精密的儀器下，科學家看到了一個原子， 它的直徑是10^-10米，這就相當于太陽系和宇宙有多大，原子就有多小。

它內部的原子核，直徑是10^-15米，原子核與原子整體之間，這片空曠的區域便是電子的天下。

但電子并非完全鋪滿這片區域的， 而且原子核的質量占整個原子的99%以上，這都可以理解成，原子核之外的那個世界是空曠無比的，只不過肉眼看不到罷了。

那麼，能否這樣去理解，原子構成的世間萬物其實都是空的呢？

原子的空和不空

世間萬物包括人體，都是由一個個的原子構成的。如果說原子的內部是空的，是不是說組成人體的我們，其實也是空的。

這樣去理解不能說是錯誤的，但實際上有些概念卻已經混淆了。

就像一堆蓬松的棉花和一塊石頭，兩者質量相同，在視野范圍內，棉花如果沒有被壓縮，它的體積看起來更大。

可以這樣去理解，棉花和石頭的密度差異，讓前者看起來內部是「空」的。

將這一場景切換到原子的內部，它的空曠似乎也如同棉絮之間的縫隙一樣，也是空曠的。

而且也是因為這種「空」，才能讓比電子更小的中微子穿透一切。

肉眼可見的范圍內，不管是空氣還是別的什麼物質，都不能穿透人的身體。但是在肉眼看不見的地方，中微子卻在源源不斷穿透一切。

這種來自宇宙深處的微小粒子，能輕松把地球上的一切都穿透，甚至連地球本身都能穿透。

如果將你的視野縮小到中微子一樣的視野，人的身體包括地球上的山川水流等事物，都是有著巨大的空隙可供自己穿越。

從中微子的視野去看，人和一切都是空的。進一步去思考的話，你會察覺到中微子視野下的一切，難以看到物體的全貌。

就像一個中微子穿透面前的水杯，它的眼里看不到水杯的全貌，看到的只是原子內部的空隙。至于在中微子視野之外的世界又是什麼樣子，我們就只有想象了。

正因為如此，腦洞大開的人才覺得，宇宙很大其實也很小，它可能小到就像一個原子，原子核和原子內部之間的空曠區域，就是天體和各個星系。

電影《黑衣人》里，銀河系就掛在了一只貓的脖子上，其探討的實際上也是類似的問題。

但就像上面所說的，像這樣去理解原子內部的空曠，實際上在概念上就錯了。

至于為什麼是錯的？咱們接著往下聊。

原子的結構和大小

很多人會覺得，原子這個詞匯是現代科學進步后才發明的，實際上它在數千年前就有了。

德謨克里特，生活在公元前3世紀的古希臘人，他就提出原子是最小的微粒，是構成萬物的基礎，而且原子是不可以分割的。「原子」的意思在希臘語中就是不可分割的意思。

我國古代的惠施，也說過 「至小無內，謂之小一」。老子說道生一，一生二，二生三，這些都能說明，古人雖然沒有儀器看到原子，但對物質的組成理解跟現代人是一樣的。

但也有不同的看法，比如亞里士多德，他就認為物質的組成是連續的，而不可能是一粒粒的東西組合在一起。

在西方，由于亞里士多德在后世學界成了絕對的權威，所以相當長的時間里，沒有誰能去挑戰他提出的理論。我國古代自春秋戰國以后，也沒有系統研究過物質和世界的組成。

所以此后的數千年，東西方的學者再沒有認真去思考過這個問題，更沒有誰再去提起過原子了。

直到近代社會開啟，西方的科學家才再次思考構成物質的基礎是什麼。比如羅蒙諾索夫，18世紀就提出一個觀點，物體是微粒組成的，物體的性質取決于微粒的性質。

再之后，道爾頓把幾千年前的原子學說再次搬了出來，在一系列的實驗和研究之后，道爾頓相信物質就是由一定質量的原子構成的。

雖然近現代科學家開始重新研究原子，但由于之前人類沒有精密的觀測儀器，還無法看到原子的真身。

直到儀器越發精密后，科學家不但看到了原子，而且還發現那是一個相當空曠的世界。就是說， 在宇宙空間的無限大另一端，原子的世界往無限小的方向去了。

這便是巨觀世界和圍觀時間的差異。簡單去理解，目力所及之處都是巨觀世界，肉眼不可見的則是微觀世界。

但正如有些科學家所指出的那樣，大眾理解的微觀世界，僅僅是肉眼不可見的這一層概念。還有一層微觀，尺度不但更小， 在物理和化學的層面，它所表現出來的特性，跟肉眼可見生物意義上的微觀也有差異。

