原子内部99%都是虚空，那里真的“什么都没有”吗？

问伙伴们一个问题：原子长什么样？

这个问题看似简单，其实一点也不简单。在很多人的固有印象里，原子结构很简单，就是由原子核和核外电子组成的，电子围绕原子核旋转，就像地球围绕太阳旋转那样。

当然，也会有小伙伴说，原子核和电子的关系，并不像地球和太阳的关系那样，因为电子具有不同的能级轨道，是一层一层的，电子可以在不同的能级之间发生跃迁，从而吸收或者释放光子。

网络上也有很多示意图，描述原子结构，以上两种描述方式都有。实际上，上述两种描述方式也不能说不对，只是以一种通俗的方式告诉我们原子的结构。

实际上，原子本身是很小的，而原子核和电子就更小了。到底有多小？

如果我们把原子放大到体育场那么大，你认为原子核和电子有多大呢？说出来可能你都不敢相信。

原子核只有一颗绿豆那么大，而电子更是只有一粒灰尘的大小，甚至还没有那么大。

也就是说，按照真实比例，我们很难把原子内部的原子核和电子描述出来，尤其是电子，在图片上或许只有一个像素的大小。

那么，既然原子核和电子都这么小，除了原子核和电子之外的广阔空间，到底是什么呢？是真空还是存在着某些神秘的东西呢？

让我们先来详细分析原子的结构组成。

原子一度被认为是不可分割的基本粒子，直径只有大约一百万分之一毫米，原子的尺寸远小于可见光的波长，因此我们并不能用光学显微镜看到原子，哪怕再先进的光学显微镜都不行，这与光学显微镜的精度无关，是由可见光的波长和原子尺度决定的。

要想“观察”到原子表面情况，需要用到扫描隧道电子显微镜才行。

但即便如此，我们也看不到原子中间的原子核，为什么？因为即使光子远比电子更小，但仍旧无法穿越电子形成的屏障。而且光子在穿越电子屏障时，下场只有两种：要么被电子吸收，要么被电子形成的电场屏障屏蔽。结果就是：绝大多数光子都到达不了原子核。

不过中子和中微子可以穿过原子核，因为它们都是中性电荷，不会与原子内部的电磁场发生作用。

其实原子核能形成强大的磁场，有些原子核表面的磁场强度甚至与中子星表面媲美，只不过作用范围很有限，只会对附近的电子起作用。

那么电子呢？电子到底长什么样？

很多人的固有印象里，电子就是一颗实体小球，就像玻璃球那样。实际上我们并不知道电子的形成，因为我们完全无法准确看到电子。

物理学上认为，电子是一个极其微小的球体，质量非常小，只有10的负30次方千克。由于质量非常小，电子以非常接近光速的速度运行。

由于电子的尺度非常小，我们很难用经典物理学描述电子的行为，只能用量子力学。说白了，很多时候电子并不会表现出粒子性，而是波动性。

量子力学认为，电子其实并不是一个小球，而是一团“云雾”，所谓的“电子云”。真实的情况是，电子在某个层级轨道上可以同时出现在两个不同的地方。

这种特性让我们很难理解，但这就是量子力学所表达的真实情况。通俗理解就是，电子不是粒子，而是波，波动性意味着电子在原子核外无处不在，原子核外面不但不是真空，而是充满了电子。

但现实并非如此简单，因为电子和原子核之间时刻都在发生着相互作用，其中包括电磁作用和弱力作用。

在电磁作用下，电子与质子之间会不断交换光子。而在弱力作用下，电子与中子会不断交换玻色子。因此，我们也可以这么讲，电子与原子核之间，其实也充满了电磁力和弱力！

经典物理学告诉我们，电子是粒子。但由于电子尺度很小，根本无法用经典物理学准确描述，需要用量子物理去理解。

在量子物理体系下，电子具有波粒二象性，其实更多的表现为波的特性，电子完全没有特定位置，我们只能描述电子在某个时间某个位置出现的概率。理论上电子可能出现在原子核附近，但也可能出现在银河系的边缘， 只不过是概率大小的问题。大概率会出现在原子核附近，而出现在银河系边缘的概率几乎为零。

除了电子之外，原子核外围的广阔空间里，还可能有各种宇宙射线，比如说X射线，伽马射线，中微子等，但它们都像是“匆匆过客”，并不会在电子内部待太长时间，基本上都是一闪而过罢了。

另外，大自然并不允许绝对真空的存在。在真空的环境里，会随机上演量子涨落，衍生出各种虚粒子对，然后瞬间消失，就像沸腾的海洋那样，此起彼伏，非常热闹，甚至比现实世界更加热闹！