這個(gè)問(wèn)題的前提都是原子的內(nèi)部空間十分空曠，我們先說(shuō)下這個(gè)想法是否正確，然后再分兩個(gè)部分回答「物體為什么不透明？」和「我們?yōu)樯稙樯秾?duì)物體有觸感？」

原子內(nèi)部是否空曠

首先，原子內(nèi)部幾乎是空曠的空間，這個(gè)想法在現(xiàn)在看來(lái)并不正確。我們這樣認(rèn)為的原因是將電子，中子和質(zhì)子視為一個(gè)個(gè)小球，而電子像行星一樣圍繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，在我們剛接觸原子理論的時(shí)候，看到的大多數(shù)原子模型都是這樣的，但對(duì)目前來(lái)說(shuō)這是錯(cuò)誤的。實(shí)際上，這些“亞原子粒子”并不是字面意思上的粒子，也不是波。它們都具有特有的量子性質(zhì)，具有波粒二象性，但并不是其中的任何一個(gè)。這樣導(dǎo)致的結(jié)果就是這些粒子沒(méi)有固定的大小和位置，而是以概率方式“散布”在整個(gè)原子空間。也就是說(shuō)，原子的空間不是空的，電子會(huì)盡可能地占據(jù)最低能態(tài)的位置，并且布滿整個(gè)空間。

為什么大部分物質(zhì)不透明？

光是量子粒子，其波長(zhǎng)比原子大一千倍。因此，光不能“進(jìn)入”任何原子，只能與原子最外層的電子相互作用。這與原子內(nèi)部是“空”還是“滿”沒(méi)有太大的關(guān)系。

物質(zhì)是否透明以及物體具有什么樣的顏色，取決于光子如何與該材料原子中的最外層電子相互作用。如果光子攜帶的頻率（能量）沒(méi)有被外部電子吸收，那么大部分光子就會(huì)直接通過(guò)原子。這就是為什么X射線可以穿透人體，窗外的風(fēng)景可以透過(guò)玻璃的原因，僅僅取決于射向物體的光子是否被吸收的問(wèn)題。

在我們生活中的無(wú)線電波只是波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光，并且可以穿透大多數(shù)常見(jiàn)的材料。但是和所有的量子粒子一樣，頻率和相互作用是幾率具有一定的概率性。即使某些頻率的光子很少會(huì)被物質(zhì)吸收，但隨著物質(zhì)厚度的增加，那么光子被吸收的機(jī)會(huì)也會(huì)變大。這也是為什么無(wú)線電信號(hào)無(wú)法穿透地下深層的原因。下面說(shuō)第二個(gè)問(wèn)題！

為什么物質(zhì)會(huì)占據(jù)空間？

其實(shí)第二個(gè)問(wèn)題還牽扯到了另外一個(gè)概念，為什么物質(zhì)會(huì)占據(jù)空間？或者說(shuō)為什么兩個(gè)物質(zhì)不能同時(shí)占據(jù)同一空間？我們?cè)谌粘Ｉ�活中所能看到的所有物質(zhì)都是由質(zhì)子、中子、電子構(gòu)成的，這些都屬于費(fèi)米子。沃爾夫?qū)?泡利闡述的泡利不相容原理，指出兩個(gè)或兩個(gè)以上相同的費(fèi)米子不可能同時(shí)占據(jù)一個(gè)量子系統(tǒng)中的同一量子態(tài)。因此原子并不會(huì)因?yàn)閹?kù)侖力塌縮，物質(zhì)才會(huì)占據(jù)空間。

那么，為什么我們會(huì)感觸到物體呢？

在物理學(xué)中沒(méi)有“觸摸互動(dòng)”這么一說(shuō)。我們只有四個(gè)相互作用力：引力，電磁力以及強(qiáng)和弱相互作用。引力僅在非常大的尺度上才占主導(dǎo)地位，而核力之所以稱為核力，是因?yàn)樗鼈兊淖饔梅秶鷮?shí)際上受制于核大小的數(shù)量級(jí)，比原子小了數(shù)千倍。

因此，我們現(xiàn)實(shí)中除了引力將我們控制在地球上以外，能感覺(jué)到的大多數(shù)事物都是電磁力的原因。從視線到氣味，神經(jīng)活動(dòng)，身體化學(xué)，細(xì)胞新陳代謝甚至觸覺(jué)都只是變相的電磁相互作用。那么什么是“觸摸”？

如果我們將手指移動(dòng)到某個(gè)物體附近，起初不會(huì)發(fā)生任何事情。原子總體上是呈電中性的。我們不會(huì)感覺(jué)到直接的靜電排斥或吸引。但是，手指移動(dòng)到與原子本身大小相當(dāng)?shù)木嚯x，我們就會(huì)感受到靜電排斥力。

物體原子和手指原子的電子云開(kāi)始相互排斥。由于原子核還被電子云屏蔽，因此一個(gè)負(fù)電荷的物質(zhì)與另一個(gè)帶負(fù)電荷的物質(zhì)非常接近。經(jīng)典的靜電學(xué)告訴我們，原子之間將存在排斥力。

固體物質(zhì)是由許多原子緊密聯(lián)結(jié)而成。如果我們的手指推動(dòng)頂層原子，則下面的所有的原子都將受到推力。這就是為什么固體物體會(huì)有固體的感覺(jué)。而氣體原子結(jié)合的非常松散，我們可以輕易的把氣體原子推開(kāi)，所以氣體對(duì)我們的感觸非常非常小。

所以我們從來(lái)沒(méi)有真正接觸到任何一個(gè)物體的原子。皮膚和物體之間總是有最小的距離，在這個(gè)距離上，靜電排斥力非常強(qiáng)，足以刺激我們皮膚下的神經(jīng)末梢，讓我們感覺(jué)像是在觸摸物體。

