“如果把原子放大到足球場(chǎng)大小,原子核只相當(dāng)于場(chǎng)中央的一顆玻璃彈珠,電子則像看臺(tái)上的幾粒塵埃,其余空間全是虛無(wú)”—— 這個(gè)經(jīng)典比喻,讓很多人困惑:既然構(gòu)成萬(wàn)物的原子 99% 都是 “空” 的,為什么我們觸摸桌子時(shí)能感受到堅(jiān)硬的質(zhì)感?為什么蘋果、石頭、甚至我們的身體,看起來(lái)都是實(shí)實(shí)在在的 “實(shí)體”?
其實(shí),這種 “虛無(wú)” 與 “實(shí)體” 的矛盾,源于對(duì)原子結(jié)構(gòu)的表層理解,忽略了原子內(nèi)部 “看不見(jiàn)的作用力” 和人類感知的底層邏輯 —— 正是這些 “非實(shí)體” 的力量,讓 “空” 的原子構(gòu)建出了充滿 “實(shí)體感” 的宇宙萬(wàn)物。
要解開這個(gè)謎題,首先得準(zhǔn)確理解原子的 “虛無(wú)” 到底是什么。
原子由原子核和核外電子構(gòu)成:原子核帶正電,體積僅占原子的 10?1?(相當(dāng)于足球場(chǎng)中的彈珠),卻集中了原子 99.9% 以上的質(zhì)量;核外電子帶負(fù)電,質(zhì)量?jī)H為質(zhì)子的 1/1836,在原子核外的 “電子云” 中隨機(jī)運(yùn)動(dòng),電子云的范圍就是原子的邊界。
所謂 “原子 99% 是虛無(wú)”,指的是原子核與電子之間的 “空曠區(qū)域”—— 這里沒(méi)有任何實(shí)體粒子,只有傳遞電磁力的光子和維持量子態(tài)的能量場(chǎng)。但 “空曠” 不等于 “毫無(wú)作用”,這片 “虛無(wú)區(qū)域” 中存在的電磁力,才是決定萬(wàn)物 “實(shí)體感” 的關(guān)鍵。
宏觀物體的 “實(shí)體感”,本質(zhì)上是原子間電磁力的 “相互排斥”。
當(dāng)你用手觸摸桌子時(shí),你手上的原子與桌子的原子并未 “真正接觸”—— 兩者核外的電子都帶負(fù)電,根據(jù) “同種電荷相互排斥” 的電磁規(guī)律,電子之間會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的排斥力。這種排斥力會(huì)通過(guò)原子傳遞到你的神經(jīng)末梢,讓你感受到 “阻擋感”,進(jìn)而產(chǎn)生 “桌子是堅(jiān)硬實(shí)體” 的認(rèn)知。
打個(gè)比方:就像兩個(gè)帶磁性的磁鐵,同名磁極靠近時(shí)會(huì)相互排斥,即使沒(méi)有直接接觸,也能感受到對(duì)方的 “力場(chǎng)”;原子間的電磁排斥力,比磁鐵的磁力強(qiáng)得多,足以支撐起宏觀物體的形態(tài),讓我們無(wú)法 “穿過(guò)” 物體。
這種電磁排斥力的強(qiáng)度,遠(yuǎn)超我們的想象。
以鋼鐵為例,其原子間的電磁力能抵抗巨大的外力:一根直徑 1 厘米的鋼繩,能吊起約 1000 公斤的重物,這正是鋼原子間電磁力 “凝聚” 的結(jié)果。如果沒(méi)有這種排斥力,原子的 “虛無(wú)” 特性會(huì)立刻顯現(xiàn) —— 物體將失去固定形態(tài),甚至?xí)裼撵`一樣相互穿透。但正是因?yàn)殡姶帕Φ拇嬖?,原子雖然內(nèi)部空曠,卻能像 “帶刺的球” 一樣,通過(guò)排斥力相互支撐,構(gòu)建出桌椅、山石、人體等具有固定形狀和硬度的宏觀物體。
除了電磁排斥力,原子間的化學(xué)鍵 “相互吸引”,讓原子形成穩(wěn)定的分子和結(jié)構(gòu),進(jìn)一步強(qiáng)化了 “實(shí)體感”。
不同原子的電子會(huì)通過(guò)共享、轉(zhuǎn)移等方式形成化學(xué)鍵,將分散的原子連接成分子(如兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子形成水分子),再由分子構(gòu)成更大的物質(zhì)結(jié)構(gòu)(如水分子聚集成液態(tài)水,碳原子通過(guò)共價(jià)鍵形成金剛石)?;瘜W(xué)鍵的本質(zhì)也是電磁力的一種表現(xiàn) —— 原子通過(guò)調(diào)整電子分布,讓正負(fù)電荷的吸引力與排斥力達(dá)到平衡,形成穩(wěn)定的結(jié)合狀態(tài)。
