  2021-09-15
”真空存在正负虚粒子量子起伏——科普,达到临界点产生大爆炸产生物质演化出万物,时间是空间的变化”——王民生, 也许整体数学和整体数学公式:Z=SYW,是互联网时代在中国发生的奇迹,整体数学公式也是整体宇宙学定律,根据整体数学预言:能够统一四种物理力的是第五种力——整体宇宙动态平衡力! 在整体数学公式,Z=SYW,Z是宇宙整体,S是思维主体,Y是已知数,W是未知数

整体物理学思想实验
作者:王民生 1、宇宙 2、人类是宇宙的一部分,拥有来自宇宙整体能量、质量、体积的一部分,相对于宇宙万物是可以思维的主体 3、所以人类在现实生活中知道,存在着已知数,还有未知数 可见人们在运用Z=SYW=MC^2=STK^3,Z=宇宙整体,S=思维主体,Y=已知数,W=未知数,T=时间,K^3=空间 解具体的数学以及物理学应用题时,可以根据需要灵活统一数学以及物理学量纲的单位。

整体数学公式也是整体宇宙学定律
作者:王民生 Z=SYW=E=MC^2=STK^3 能量E的单位是焦耳,在整体数学公式也是整体宇宙学定律这里,是宇宙整体能量,Z=宇宙整体,S=思维主体,有质量,有体积、有能量,Y=已知数,W=未知数,T=时间单位是秒,C^2=光速的平方,K^3=立方千米

整体数学公式也是整体宇宙学定律
作者:王民生,根据整体数学公式也是整体宇宙学定律:Z=SYW,的启发:大道至简,所谓宇宙可观测的宇宙的外面是什么,相对于接近真空的区域来说,也许就是我们众所周知的,日常看得见的太阳、月亮和星辰等有质量的物质,根据科普知识,莫比乌斯带是克莱茵瓶的一半结构,莫比乌斯带只有一个面,而克莱茵瓶是三维的而且没有内外之区别,根据哈勃天文观测科普知识,宇宙的确很象太极球体。

为什么整体宇宙学定律是基础科学?
作者:王民生
宇宙从奇点大爆炸至今的互联网信息时代约137亿年,这是科学家们主要根据能量守恒定律,热力学第二定律,爱因斯坦相对论、质能方程,量子力学和哈勃定律所观测到的宇宙微波背景辐射等数据,宇宙大爆炸和膨胀学理论,越来越符合科学家们的天文观测和科学实验,得到的现代宇宙学知识理论体系。
爱因斯坦的质能方程,E=MC^2揭示了能量与质量在光速不变的条件下的等效关系,属于基础科学范围。
但是核电站的发电原理就是根据质能方程研发出来的,属于应用科学的科学技术范围。
而整体数学公式也是整体宇宙学定律,属于基础科学范围,揭示出能量与时空等效的规律,Z=E=STK^3
第2个回答  2021-09-19
没有任何力是隔空的,真实的作用力和原理都是弹力导致的摩擦力!是接触力!
电子轨道无法预知,其作用是被更小物质压在原子核周边,而热运动导致随机运动,其实就是简单的碰撞运动,只是太小的物质受干扰更厉害,形成了概率云。宏观物质不能穿透正是粒子压力压强造成的,物质内部压强大于外部就不能穿透,而外部压强大于内部就可以穿透,如钉子穿木头。
实实在在是视觉效果,放大镜下都是空隙!
第3个回答  2021-12-30
泡沫,毛线团,馒头中间明显很空,肉眼看得出来其中的空洞,缝隙,我们也觉得它们的实在的物体啊。更不要说物质内部虽空,原子内部,夸克内部,甚至更小东西内部也是空的,光线不能进去并反射出来我们成像了,我们更认为他是实体。以此内推,宇宙虽大虽空,如果它只是超级“巨人”手中一个“乒乓球”,也许“巨人”也会感觉他是实体的东西。
第4个回答  2021-07-19
那是人类认识世界的方式太弱小,太有限了,人类只能看到宇宙中电磁波的可见光波段。除了电磁波,宇宙中还有大量暗物质,各种能量场,这些才是宇宙的大头。人类科技的发展才几千年,宇宙的年龄怎么也有上百亿年了。人类的所有的知识恐怕不到宇宙的0.0001%吧,宇宙中的秘密实在太多了,如此渺小的人类目前是无法解释宇宙的一些基本问题的。

原子99.999%的空间都是空的,为什么构成的东西实实在在?
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原子明明是空空的,可为什么构成人体是实实在在的?有何科学解释?
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既然原子内部99.999%都是空的,为何没有物质能穿透?
因为组成物质的原子非常多,而且排列紧密,所以没有物质能穿透。

原子怎么会97%都是空的呢?
被原子核散射,因为同性电荷相互排斥。因为原子核只有千分之一微米,而原子间的距离是十分之一纳米,所以散射的概率非常低。所以原子看起来是空的。在α粒子的观察下,只有小于1%的核截面是空的。这就是99。9%空洞神话的由来。

宇宙中的原子总数是不变的吗?
我先给结论吧,现代物理界从来没有过“原子守恒定律”,原子总数当然不会永恒不变。同学们上过初中,接受过伟大的义务教育的话,都应该知道,原子本身仍旧有其内部结构,分为围绕外层的电子,以及具备原子99.999%质量的原子核;而原子核一般由质子和中子组成对不。从这里就可以明白原子的总量不会守恒了。 举个例子,卢瑟福...

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