原子是一個(gè)巨大空曠的物質(zhì)，原子核占據(jù)了原子總質(zhì)量的99.95%。但是核外電子并不是類似與地球繞太陽(yáng)一樣的圓周旋轉(zhuǎn)。

而是以概率形式出現(xiàn)在原子核周圍，科學(xué)家用電子云模型描述電子在原子核外的分布。

所以說(shuō)原子看似是空的，但是并不空，核外空曠地帶都是電子的“家”。如果以電子大小的空間為單位，那么電子就有無(wú)數(shù)個(gè)家，不能因?yàn)殡娮幽骋豢滩辉谀骋粋�(gè)“家”里，就認(rèn)為某個(gè)“家”是無(wú)人區(qū)。

我們生活中現(xiàn)在看到的可見(jiàn)光其實(shí)是電子輻射出來(lái)的電磁波。

電子要是只是沿著某一軌道運(yùn)行，那么就不會(huì)輻射光子，一旦電子改變軌道能級(jí)就需要能量的參與。

電子的能量釋放是以光子形式體現(xiàn)出來(lái)的，光子的能量為E=hv。

我們以電子從高軌道能級(jí)到低能級(jí)舉例

當(dāng)電子以受激輻射或者自發(fā)輻射的形式移動(dòng)到低能級(jí)時(shí)，他會(huì)改變發(fā)射的電場(chǎng)，這種“波浪形”的變化以固定速度—光速傳播下去。

事實(shí)上，原子并沒(méi)有大小，理論上原子的軌道可以延伸到無(wú)窮遠(yuǎn)。

并不是所有光子都無(wú)法穿越宏觀物質(zhì)

光子都有波長(zhǎng)，波長(zhǎng)越大的光子，頻率越小，能量就越小。

可見(jiàn)光遇見(jiàn)一面墻會(huì)被吸收再釋放，這就是反射，這時(shí)候被吸收光子的頻率和被釋放光子的頻率不一樣了，我們就會(huì)認(rèn)為可見(jiàn)光無(wú)法穿越墻。

可如果光子的頻率更大呢？比如攜帶高能量的X射線，伽馬射線。如果遇見(jiàn)物質(zhì)阻擋，它們直接可以剝離核外電子，然后強(qiáng)制穿越。

醫(yī)院的X射線拍CT就是這樣的原理。

我們平時(shí)說(shuō)的物質(zhì)并不是單一的原子，而是由無(wú)數(shù)個(gè)原子組合在一起的宏觀物質(zhì)，這些原子核外的電子充斥在整個(gè)空間�？梢�(jiàn)光逃離由無(wú)數(shù)個(gè)電子構(gòu)成的超級(jí)電子云系統(tǒng)在概率上幾乎為0

而光子波長(zhǎng)越長(zhǎng)，能容易被電子吸收，它們沒(méi)有能量對(duì)抗電子云。而只有高能光子可以“聚集”能量來(lái)?yè)艨咫娮樱▌冸x），使其逃離原子壁壘。

為什么我們可以摸到物質(zhì)？

前面已經(jīng)說(shuō)了，雖然原子絕大部分空間是虛空的，但空虛的空間在下一刻就有可能出現(xiàn)電子。宏觀物體的最外層是由不同原子的電子組合在一起構(gòu)成的化合鍵。當(dāng)我們用手摸物體時(shí)，其實(shí)并沒(méi)有接觸到這個(gè)物體。

而是手掌外層的電子與物體的電子發(fā)生電場(chǎng)作用。最外層的電子式是相互排斥的。這種電場(chǎng)力反應(yīng)在神經(jīng)上就是觸覺(jué)。

01

世界是由原子構(gòu)成的

如果有一天，因?yàn)槟撤N特別的原因，人類所有的科學(xué)知識(shí)都丟失了，只有一句話可以傳遞給后代，那么如何才能用最少的語(yǔ)言來(lái)傳遞最多的信息呢？那么這句話一定是原子的假設(shè)（或者說(shuō)原子的事實(shí)）：

所有的物體都是有原子構(gòu)成的，這些原子是一些小小的粒子，它們不停的運(yùn)動(dòng)著，當(dāng)彼此略微離開(kāi)時(shí)相互吸引，當(dāng)彼此過(guò)于擁擠時(shí)相互排斥。

這就是我們物理學(xué)中的“分子動(dòng)理論”。

02

原子的大小

原子的大小有多大呢？

我們看一滴水，表面是非常光滑的。

當(dāng)我們把水滴放到最好的光學(xué)顯微鏡下去觀察，大概可以放大2000倍左右，這時(shí)我們依舊只能看到光滑的表面——這說(shuō)明，我們遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到水分子的線度。

再讓我們繼續(xù)放大，依然是2000倍，這時(shí)的水滴已經(jīng)向一座大樓那么大了，此時(shí)我們會(huì)發(fā)現(xiàn)水滴的表面已經(jīng)不再光滑了，而是像人頭攢動(dòng)的火車站或者演唱會(huì)現(xiàn)場(chǎng)。

為了看清楚，我們繼續(xù)放大250倍——這樣，我們就一共放大了10億倍。

此時(shí)，我們已經(jīng)可以看到明顯的小球了：有兩種類型的小球，一種小一點(diǎn)，一種大一點(diǎn)；大一點(diǎn)的小球的兩側(cè)各連接著一個(gè)小一點(diǎn)的小球。這種一大兩小的組合我們稱為水分子。大的小球是氧原子，小的小球是氫原子。

一個(gè)原子有多大呢？

原子的半徑一般為1×10^-10m~2×10^-10m，1×10^-10m我們稱為1埃，所以一個(gè)原子的大小約為1埃到2埃。

有一個(gè)簡(jiǎn)單的方法，可以記住原子的大小。蘋果和原子的比例，就像地球和蘋果的比例一樣。

03

原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)

原子并不是最小的物質(zhì)粒子，它也是由結(jié)構(gòu)的。

電子的發(fā)現(xiàn)