上面所說的原子內部的空，實際上就是從生物學的可見與不可見的概念去理解的。而如果將這一問題放到物理和化學的領域，空與不空，就又是另外一種概念了。

所以說，如果從生物學的角度去理解原子內部的空，很多概念就和物理以及化學層面表現出來的特性不一樣了。

就像一個杯子，你肉眼看到它是空的，但是它的內部其實充滿了肉眼不可見的空氣。放到更小尺度下，還有更多的基本粒子在杯子里運動。

所以從這個角度去看，你說杯子里是空還是不空呢？也因此，空和不空的背后，從不同的學科概念去看，就會呈現出不一樣的結果。

回到原子的問題上來，以肉眼的尺度去衡量，它的空曠組成了一個看不見的世界。但從物理和化學的角度去分析， 所謂的空曠又成了一個偽概念。畢竟，構成原子結構的內部，其中的電子和原子核，又表現出了很多其他性質。

微觀和巨觀之間

你在切菜，一刀下去切斷的不僅僅是蔬菜本身，而且還切到了數量龐大的原子。

有人在這個問題上，又會犯一種明顯的錯誤，即一刀切下去，會不會正好把一個原子切成兩半？

如果這樣去理解的話，其實是忘記了原子是非常小的結構。 菜刀的刀刃在肉眼里是微細鋒利的，可在一個原子的視野里，刀刃的寬度，可能比一個地球還要大。

在這種情況下， 接觸到刀刃區域的原子，實際上只能被刀刃擠壓，而不會被劈成兩半。

原子有多小呢？ 以一根頭髮絲為例，頭髮絲的橫切面我們肉眼幾乎不可見。然而就是在這不可見的區域內，可以排列50萬個原子。

假設現在一個原子突然變成了玻璃球般大小，那麼按照比例，一個人的拳頭就變成一個地球般大小了。

大小之間的差異，實際上正是微觀世界和巨觀世界的差異體現。

數千年來，包括現在不借助儀器的情況下，我們能看到的永遠是一個巨觀世界。 所有的知識結構，包括對世界的理解，都建立在肉眼可見的范圍內。

然而隨著對微觀世界的越發深入了解，科學家突然發現微觀世界不但同樣廣闊，而且和巨觀世界對比起來，還是一個不確定態結果。

很多巨觀世界的知識理論，放到微觀世界里就不行了。這種巨觀和微觀上的差異，已經困擾了科學界一個多世紀。

雖然目前圍繞微觀世界，科學界也逐步構筑起了一些理論，但目前人類對微觀世界的認知，還僅僅是一點皮毛。除了科學之外，巨觀和微觀的差異，也影響著人類整體的思辨和認知。

給原子拍照

很長一段時間里，人類也僅僅是對原子進行觀察和研究，并沒有為其拍過照片，尤其是內部結構的照片。

因為原子的內部放在巨觀的視野里是微小和脆弱的，要給它拍照幾乎是不可能的。

直到2013年，科學家才利用氫原子，拍攝了原子的內部結構照片。利用激光和顯微鏡，在放大兩萬倍的特殊鏡頭下，科學家對其進行了拍攝。

通過給原子的內部拍照，進一步證實了原子的內部其實并不是空曠的。其內部的微粒密度，也存在很大的差異。

這些微粒在電子的擾動下，也在不停做著運動。所以說在肉眼不可見的地方，確實也是一個更加奇妙的世界。

結語

原子組成了巨觀世界，而一個原子本身又屬于微觀世界。微觀和巨觀之間，肉眼的標準僅僅是可見與不可見，而物理性質上的特性，又會呈現出別的變化。

你看不見的原子，又有著各自的運動和特性，可尤其組成的一個水杯，或者是其他物質，肉眼狀態下又或許是靜置的。

這種差異體現在世間萬物的方方面面，科學家想要了解其中的內在，而在概念和認知層面，人類似乎又早早認識到了這種差異。

只是我們看不到它的變化，只能依靠想象，去認識那無窮小的世界。 在小到一定程度后，似乎又跟無窮大的宇宙，完美融合在了一起。

參考資料：

《物質的構成——原子學說》 中國科學院 2010年9月9日
《世界首張原子內部結構圖亮相 顛覆傳統觀念》 科學網 2013年5月29日

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