“原子内绝大部分空间都是空的?那么有绝对实心的物质吗?”,关于这个问题,我们可以一个个来回答。
原子内绝大部分空间都是空的?
其实科学最重要的一个特点,就是在搞任何研究之前,都要先把研究对象定义清楚。我们虽然不搞研究,但是在谈论科学问题时,其实也要把谈论的对象定义清楚。也就是,所谓的“空”,到底是什么?或者说,存不存在空?其实在量子世界里,“空”也很热闹,虽然才有那句名言:
真空不空。
不过,相信对大多数人而言,“空”其实是指什么都看不到。那原子内部是这样的么?如果我们把时间静止,某一时刻电子静止了(虽然这是不可能事情,我们就假设可以。)我们这个时候再来看原子核和电子,就会发现一个问题,原子其实很大很大,原子核和电子很小很小。如果用比喻的话,应该是这样的,原子如果有足球场那么大,而原子核只有蚂蚁那么大,至于电子,那就更小了。通过这个比喻,我们也大概知道原子有多空了。
但是你想过它为啥不会塌么?原因其实就在于核外电子,它并不是轨道式地绕圈圈,而是呈现概率云式的,我们只知道下一刻它出现在某个位置的概率。
有绝对实心的物质吗?
那到底有没有绝对实心的东西,就要从古希腊的一位哲学家说起了,他就是德谟克利特,和亚里士多德差不多时期。
他就曾提出原子论,认为构成万物的是一种无限切分到无法再切分的原子。当然,他所说的原子和我们现在的原子并不是一种。之所以一样的名字,是后来的科学家盗用了人家的德谟克利特的发明。
但是德谟克利特也给我们指出了一条路,那就是存不存在可以一种没办法继续再发的粒子。整个20世纪的粒子物理学家和实验物理学家都在忙会这事,他们找到了100多种粒子。最后建立了一个粒子物理标准模型。
我们可以来简单讲一讲,就比如:质子还能再分么?实际上可以。质子是由三个夸克构成的。那电子可以再分么?实际上不可以。科学家找到了一对基本粒子,它们都不可再分,这当中就有电子,夸克,中微子,它们把这些粒子叫做费米子。
除了此之外,科学家还在到了粘合剂,就是把费米子们串联起来的粒子,这当中就有传递强相互作用的胶子,传递电磁相互作用的光子,传递弱相互作用的Z玻色子和W玻色子,还有赋予粒子能量的希格斯玻色子,这些起到粘合剂作用的粒子就叫做玻色子。
通过这个模型,你就会发现,科学家在找到粒子的同时,还把四大作用中的三种作用统一了起来,不过引力一直都无法纳入到这个体系当中。
也就是说,在粒子物理标准模型中,费米子和玻色子是德谟克利特所说的,无法切分的那种粒子。那他们是不是实心的呢?说实话,我们不知道,因为我们切不开它们。超弦理论认为他们还是可再分的,不过我们要知道的是超弦理论目前来说只是数学上推导,实际上还没有任何验证。所以,按照目前来看,可能是实心的应该就是这些个粒子,因为他们无法再切下去。
那他们有多致密么?其实我们还没办法知道。但我们知道中子星,也就是一些大质量的天体,自身的电子简并力没抗住引力,然后电子坠入到原子核中,
电子和质子发生反应变成中子,于是,整个天体就是一团中子的集合。
这种天体的密度相当惊人,一汤勺大概就有10亿吨左右。这其实就是因为原子内部空间被挤压的结果导致的。这种天体也就比一部分黑洞密度稍微小一点。(这里强调一下,我们不用密度来描述黑洞,而且根据计算,有些大黑洞的平均密度其实很小。)
所以,我来总结一下,要说最实心的应该是那些不可再切分的基本粒子,不过这是基于目前的理论而言的。而要在宇宙中找到相对实心的,可能是一部分黑洞和绝大部分中子星。