組成原子的一種重要粒子是電子，1897年由英國(guó)物理學(xué)家約瑟夫·約翰·湯姆生在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)。

電子的發(fā)現(xiàn)讓人類認(rèn)識(shí)到原子是可分的，至于原子的結(jié)構(gòu)是什么，還有待研究。

最初湯姆孫提出葡萄干布丁模型，認(rèn)為原子中大部分是帶正電的物質(zhì)，就像一個(gè)布丁，電子就是布丁上點(diǎn)綴的葡萄干。這個(gè)模型最終被德國(guó)科學(xué)家盧瑟福推翻了。

核式結(jié)構(gòu)

盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)，被我們沿用至今。

原子的大部分質(zhì)量是集中在原子中心位置的一個(gè)很小的區(qū)域內(nèi)的，這個(gè)區(qū)域被稱為原子核。電子就是在繞著原子轉(zhuǎn)動(dòng)的。

04

原子核有多大呢？

原子的大小是1埃，原子核又有多大呢？

原子核極小，直徑在10^-15m~10^-14m之間，體積只占原子體積的幾千億分之一，在這極小的原子核里卻集中了99.96%以上原子的質(zhì)量。

原子核的密度極大，核密度約為10^17kg/m3，即1立方米的體積如裝滿原子核，其質(zhì)量將達(dá)到10^14t，即1百萬(wàn)億噸!

如果原子有房間那么大，原子核只有一�；覊m那么大！

所以，完全可以這么說(shuō)——原子內(nèi)部是空空蕩蕩的！

原子內(nèi)部只有0.0000000001%（一千億分之一）是實(shí)的，而剩余99.999999999%是空的！

其實(shí)由于原子核也是由質(zhì)子和中子組成的，而質(zhì)子和中子之間也有距離，所以，上面的0和9的個(gè)數(shù)其實(shí)應(yīng)該更大！

05

為什么我們可以看到物體？

首先要知道，人眼能夠看到物體，是由于物體發(fā)出的或者反射的光進(jìn)入了眼睛。

那么，原子內(nèi)部是空空蕩蕩的，如果單獨(dú)拿出一個(gè)原子來(lái)，是很難“看到”的。因?yàn)楣饩�照到原子的幾率就很小，即使反射，方向也不一定是你的眼睛。

同理，單獨(dú)一層的原子，幾乎是透明的。

拋開(kāi)光與原子的作用，拋開(kāi)光的衍射效應(yīng)，我們拿最簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)也可以證明我們能夠看到物體的原因。

——我們看到的，都是一大堆原子，也就是重重疊疊在一起的很多個(gè)原子。

由于原子很小，那么隨便一個(gè)物體包含的原子個(gè)數(shù)都是非常大的，比如1杯水的質(zhì)量是200g，包含的原子個(gè)數(shù)有多少呢？

200g水分子的個(gè)數(shù)=200/18×Na=6.6×10^24個(gè)，也就是6.6億億億個(gè)！非常的多！

我們假設(shè)水杯的直徑是8cm，那么任意直徑上的分子個(gè)數(shù)大約就有8億個(gè)！

所以，從每個(gè)角度來(lái)看，這杯水都是密不透風(fēng)的！

因此一束光無(wú)論從那個(gè)角度照射，都會(huì)被水分子干擾；反射后進(jìn)入我們的眼睛，也就被我們發(fā)現(xiàn)了。

這種重疊效應(yīng)，是我們看到物體的重要原因！

我是宇宙物理學(xué)，這就是我的回答。

原子空是基于粒子模型的結(jié)論，以波或者能量的角度來(lái)看，原子并不空。透明也是一個(gè)相對(duì)概念，重點(diǎn)是物質(zhì)能透過(guò)那種頻率的電磁波。

如何理解原子的空？

第一個(gè)發(fā)現(xiàn)原子很空的人叫盧瑟福。1911年，他做了一個(gè)“α粒子散射實(shí)驗(yàn)”，就是用α射線轟擊一片薄金箔。他發(fā)現(xiàn)大多數(shù)α粒子都能直接穿透金箔，但少數(shù)α粒子會(huì)發(fā)生較大的散射，大約1/8000的α粒子偏轉(zhuǎn)角大于90°，甚至有達(dá)到150°的大角散射。

由此，盧瑟福發(fā)現(xiàn)了原子很空，且擁有一個(gè)核心。根據(jù)大角散射的數(shù)據(jù)，盧瑟福得到了原子核的半徑上限為10^-14立方米，于是提出了我們小學(xué)課本中的原子行星模型。

然后盧瑟福樂(lè)此不疲地繼續(xù)玩著轟擊原子核的實(shí)驗(yàn)，8年后，盧瑟福在轟擊氮核的過(guò)程中，有幸打出了一種更小的粒子，并測(cè)定了它的電荷與質(zhì)量，這就是質(zhì)子。

這大概就是我們現(xiàn)在對(duì)原子基礎(chǔ)認(rèn)知的由來(lái)，但原子到底有多空？

以一個(gè)最簡(jiǎn)單的氫原子為例，如果把原子核放大到1米，那原子核與電子之間的距離可達(dá)100公里。這確實(shí)是相當(dāng)相當(dāng)空曠。如果這樣兩個(gè)原子相撞，你完全可以認(rèn)為它們會(huì)相互穿過(guò)彼此。然而這明細(xì)與事實(shí)不符。

原子很空，但物質(zhì)為何很實(shí)在？

如果以經(jīng)典物理學(xué)理論來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題，可以說(shuō)是無(wú)解的，但量子力學(xué)成功的解釋了這一切。

第一個(gè)回答這個(gè)問(wèn)題的人是玻爾，他也算盧瑟福的學(xué)生，繼承并發(fā)展了盧瑟福的原子模型，提出了“能級(jí)”概念，即電子有固定的軌道，電子在不同的能級(jí)軌道之間不連續(xù)的躍遷。也就是說(shuō)，電子只能在固定的軌道上奔跑，加大了兩個(gè)原子的核外電子碰撞的幾率，但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