比如金剛石之所以是自然界中最堅(jiān)硬的物質(zhì),是因?yàn)槊總€(gè)碳原子都與周圍四個(gè)碳原子形成穩(wěn)定的 “共價(jià)鍵”,構(gòu)建出三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),原子間的作用力極強(qiáng),很難被外力破壞;而石墨雖然也是由碳原子構(gòu)成,但其原子通過(guò)層狀共價(jià)鍵結(jié)合,層間作用力較弱,所以質(zhì)地柔軟,可用于書寫。無(wú)論是堅(jiān)硬的金剛石還是柔軟的石墨,它們的 “實(shí)體形態(tài)” 和物理特性,都源于原子間化學(xué)鍵的 “吸引與平衡”—— 正是這種 “非實(shí)體” 的作用力,讓 “空” 的原子組合成了具有不同質(zhì)感的宏觀物質(zhì)。
人類的 “感知方式”,也讓我們更容易將 “原子構(gòu)建的物體” 認(rèn)知為 “實(shí)體”。
我們的視覺(jué)、觸覺(jué)、聽覺(jué)等感官,都是通過(guò)接收物質(zhì)傳遞的 “信號(hào)” 來(lái)判斷其屬性:視覺(jué)依賴物體反射的可見(jiàn)光(光子與原子電子相互作用的結(jié)果),觸覺(jué)依賴原子間的電磁排斥力,聽覺(jué)依賴物體振動(dòng)傳遞的聲波(本質(zhì)是原子的機(jī)械運(yùn)動(dòng))。這些信號(hào)經(jīng)過(guò)大腦處理后,會(huì)轉(zhuǎn)化為 “顏色”“硬度”“形狀” 等直觀認(rèn)知,而大腦會(huì)自動(dòng)將這些屬性整合為 “實(shí)體” 的概念 —— 我們從未直接 “看到” 原子的虛無(wú),只能通過(guò)宏觀信號(hào)感知物體的整體特性,自然會(huì)將其判斷為 “實(shí)體”。
舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子:我們看到蘋果是紅色的,是因?yàn)樘O果表皮的原子吸收了其他波長(zhǎng)的光,只反射紅光;我們觸摸蘋果能感受到光滑和彈性,是因?yàn)樘O果表皮細(xì)胞的原子與手指原子之間的電磁力既排斥又有一定緩沖(細(xì)胞結(jié)構(gòu)的彈性)。這些感知信號(hào)都與原子的 “虛無(wú)” 無(wú)關(guān),只與原子間的相互作用有關(guān),大腦自然會(huì)將蘋果判定為 “紅色、光滑、有彈性的實(shí)體”。
值得注意的是,原子的 “虛無(wú)” 并非絕對(duì)的 “空無(wú)一物”,其 “空曠區(qū)域” 中還存在量子場(chǎng)和能量,這些也是構(gòu)成 “實(shí)體感” 的潛在因素。
根據(jù)量子場(chǎng)論,原子內(nèi)部的 “虛無(wú)” 其實(shí)是充滿能量的 “量子真空”,電子、光子等粒子都是量子場(chǎng)的 “激發(fā)態(tài)”;原子核與電子之間的空間中,還存在傳遞強(qiáng)核力、弱核力的介子、中微子等粒子(雖然它們作用范圍極小,不直接影響宏觀實(shí)體感)。這些量子層面的 “非實(shí)體存在”,雖然無(wú)法被人類直接感知,卻維系著原子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),為宏觀物體的 “實(shí)體性” 奠定了基礎(chǔ)。
總結(jié)來(lái)說(shuō),原子內(nèi)部的 “虛無(wú)” 是空間上的 “空曠”,但原子間的電磁力、化學(xué)鍵等 “看不見(jiàn)的作用力”,以及人類感知的底層邏輯,共同構(gòu)建了宏觀萬(wàn)物的 “實(shí)體感”。我們感受到的 “實(shí)體”,不是原子本身的 “實(shí)心”,而是原子通過(guò)相互作用形成的 “整體效果”—— 就像用無(wú)數(shù)根細(xì)線編織成的漁網(wǎng),雖然每根線之間有空隙(類似原子的虛無(wú)),但整體卻能形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),甚至能承載重量(類似物體的實(shí)體感)。
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