为什么原子的内部大部分空间是空的？

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摘要：引言：在日常生活中，我们将一个内部结构被填满的物体定义为“实心物体”，例如实心球、实心棒等等。但如果按照严格意义上来讲的话，地球上应该不存在绝对实心的物质，因为原

引言：在日常生活中，我们将一个内部结构被填满的物体定义为“实心物体”，例如实心球、实心棒等等。但如果按照严格意义上来讲的话，地球上应该不存在绝对实心的物质，因为原子的内部结构就不是实心的，而且还有很多空间都是空的。

学过中学物理的朋友就知道，人类现代原子结构模型是从卢瑟福提出来的原子模型发展而来的。那么卢瑟福是如何提出这种前所未有的模型呢？他和他的学生在利用α粒子轰击厚度达到原子级别的金箔的时候意外地发现，大部分粒子都穿过了金箔，只有少数粒子反射了回来，这样的现象让卢瑟福开始怀疑前人所提出的原子实心结构。

在卢瑟福之前，物理学家道尔顿就曾经提出了原子的模型是一个实心的小球，然而卢瑟福通过实验之后发现这和原有的理论是相悖的，于是他开始思考原子的真正模型是怎样的。在经过大量的研究之后，他最终提出了原子的“核式”模型，就是原子的中心存在一个原子核，而原子核周围有电子围绕着它运动。在这个模型中，原子内部并非是严格意义上的实心，甚至可以说它是空心的，因为原子核的体积占比非常小。

那么在原子的内部结构中，除了原子核之外其他区域都是空的吗？这只是一个大概的说法，并非是完全正确的说法，因为原子内确实存在运动的电子。但是这些电子之间存在同性相斥的规律，再加上还有简并力的存在，导致电子与电子之间的间隔非常大，所以原子核外的区域看起来会比较空。虽然原子内部的物质并不多，但是在某种程度上来讲也并非是空空如也，因为原子内部存在各种各样的力。

很早就有科学家通过研究发现，原子内部存在一种或者多种能够与外界压力抗衡的力，这可以保证原子在很多情况下不会被破坏，除非是加速两个原子然后让它们相撞。而这种力被科学家称为是“简并力”或者“斥力”，由此可见在无形的原子核外部空间中还是存在大量的力。那么地球上存在绝对实心的物质吗？

在定义上，绝对实心的物质指的是原子结构中电子和原子核之间是不存在距离的，但这在现实中是不存在的。科学家通过研究发现，即使原子内部存在简并力和斥力在维持着整个原子结构的完整性，但是有一种力还是能够将原子压缩，它就是引力，为什么呢？因为引力和强作用力并不同，它可以无限叠加，当引力叠加到一定程度之后并且施加在原子上，那么它能够很大程度上抵消掉电子简并力。

当这股外力的强度超过了钱德拉塞卡极限的话，那么原子内部的电子简并力就再也无法承受住了，因此原本原子核外的电子就会被强行压入原子核中，最后变成了中子，所谓的绝对实心物质需要经过以上所描述的过程才能够产生。所以从理论上来讲绝对实心的物质是存在的，但是现实中人类是无法对一个原子强加足够的外力来使它变形。目前只有宇宙存在这样的力量，中子星就是这样形成的。

文章来源：《中学物理》 网址: http://www.zxwlzzs.cn/zonghexinwen/2020/0811/466.html

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