第二個(gè)推進(jìn)問(wèn)題解決的人是海森堡。海森堡讀博士的時(shí)候研究的是湍流問(wèn)題，就像平時(shí)看到河水的那種混亂流動(dòng)現(xiàn)象。面對(duì)這種混亂，海森堡有一種天生的物理直覺(jué)，他雖然搞不懂中間過(guò)程，卻敢直接跳過(guò)過(guò)程得出最終答案。后來(lái)居然還被一些數(shù)學(xué)家證明是正確的。

于是，海森堡宣稱電子不只具有能級(jí)，還會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在自身能級(jí)上的每一個(gè)位置，也就是說(shuō)它無(wú)處不在，即“不確定原理”。這就是我們現(xiàn)在的“電子云”概念。但軟綿綿的“云”似乎也很難讓物質(zhì)實(shí)在起來(lái)。

接下來(lái)就該第三個(gè)人上場(chǎng)了，天才泡利。21歲就搞懂了當(dāng)時(shí)沒(méi)多少人能弄懂的相對(duì)論，喜歡與小姐姐們跳舞。別人跳舞都忙著打望，泡利跳舞卻發(fā)現(xiàn)了量子力學(xué)的“不相容原理”。電子就像小姐姐一樣和男生跳舞時(shí)，是不允許其他小姐姐插進(jìn)來(lái)的，一個(gè)男生只能和一個(gè)小姐姐跳舞，一個(gè)氫原子核也只能和一個(gè)電子配對(duì)。所以一片“電子云”里只允許一個(gè)電子存在，不允許第二個(gè)電子的存在。這樣軟綿綿的“云”就瞬間變得堅(jiān)硬了。這樣兩個(gè)原子就勢(shì)必保持一定的距離，我們也不用擔(dān)心水杯會(huì)從桌子上突然掉下去了。

也就是說(shuō)，能級(jí)讓電子有了崗位，不確定讓電子無(wú)處不在，而不相容讓電子變得剛強(qiáng)，綜合在一起，才有了我們可觸碰的物質(zhì)實(shí)在性。

如何從微觀層面理解透明？

上面我們說(shuō)了電子在固定能級(jí)上運(yùn)動(dòng)，不同的原子不同的電子層有不同的能級(jí)，不同的能級(jí)代表不一樣的能量，當(dāng)照射它們的光的能量與之匹配，就會(huì)被電子吸收，這樣的物體就不透明；當(dāng)光的能量與之不匹配，光就會(huì)穿透原子，這樣的物體就透明了。

至于什么叫匹配，什么叫不匹配，這得量子力學(xué)說(shuō)了算，就不展開(kāi)了。

光的能量由頻率決定，頻率越高能量越高，頻率越低能量越低。而我們通常說(shuō)的“透明”只是針對(duì)可見(jiàn)光頻率。我們說(shuō)玻璃透明，實(shí)際上玻璃只是對(duì)可見(jiàn)光（波長(zhǎng)在400～760nm之間）透明，對(duì)紅外線它就不透明。人體看似不透明，但對(duì)短波的X光就是透明的。所以透明只是一個(gè)相對(duì)概念。

大多數(shù)金屬都不透明，且還有所謂的金屬光澤。因?yàn)榻饘僭�子除了自身的結(jié)構(gòu)電子，還有很多到處亂跑的自由電子，這也是它們導(dǎo)電的原因。這些自由電子就像一片電子海洋（plasma），可以有效的反射光。

總之，物體透不透明是電子與光之間的反應(yīng)造成的，受量子力學(xué)限制，與原子空不空沒(méi)多大關(guān)系。而光與所有物質(zhì)相互作用，要么被反射，要么被吸收，要么穿透，各占一定的比率。

總結(jié)

你可以說(shuō)，是量子力學(xué)給了宏觀物質(zhì)的實(shí)在性，給了我們五彩繽紛的世界。

深入探究世界的微觀領(lǐng)域，你會(huì)發(fā)現(xiàn)沒(méi)有量子的不確定性，很難有宏觀世界的確定性。

一顆粒子狀的電子每時(shí)每刻出現(xiàn)在一片云朵里的任何位置，確實(shí)讓人難以理解，但如果你把這個(gè)電子想象成為一種波，或許就好理解一些，這也是我們常說(shuō)的“波粒二象性”，雖然這也肯定不是物質(zhì)的本質(zhì)，不過(guò)目前我們只能這樣描述。

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原子99.99%為空，只是針對(duì)于電子、原子核的體積和原子的整個(gè)體積而言。就像我們的飛機(jī)螺旋槳，大部分地方都是空的，但我們?nèi)绻�把頭伸進(jìn)轉(zhuǎn)折的螺旋槳里面去，絕對(duì)的有去無(wú)回。

同樣的情況也適合原子內(nèi)部。雖然電子的體積很小，但是無(wú)奈電子在原子核外是以電子云的形式快速運(yùn)動(dòng)的。這就類似于飛機(jī)螺旋槳開(kāi)著一樣，光子進(jìn)入原子核內(nèi)部之后勢(shì)必會(huì)碰上電子，能量被電子吸取然后電子躍遷到激發(fā)態(tài)。當(dāng)然，這樣只是個(gè)類比。還有一種解釋就是光子的波長(zhǎng)太長(zhǎng)，比原子大上好幾千倍，所以進(jìn)入不到原子內(nèi)部，只能被外層電子吸收。

另外，物質(zhì)是否透明和物質(zhì)是否會(huì)對(duì)可見(jiàn)光吸收有關(guān)。假如物質(zhì)吸收了可見(jiàn)光，比如紅色的可見(jiàn)光，那么物質(zhì)就會(huì)呈現(xiàn)為綠顏色。假如吸收的藍(lán)光，物質(zhì)就會(huì)呈現(xiàn)黃色。物質(zhì)呈現(xiàn)的顏色和物質(zhì)吸收的光顏色是互補(bǔ)色。黑色物質(zhì)就是什么光都吸收。

