原子内部99.9%以上都是虚空，为什么大多数物体都不透明？

原子很小，直径大约只有10的-10次方米。原子由原子核和电子构成，如果把原子比作一个足球场的话，原子核就相当于一粒豆子的大小，电子就更小了，甚至比尘埃还要小。

这是不是意味着原子内部除了原子核和电子之外，就什么都没有了呢？原子内部大部分空间都是一片虚空？

一开始，人们也确实是这样认为的。比如说，著名的“α粒子散射实验”就表明，原子内部真的是一片虚空。

物理学家卢瑟福最早做过这个实验，实验很简单，用α粒子轰击薄薄的金箔。实验结果显示，大部分α粒子都能直接穿过金箔，但也有极少数α粒子会发生偏转，有的偏转角度甚至能超过150度。

卢瑟福做出判断，认为原子有一个致密的内核，通过计算，这个内核的半径大约为10的14次方米。卢瑟福也首次提出了原子结构模型，非常类似太阳系的结构，也因此被称为“行星模型”。原子中间的原子核就相当于太阳系中的太阳。

那么，既然原子很空，为何物体看起来很实在呢？

用卢瑟福提出的行星模型很难解释这个问题。卢瑟福的学生波尔第一次回答了这个问题。在原子行星模型的基础上，波尔提出了“能级”的概念，他认为电子并不像八大行星那样围绕原子核运行，电子不但有固定的轨道，还能在不同的能级轨道之间来回跃迁。

但是波尔的“能级模型”仍旧不能诠释物体为何很实在。物理学家海森堡更进一步，在能级模型的基础上，提出了“不确定性原理”，认为电子可以同时出现在能级上的每个位置，就像一团云雾那样，这也是我们常说的“电子云”概念。

但电子云概念似乎也很难让物体实在起来，毕竟电子云可以压缩。

另一个天才物理学家泡利提出了“不相容原理”，认为一个能级上只允许一个电子存在，不允许其他电子存在，如果其他电子试图进来，就会产生强大的排斥力。如此一来，看起来软绵绵的“电子云”一下子就会因为斥力表现得很坚硬实在。

事实上，不仅仅是电子，其他基本粒子也有这样的特性。“不相容原理”让电子之间产生强大的排斥力，也被称为“电子简并压”，要想对抗这种力量，需要更强大的外部力量，比如说中子星的诞生过程，就是因为强大的引力迫使“电子简并压”屈服，最终电子被压缩到质子上，结合在一起中子。

那么，为什么大多数物体都不透明呢？所谓的透明，只是相对的，是以人类视角来定义的。

上面刚刚说了，电子可以通过吸收或者释放光子在不同的能级之间来回跃迁，当照射的光线能量与不同能级的能量差相匹配时，光子就被电子吸收，物体就是不透明的。反之，如果光子没有被吸收，光子会直接穿过原子，物体就会很透明。

而所谓的透明，也只是在可见光的范围里，因为人们只能看到可见光。比如说，玻璃是透明的，但它只是对于可见光透明，对于红外线就不透明，因为红外线并不能穿过玻璃。

而我们看到的大多数物体都是不透明的，比如说人体，但是在能量更强的X光面前，大多数物体都是透明的，因为X光的穿透性更强。医生也经常会用X光照射病人的身体，查看人体就能知道是否有病变。

金属一般是不透明的，而且通常都有金属光泽。主要是因为金属中有很多到处乱串的自由电子，这些自由电子不但可以让金属导电，还能有效地反射光线，让金属表现出金属光泽。

总之，物体的实在与否，透明与否，与原子内部是否空旷没有直接关系。物体表现出实在性，主要是因为力的相互作用，不仅仅有“电子简并压”，当两个物体相互靠近时，还会存在电磁作用。

物体的透明与否主要与照射进去的光是否能被电子吸收，如果被吸收了就不透明，反之则是透明的。

以上这些都是量子力学带给我们的知识。在量子世界，一切都是不确定的。但也正是量子世界的不确定性，才造就了我们宏观世界的确定性。

诚然，量子世界确实很诡异，至今人类都无法参透其中的本质，比如说任何微观粒子都具有波粒二象性，这让我们很难理解。

但我们知道，波粒二象性确实存在，其实不知道波粒二象性背后隐藏的底层逻辑到底是什么，这也是科学家努力的方向。