為什麼原子的內部大部分空間是空的？

引言：在日常生活中，我們將一個內部結構被填滿的物體定義為「實心物體」，例如實心球、實心棒等等。但如果按照嚴格意義上來講的話，地球上應該不存在絕對實心的物質，因為原子的內部結構就不是實心的，而且還有很多空間都是空的。

學過中學物理的朋友就知道，人類現代原子結構模型是從盧瑟福提出來的原子模型發展而來的。那麼盧瑟福是如何提出這種前所未有的模型呢？他和他的學生在利用α粒子轟擊厚度達到原子級別的金箔的時候意外地發現，大部分粒子都穿過了金箔，只有少數粒子反射了回來，這樣的現象讓盧瑟福開始懷疑前人所提出的原子實心結構。

在盧瑟福之前，物理學家道爾頓就曾經提出了原子的模型是一個實心的小球，然而盧瑟福通過實驗之後發現這和原有的理論是相悖的，於是他開始思考原子的真正模型是怎樣的。在經過大量的研究之後，他最終提出了原子的「核式」模型，就是原子的中心存在一個原子核，而原子核周圍有電子圍繞著它運動。在這個模型中，原子內部並非是嚴格意義上的實心，甚至可以說它是空心的，因為原子核的體積佔比非常小。

那麼在原子的內部結構中，除了原子核之外其他區域都是空的嗎？這只是一個大概的說法，並非是完全正確的說法，因為原子內確實存在運動的電子。但是這些電子之間存在同性相斥的規律，再加上還有簡併力的存在，導致電子與電子之間的間隔非常大，所以原子核外的區域看起來會比較空。雖然原子內部的物質並不多，但是在某種程度上來講也並非是空空如也，因為原子內部存在各種各樣的力。

很早就有科學家通過研究發現，原子內部存在一種或者多種能夠與外界壓力抗衡的力，這可以保證原子在很多情況下不會被破壞，除非是加速兩個原子然後讓它們相撞。而這種力被科學家稱為是「簡併力」或者「斥力」，由此可見在無形的原子核外部空間中還是存在大量的力。那麼地球上存在絕對實心的物質嗎？

在定義上，絕對實心的物質指的是原子結構中電子和原子核之間是不存在距離的，但這在現實中是不存在的。科學家通過研究發現，即使原子內部存在簡併力和斥力在維持著整個原子結構的完整性，但是有一種力還是能夠將原子壓縮，它就是引力，為什麼呢？因為引力和強作用力並不同，它可以無限疊加，當引力疊加到一定程度之後並且施加在原子上，那麼它能夠很大程度上抵消掉電子簡併力。

當這股外力的強度超過了錢德拉塞卡極限的話，那麼原子內部的電子簡併力就再也無法承受住了，因此原本原子核外的電子就會被強行壓入原子核中，最後變成了中子，所謂的絕對實心物質需要經過以上所描述的過程才能夠產生。所以從理論上來講絕對實心的物質是存在的，但是現實中人類是無法對一個原子強加足夠的外力來使它變形。目前只有宇宙存在這樣的力量，中子星就是這樣形成的。

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