至于我們?yōu)楹螘?huì)對(duì)一個(gè)空當(dāng)當(dāng)?shù)脑�子產(chǎn)生觸感，本質(zhì)是自己對(duì)方原子給了我們一個(gè)反力。當(dāng)兩個(gè)原子相互靠近時(shí)，原子之間會(huì)由最開(kāi)始的引力變?yōu)槌饬�，從而產(chǎn)生觸感。

題主其實(shí)問(wèn)了兩個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是何為“透明”，另一個(gè)是何為“感覺(jué)到物體”。

至于原子是否中空，我到不認(rèn)為是重點(diǎn)，況且樓下的大佬們已經(jīng)完美的解釋了，我只補(bǔ)充一點(diǎn)客觀世界的見(jiàn)聞。

原子是中空的嗎？

物體為什么會(huì)透明，我首先得強(qiáng)調(diào)——和原子空不空沒(méi)有關(guān)系，希望題主先記住這一點(diǎn)。透明是一種宏觀的現(xiàn)象，原子中空是微觀的描述，兩者沒(méi)有任何因果聯(lián)系。

至于原子空不空？

我們知道，原子核的大�。�10^(-15)m，原子的半經(jīng)大�。�10^(-10) m，相差5個(gè)數(shù)量級(jí)，單純的體積比較當(dāng)然可以認(rèn)為99.99%為空的不對(duì)！其實(shí)更應(yīng)該是99.999%是空的，才準(zhǔn)確。

但是原子核以及電子絕對(duì)不是一個(gè)經(jīng)典的小圓球�。〔�粒二象性啊，同學(xué)，微觀粒子的表現(xiàn)特性，一切以測(cè)量為基準(zhǔn)啊。

一個(gè)波，它無(wú)論波長(zhǎng)如何，肯定充滿空間啊，所以原子即空也不空。

不過(guò)空不空，也都和透明沒(méi)關(guān)系。

何為透明？

世界上透明的東西很多，比如水和空氣都是透明的，金屬就不透明，石頭也不透明，組成它們的原子都一樣，為何有這些差別呢？原因非常多，關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，非得用一句話說(shuō)清的話——就是光線能透過(guò)物體本身，而沒(méi)有發(fā)生太多的折射和散射，然后反射回眼睛，我們就視此物為透明。反之則是不透明。

例如，一根玻璃棒，當(dāng)插進(jìn)水中的時(shí)候，我們還能看見(jiàn)它，這是由于水和玻璃折射光線的比率不同，因此我們可以看清他們。

物質(zhì)折射光線的角度被稱為——折射率，玻璃和水的折射率不同，所以，即使他們都是透明的，我們依然可以看到水中的玻璃，但是如果同樣是透明的甘油，如果它的折射率與玻璃相當(dāng)?shù)脑挘�玻璃看起�?lái)就像消失了一樣。

一張白紙并不透明，是由于紙由植物纖維素組成的，其中充滿了微小的氣泡，纖維素和空氣有著完全不同的折射率，因此有大量的光線被折射，它們向各個(gè)方向散射開(kāi)去，最終沒(méi)有光線能夠穿透再回到我們的眼中。

如果我們用近似于纖維素折射率的物質(zhì)，來(lái)替代紙張中的空氣，例如異丙醇（或者普通食用油），當(dāng)一張白紙被異丙醇浸透，紙張中原本的小氣泡會(huì)被異丙醇填滿，這時(shí)候光線沒(méi)有發(fā)生太多折射和散射，就能直接穿過(guò)紙張，然后反射回眼睛——這樣白紙就變透明了。

如果我們?cè)偕钊胍稽c(diǎn)來(lái)闡述的話，這事情就得跟量子力學(xué)扯上關(guān)系了。

一個(gè)物體（純物質(zhì)）是否透明，它是由能帶理論決定的。

能帶理論來(lái)源于原子核外電子能量的不連續(xù)性。簡(jiǎn)單的可以這樣認(rèn)為，電子處于不同的臺(tái)階上，臺(tái)階與臺(tái)階之間有個(gè)高度差，我們稱之為帶隙。帶隙可以理解為能量差，通常單位是電子伏(eV)。

物質(zhì)由原子組成，而原子則是由原子核和核外的電子組成。其中原子核所占空間體積很小，大部分空間由電子云占據(jù)。物質(zhì)是否透明取決于光子能否順利通過(guò)不同的“臺(tái)階”，也就是帶隙大小。當(dāng)帶隙小于2.6時(shí)，電子將吸收光子能量并進(jìn)行躍遷，微觀上表現(xiàn)為光子被吸收，宏觀上表現(xiàn)為不透明；帶隙大于2.6時(shí)，由于光子能量不足以讓電子躍遷，所以電子不吸收光子，微觀上表現(xiàn)為光子可以順利通過(guò)，宏觀上表現(xiàn)為透明。

為什么是2.6呢？這就得揭示人眼看見(jiàn)的機(jī)密。人眼要看到光，是由于可見(jiàn)光中光子打到人眼，產(chǎn)生電信號(hào)傳入大腦，經(jīng)過(guò)大腦處理，就看見(jiàn)了光。而正好光子的能量，就約是2.6eV左右。

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，金屬中原子相互連接的大多是金屬鍵，而金屬大多又是周期性晶體結(jié)構(gòu)，故能帶很規(guī)律，帶隙的能量比較固定。最重要的是，大多金屬的帶隙都小于2.6，所以不透明。

何為觸摸

在物理學(xué)中其實(shí)并沒(méi)有沒(méi)有“感覺(jué)到物體”這么一個(gè)說(shuō)法，我們只講物體之間的基本作用關(guān)系，根據(jù)楊振寧先生的標(biāo)準(zhǔn)粒子模型以及愛(ài)因斯坦的相對(duì)論，我們可以總結(jié)出——四個(gè)基本相互作用力：引力，電磁力以及強(qiáng)和弱相互作用。

