在化學(xué)中原子確實是進行化學(xué)反應(yīng)時不可再分的最小基本為例,但是在物理學(xué)中,原子并不是最小的粒子,原子是可以再分割的,它是由原子核以及圍繞原子核運動的電子組成的。
不過就算是這樣,原子對于我們來說也足夠小了,它的直徑大約只有10的負10次方米,可是在原子內(nèi)部幾乎都是虛空的,那么為什么由原子組成的物體,包括人類在內(nèi),看起來卻十分的實在呢?
微觀領(lǐng)域的相關(guān)研究一直是十分重要的,甚至可以說從人類發(fā)明顯微鏡開始,我們就邁入了一個全新的領(lǐng)域和世界,相關(guān)的研究直接影響了我們對宇宙的認知和理解。
原子由原子核和電子組成,電池在圍繞著原子核進行不規(guī)則的無規(guī)律運動,一個原子由原子核和一些電子組成,除此之外,絕大部分都是虛空的,而這一個個原子組成了我們這個復(fù)雜多變的宇宙,包括我們的人體,為什么絕大部分都是虛空的原子,可以組成現(xiàn)實客觀存在的物體呢?
其實這個問題在一開始也困擾這個科學(xué)家,讓科學(xué)家感到十分的疑惑。
最初科學(xué)家認為原子應(yīng)該是實心的,就像是一個個玻璃小球一樣,畢竟這些基本的原子組成了我們這個復(fù)雜多變的宇宙。在我們的客觀認知中組成物質(zhì)的最小基本單位應(yīng)該是真實存在的,但是隨著研究的深入,我們逐漸發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實并不是如此,甚至和我們的想象有很大的差距。
根據(jù)實驗,人們逐漸發(fā)現(xiàn),原子并不是和我們想象的一樣,是一個個的實心小球,于是科學(xué)家認為,原子的結(jié)構(gòu)可能和一個恒星系一樣,電子就像是行星一樣,圍繞著原子核這個“恒星”運動。
并且科學(xué)家還認為電子在不斷的圍繞原子核運動的過程中,會向外散發(fā)電磁波以及各種輻射,最終會隕落到原子核上,這種觀點比起認為原子是一個實心小球,已經(jīng)完善了很多,但是這種觀點也并不是完全正確的,因為科學(xué)家發(fā)現(xiàn)原子結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定,電子不可能墜落到原子核之上。
隨著量子力學(xué)的出現(xiàn),科學(xué)家開始認為電子有不同的軌道,它會在不同的軌道之上進行躍遷,并且在這個過程中向外釋放能量,可是這個理論模型仍然沒有辦法解釋,原子的內(nèi)部是空虛的,組成的物體卻是真實存在的這個問題。
直到人類量子力學(xué)發(fā)展的越來越完善,我們對于微觀世界的認知發(fā)生了一個翻天覆地的變化,因為在微觀的量子世界中,這些微觀粒子運動的規(guī)律和我們常識中完全不一樣,甚至可以說完全就是顛覆性的。
直到今天,量子力學(xué)都是距離大眾最遠,最讓人費解的物理理論,甚至在絕大部分人的認知中,量子力學(xué)都被打上了不靠譜的標簽,可是量子力學(xué)的不靠譜才是我們世界的本質(zhì),這就是最讓人疑惑的地方。
比如說在量子力學(xué)中我們無法確切的知道那些微觀粒子的確切位置和狀態(tài),如果我們不進行觀測的話,甚至可以認為一個微觀粒子能以兩種狀態(tài)同時存在。
比如說著名的波力二象性又或者是大名鼎鼎的量子糾纏,都在告訴我們微觀世界和我們認知的現(xiàn)實完全不一樣,我們所認識的現(xiàn)實完全來自于無數(shù)微觀的堆砌,虛空并不是虛空,就像是宇宙中也不是完全的真空一樣,量子力學(xué)在我們看不見的角落,影響著整個宇宙的發(fā)展。
就拿原子核周圍的電子為例,這些電子出現(xiàn)在原子核附近的位置幾率是隨機的,不過有些地方的概率大一點,有些地方的概率小一點,而這電子在原子核周圍運動的軌跡就形成了一個密集的云團,也就是我們常說的電子云。
就算只有一個電子圍繞著原子核運動,這個電子也可以形成一個密集的電子云,因為電子運動的規(guī)律是無法預(yù)測的,甚至一個電子可以同時出現(xiàn)在兩個地方,這在我們現(xiàn)實世界中是完全不可能出現(xiàn)的,但是在微觀世界中卻又真實上演了。
不過這種微觀層面的變化,并不應(yīng)該讓我們感到害怕,因為微觀對于現(xiàn)實的影響是實實在在的,但是對于我們的日常生活并沒有什么改變,微觀的不確定組合在一起反而變成了穩(wěn)定的現(xiàn)實,我們感覺到微觀世界中的一些物理規(guī)律,會讓人十分疑惑,很有可能只不過是因為我們觀察的尺度不一樣罷了。
在不同的角度下看到的宇宙也是不同的,我們觀察微觀粒子,就像我們從大尺度去觀察星系結(jié)構(gòu)一樣,從宏觀角度觀察銀河系,會發(fā)現(xiàn)銀河系中的天體十分密集,但是從地球的角度去觀察又會發(fā)現(xiàn)銀河系其實十分空曠。
當然還有一個很重要的原因就是,我們的身體之所以會給人的感覺十分實在而不是空虛的,最大的原因其實和宇宙中的四大基本力有關(guān),這些基本力的存在讓我們對周圍的物體有了一定的感知,并且這些組成物體的電子也會產(chǎn)生一定的電磁力,我們在出沒的時候會感覺到一種排斥感,這也就給了我們一種實在的感覺。
微觀的量子領(lǐng)域確實讓人感覺十分的疑惑,但是我們的理論其實也不夠完善,量子力學(xué)還存在很多沒有辦法完美解釋的地方,隨著我們理論的發(fā)展,這些問題或許可以被更好的解釋。