原子內部除了原子核和電子之外,真的空無一物嗎?
我們經常聽到“真空”的概念,字面意思就是“空無一物”,什麼都沒有。但實際上絕對的真空是不存在的,“一無所有的空間”根本不存在,也沒有意義。
空間,看不見摸不着,但事實上“空間”也是某種物質,這意味着空間本身不可能什麼都沒有。
現代科學已經證明“真空不空”,不但不空,甚至恰恰相反,真空裡面很活躍,甚至比我們看到的現實世界還要活躍。簡單講,真空裡到處活躍着各種虛粒子和能量。
真空,就像一個不斷波動的能量海,不斷上演着虛粒子的衍生與湮滅。虛粒子會通過“賒借”的方式衍生出來,然後瞬間湮滅歸還賒借的能量,只要整個過程持續的時間足夠短,就會一直上演。
用科學表達就是,真空就是量子力學中的基態,就像平靜的大海那樣,是能量的最低狀態。而一旦這種基態受到擾動就會變成激發態,就像平靜的大海受到擾動擁有了更高的能量。
通俗地講,真空中充滿了各種場,當場處於基態時,只有虛粒子的不斷衍生湮滅,而不會有實體粒子產生。一旦真空中的場受到擾動,場就會從基態變成激發態,就會產生實體粒子。
原子內部的空間就是這種狀態。
組成原子的原子核和電子非常小,原子核的直徑大約爲10的-15次方米,只有原子體積的千億分之一。
可能你很難想象千億分之一到底是什麼概念,舉個例子就明白了,如果原子有標準體育場那麼大,那麼原子核甚至比一粒米還要小。而電子比原子核更小。
也就是說,原子裡面99.99%以上的空間都是空的,都是我們所認爲的“真空”。
但其實這種真空並不是真的空,正如上面所說,真空中充滿了各種場,電子在環繞原子核運行的過程中會產生電子場,還有各種中微子穿梭其中。
同時,並不像地球圍繞太陽旋轉那樣,電子並不是圍繞原子核運行的,按照量子力學的不確定性原理,電子是非常隨機地出現在原子核的周圍,用“電子雲”描述會更準確,最終電子充滿了整個原子內部空間。