簡(jiǎn)單地說(shuō)標(biāo)準(zhǔn)模型：費(fèi)米子是組成物質(zhì)的粒子，玻色子負(fù)責(zé)傳遞各種作用力。費(fèi)米子有電子、夸克、中微子等，相當(dāng)于構(gòu)成物質(zhì)的原材料；玻色子有負(fù)責(zé)傳遞電磁力的光子，負(fù)責(zé)傳遞弱核力的W及Z玻色子，負(fù)責(zé)傳遞強(qiáng)核力的8種膠子。這套模型統(tǒng)一了強(qiáng)力、弱力、電磁力，唯獨(dú)缺了引力。上面的大家看看就好，不要深究。我們說(shuō)回點(diǎn)實(shí)際的東西，例如引力的表現(xiàn)。

引力只會(huì)在非常大的尺度上才占主導(dǎo)地位，應(yīng)用環(huán)境通�？梢哉J(rèn)為太陽(yáng)和地球，或者蘋果和地球這種配對(duì)中出現(xiàn)。

強(qiáng)核力和弱核力可以并稱為核力，它們的作用范圍實(shí)際上就原子核般大小的尺度內(nèi)，也是相當(dāng)?shù)母呃�，一般在核輻射或者核聚變等�?chǎng)景，才可能碰到。

現(xiàn)實(shí)生活中，我們能稱之為感覺(jué)的情形，包含視線、嗅覺(jué)、神經(jīng)活動(dòng)、身體化學(xué)反應(yīng)、細(xì)胞間新陳代謝等等可以歸結(jié)為電磁力相互作用。

比如我們的手指觸摸物體，其實(shí)我們從來(lái)沒(méi)有真正接觸到任何一個(gè)物體的原子。皮膚和物體之間在電子層距離上，就將受到靜電排斥力的作用。

簡(jiǎn)單的說(shuō)，物體原子和手指原子的電子云在接近一個(gè)原子的距離上，將開(kāi)始相互排斥，再難寸進(jìn)，在相隔原子大小的距離上停留。此時(shí)的靜電排斥力通過(guò)刺激我們皮膚下的神經(jīng)末梢，讓我們感覺(jué)像是觸摸到了物體。

這一個(gè)原子的距離，大約是多少呢？

蘋果和原子的比例，就像地球和蘋果的比例一樣。

所以牛頓被蘋果砸到，會(huì)不會(huì)別有深意呢，那還真的不好說(shuō)啊。

結(jié)語(yǔ)

啰里啰嗦寫了一大堆，辛苦大家看完。

我是貓先生，感謝閱讀。

如果原子99.99％為空，為什么大部分物體不透明？我們還能感覺(jué)到物體？

新西蘭物理學(xué)家盧瑟福于1909年做了一個(gè)非常著名的實(shí)驗(yàn)－α粒子散射實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的過(guò)程簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是利用α粒子來(lái)連續(xù)轟擊厚度為微米級(jí)別的金箔，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大部分α粒子都能順利通過(guò)，方向并未發(fā)生改變，只有一小部分發(fā)生了偏轉(zhuǎn)角度較大的方向改變，而被反彈回來(lái)的粒子數(shù)量更加少。該實(shí)驗(yàn)否定了原有湯姆遜的“棗糕”原子模型，進(jìn)而確立了原子核式的原子模型，即原子由原子核和核外電子所構(gòu)成，原子核只占據(jù)原子體積的極小一部分，但原子的大部分質(zhì)量和幾乎全部的正電荷都集中在原子核區(qū)域，核外電子和原子核之間擁有較大的空間。

在后來(lái)的研究中，科學(xué)們?cè)诖嘶�礎(chǔ)上又發(fā)現(xiàn)原子核由質(zhì)子和中子所組成的結(jié)論。那么，有朋友不禁要問(wèn)了，既然原子核與電子之間的空間那么大，那么光線就應(yīng)該可以順利通過(guò)，為何大部分的物體在我們看來(lái)并非透明的呢？

根據(jù)近現(xiàn)代科學(xué)研究的成果，人們對(duì)于原子的大小有了一個(gè)基本的形象概念，那就是原子的尺寸很小，其直徑為10^(-10)米級(jí)別，而原子核的尺寸更小，直徑只有10^(-15)米級(jí)別，也就是說(shuō)原子核與整體原子體積相比，差了15個(gè)數(shù)量級(jí)，原子核與原子從尺寸的直觀比較來(lái)看，相當(dāng)于一只螞蟻與一個(gè)體育場(chǎng)的差別，這也使得人們認(rèn)為原子可以進(jìn)行很大程度壓縮的原因。

但是，隨著人類對(duì)微觀世界和觀測(cè)研究的不斷深入，特別是量子力學(xué)的逐步發(fā)展，對(duì)原子特別是核外電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，那就是核外電子的運(yùn)動(dòng)遵循波粒二象性的基本規(guī)律，即核外電子在繞原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)，并不是固定地占據(jù)一個(gè)位置，而是以隨機(jī)的方式分布，它會(huì)以一定的概率從低能級(jí)軌道出發(fā)，盡可能地占據(jù)整個(gè)原子核外空間，形成所謂的“電子云”。

我們知道，一個(gè)物體透不透明，取決于光線是否能順利通過(guò)。而光線作為一種電磁波，其本身并不會(huì)與原子核發(fā)生作用，也不可能穿透原子核，只能與原子核外的電子發(fā)生作用，光線所攜帶的能量會(huì)有一定幾率激發(fā)電子的能級(jí)躍遷，從而能量被電子所吸收。這里就有幾種情況，一種是光線的能量被電子吸收的程度很低，那么大部分光線就會(huì)穿透原子，物體呈現(xiàn)出的就是透明的狀態(tài)；還有一種是光線的能量有一定的比例被電子吸收，穿透原子以后光線的能量衰減地比較嚴(yán)重，但仍有一部分穿透原子，那么物體就會(huì)表現(xiàn)出半透明狀態(tài)；最后一種就是大部分的光線都會(huì)被電子所吸收，表現(xiàn)出來(lái)的就是光線幾乎透不過(guò)原子，那么呈現(xiàn)出來(lái)的就是物體不透明。

由此可以看出，物體透不透明的決定性因素，就是光線能量被電子所吸收的程度。即使常規(guī)狀態(tài)下我們認(rèn)為金屬的光線透過(guò)性很差，但是盧瑟福實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的是微米級(jí)別的金箔，由于物體的厚度極小，光線的能量被電子吸收的效率不是太高，所以大部分光線能夠透過(guò)金箔，我們從外界來(lái)看，金箔就是透明的。相反，如果我們拿常規(guī)狀態(tài)下是透明的物體，比如玻璃，雖然在一定厚度以內(nèi)，光線的透過(guò)性很好，但是我們持續(xù)增加玻璃的厚度，那么玻璃組成物質(zhì)原子中的電子，所吸收光線的總效率就會(huì)明顯增加，所能透過(guò)原子的光子總量也就越來(lái)越少，因此達(dá)到一定的厚度以后，玻璃也會(huì)變得不透明起來(lái)。

下面，再來(lái)看一下我們?yōu)槭裁茨軌蛲ㄟ^(guò)觸碰感覺(jué)到物體。根據(jù)泡利不相容原理，由質(zhì)子、中子和電子等粒子構(gòu)成的物體，不可能占據(jù)同一量子系統(tǒng)中的同一個(gè)量子態(tài)，所以任何物質(zhì)在常規(guī)狀態(tài)下，構(gòu)成它的微觀粒子并不能與另外的粒子發(fā)生位置重疊或者空間的疊加，這就使得物體對(duì)外都表現(xiàn)為占據(jù)一定空間的狀態(tài)。

如果我們用身體觸碰一個(gè)物體，那么勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生一個(gè)對(duì)物體的壓力，物體對(duì)人體也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相互作用力，一開(kāi)始時(shí)這個(gè)力非常小，我們或許感覺(jué)不出來(lái)。當(dāng)隨著我們身體表面繼續(xù)向著物體靠近，一方面根據(jù)物體原子間的結(jié)構(gòu)排列方式不同，也就是“松散”程度的不一樣，外層原子發(fā)生一定形變，與下一層原子間的相互作用力就會(huì)明顯表現(xiàn)出來(lái)，這種反推力固體最大、液體次之、氣體最小，我們的身體所受到的反推力通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)就會(huì)反饋出固、液、氣態(tài)的感覺(jué)。

另一方面，當(dāng)身體表面組織的原子與觸碰物體表面的原子進(jìn)一步接觸，雙方原子的距離較近時(shí)，原子核外的電子之間，由于都具有負(fù)電荷，就會(huì)發(fā)生一定的排斥力，在一定程度上阻止了原子與原子的靠近，所以我們的身體就通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)反饋出受到阻擋，于是出現(xiàn)了觸覺(jué)。因此，我們能夠感受得到物體，并不是說(shuō)我們身體表面的原子與物體表面的原子發(fā)生了碰撞，實(shí)際上距離這個(gè)“目標(biāo)”還相差甚遠(yuǎn)，只是原子核外的電子之間相互排斥的結(jié)果。

答：光在穿過(guò)物體時(shí)，組成物體的原子會(huì)選擇性地吸收光子，絕大部分固體物質(zhì)都會(huì)把可見(jiàn)光吸收掉，所以這些物質(zhì)是不透明的。

原子由原子核與核外電子組成，原子的經(jīng)典直徑為10^-10米數(shù)量級(jí)，原子核的經(jīng)典直徑為10^-14~10^-15米，電子的經(jīng)典直徑為10^-15米；由此可知，在正常情況下，原子核體積占了原子體積的千億分之一不到，原子中99.999999999%的體積是空的。

但是微觀世界的物理定律與宏觀不太一樣，微觀粒子遵循量子力學(xué)的法則，比如在量子力學(xué)中，核外電子是電子云模型，在所處能級(jí)附近發(fā)現(xiàn)電子的概率最大。

隨著原子序數(shù)的增加，原子的核外電子數(shù)量也在增加，核外電子存在很多能級(jí)，不同能級(jí)之間存在能量差：

1、當(dāng)核外電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，核外電子會(huì)釋放光子，光子能量正好等于兩個(gè)能級(jí)之間的能量差。

2、當(dāng)核外電子吸收光子，且光子能量等于兩個(gè)能級(jí)的能量差時(shí)，電子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷。

3、當(dāng)核外電子吸收的光子能量，大于到任何高能級(jí)的能量差時(shí)，核外電子會(huì)完全脫離原子核的束縛成為自由電子，并獲得動(dòng)能。

可見(jiàn)光是電磁波中很小的一個(gè)波段，波長(zhǎng)λ=380nm~780nm，光子頻率ν=c/λ，光子能量E=hν，其中h為普朗克常數(shù)，于是波長(zhǎng)越長(zhǎng)的光子能量越低，波長(zhǎng)越短能量越高。

當(dāng)光子在原子間穿行時(shí)，如果光子能量正好等于某兩個(gè)能級(jí)之間的能量差，那么處于低能級(jí)的核外電子，就有可能把光子吸收掉，于是物質(zhì)會(huì)選擇性地吸收相應(yīng)波長(zhǎng)的光，如果某物質(zhì)對(duì)可見(jiàn)光波段完全吸收，那么我們說(shuō)該物質(zhì)是不透明的。

如果某個(gè)物體對(duì)可見(jiàn)光波段完全不吸收，那么我們說(shuō)該物體是透明的，如果只吸收部分可見(jiàn)光波段，那么該物體表現(xiàn)為透過(guò)某種顏色的光；比如普通玻璃不吸收可見(jiàn)光波段，所以表現(xiàn)出透明，而藍(lán)色玻璃則不吸收藍(lán)光或者吸收少量藍(lán)光。

對(duì)于生活中的絕大部分固體物質(zhì)，其內(nèi)部含有的雜質(zhì)很多，一般對(duì)可見(jiàn)光的吸收很明顯，所以絕大部分物質(zhì)都是不透明的；值得注意的是，“透明”一般針對(duì)物質(zhì)是否對(duì)可見(jiàn)光吸收，比如晶體硅是黑色的，說(shuō)明可見(jiàn)光會(huì)被晶體硅吸收，但是紅外線可以穿過(guò)晶體硅，所以晶體硅對(duì)紅外線來(lái)說(shuō)反而透明。

原子之間以化學(xué)鍵連接，化學(xué)鍵的本質(zhì)是相鄰原子之間的電磁相互作用，原子核帶正電，電子帶負(fù)電，當(dāng)兩個(gè)原子靠得太近時(shí)，原子核之間會(huì)產(chǎn)生排斥力，核外電子云也會(huì)發(fā)生變形，以此排斥相鄰原子進(jìn)入自身內(nèi)部。

組成我們?nèi)梭w的基本物質(zhì)也是原子，我們用手觸摸物體時(shí)，也會(huì)受到組成物體的原子產(chǎn)生的排斥力， 所以哪怕原子內(nèi)部99.999999999%是空的，我們的手也無(wú)法直接穿過(guò)去。

我的內(nèi)容就到這里，喜歡我們文章的讀者朋友，記得點(diǎn)擊關(guān)注我們——艾伯史密斯！

原子內(nèi)部確實(shí)很空曠，打個(gè)比方，如果原子核的大小1米，那么原子核與電子的距離可以達(dá)到100公里遠(yuǎn)，是在是太空曠了！

但這只是經(jīng)典物理對(duì)原子結(jié)構(gòu)的詮釋，這種詮釋是把原子核與電子的位置非常固定的前提下計(jì)算出來(lái)的，如果用經(jīng)典物理來(lái)理解，就會(huì)走進(jìn)死胡同。而如果用量子力學(xué)來(lái)去詮釋，結(jié)果就顯得非常簡(jiǎn)單了。

原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不想我們通常想象的那樣，并不想太陽(yáng)系結(jié)構(gòu)那樣。很多人把原子核比作太陽(yáng)，電子比作地球，電子圍繞著原子核旋轉(zhuǎn)。

實(shí)際上遠(yuǎn)非如此。量子力學(xué)的不確定性決定了電子并非圍繞著原子核旋轉(zhuǎn)，而是非常隨機(jī)地出現(xiàn)在原子核外面，形成“電子云”，我們只能計(jì)算電子在某個(gè)位置存在的概率。并且電子只能出現(xiàn)在特定軌道上，如果有能量的輸入或輸出就會(huì)直接跳躍到其他軌道上。

這種不確定性幾乎讓電子無(wú)處不在，同時(shí)電子之間遵守“不相容原理”，所以我們才能感受到物體的實(shí)在性。

而透明與否與電子的能級(jí)躍遷有關(guān)。當(dāng)電子吸收特定的能量（光），就會(huì)躍遷至更高能級(jí)，如果光的能量與電子躍遷所需的特定能量正好匹配，光就會(huì)被電子吸收，物體就不透明。否則，如果不匹配，光就不會(huì)被吸收，物體就會(huì)表現(xiàn)出透明的特性！

著名物理學(xué)家費(fèi)曼曾說(shuō)如果把人類科學(xué)史壓縮成一句話，那這句話肯定是“世界是由原子組成的”

“原子論”最早由古希臘唯物主義哲學(xué)家德謨克利特的老師留基伯提出，但由于德謨克利特才是將原子論發(fā)揚(yáng)光大的人，所以后人一般都把德謨克利特作為“原子論”的代表人物。“原子論”認(rèn)為世間萬(wàn)物都是由名為“原子”的不可分割粒子組成的，但直到幾千年后物理學(xué)家才弄清原子的奧秘。

一開(kāi)始物理學(xué)家們基于“原子不可分割”提出了“實(shí)心原子模型”，但英國(guó)物理學(xué)家湯姆生在1897年研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了原子內(nèi)部的電子，于是“實(shí)心原子模型”就破產(chǎn)了，取而代之的是湯姆生自己的“葡萄干蛋糕模型”

新的模型認(rèn)為電子是“鑲嵌”在原子表面的微觀粒子，就像葡萄干鑲嵌在蛋糕表面一樣。但湯姆生的高徒盧瑟福在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)α粒子大都毫無(wú)偏折的穿過(guò)了原子，只有一小部分發(fā)生了嚴(yán)重偏折，盧瑟福因此斷定“原子內(nèi)絕大部分都是空的，全部質(zhì)量都集中在中心一點(diǎn)”

盡管后來(lái)的“核外電子模型”故事同樣精彩，但我們此刻只想搞清楚“既然原子內(nèi)部絕大部分都是空的，那么我們?yōu)槭裁催�能站在地上而不是陷進(jìn)去呢？”

原因在于四大基本力中的強(qiáng)力弱力和電磁力，這三種力決定了我們觸碰物體只不過(guò)是，手指外圍電子和物體的外圍電子互相排斥了而已，而如果是微觀粒子的去“觸碰”物體的話“量子隧穿”效應(yīng)甚至能讓微觀粒子穿過(guò)物體，也就是說(shuō)“穿墻”在量子領(lǐng)域是完全可以發(fā)生的。

在原子內(nèi)部空曠的前提下，大部分物質(zhì)之所以不透明則是因?yàn)椤肮饬孔印辈ㄩL(zhǎng)比原子大1000倍，因此光子并不能穿過(guò)任何原子進(jìn)而使得物質(zhì)變得透明。