摘要：如果我们把物体放大到极限，会发现物体并没有我们想象中那么“实在”，物体是由原子构成的，而原子又是由原子核与电子构成的。

如果我们把物体放大到极限，会发现物体并没有我们想象中那么“实在”，物体是由原子构成的，而原子又是由原子核与电子构成的。

科学研究表明，原子核与电子的直径比例为1:1000，原子直径大约为10^(-10)米，而原子核直径是10^(-15)米。

由于原子的构成，原子内部有99.999%都是空的。

空这件事虽然看上去很矛盾，但是从物质的微观结构来说，这是一个非常常见的现象。

因为我们从来没有见过空，所以我们认为物体是实实在在的，但是实际上绝大部分物体都是空的。

既然原子内部99.999%都是空洞，那么为什么我们还觉得很多物体是不透明的呢?

光是如何穿透物质的?

光与物质之间发生了什么?

在探索空洞之谜之前，我们先了解一下原子的结构。

原子结构方面最有影响力的发现就是量子力学。

量子力学说，粒子的行为无法变化，并且粒子可能处于多种状态之中，在经过测量之后粒子才会坍缩成一种状态。

电子围绕原子核运动并不是像行星环绕太阳一样时刻保持固定的轨迹，行星所呈现出的行为特征是世界经典物理理论能够解释的。

但是当我们将视角放到微观层面时，“粒子”的概念并不能够完整描述微观粒子的行为特征，于是“波粒二象性”就孕育而生。

波粒二象性是一种说法:

广义上说当我们将微观粒子与宏观经典物理行为进行比较时，并不能发现微观粒子和宏观经典物理之间存在直接关系，那么我们只能通过这种“波粒二象性”来间接解释这个神奇的世界。

当今人们公认的宇宙最基础“构元件”就是“夸克”，它们组成了质子、和中子;再进一步，质子和中子组成了原子核;最后，由电子围绕原子核运动组成了原子。

以上这些成分在排布上可以看作一种非常虚无缥缈感觉的“云雾”，我们为了便于理解，就将这种“云雾”取名为“电子云”。

电子云有两个重要特性:

可观测不会干扰。

可观测是说我们可以通过各种探测手段观察电子云分布形态，而不至于对其产生影响，不会出现观察现象导致其本身改变的情况。

这是因为电子云处于激发态是某种不稳定状态，当它发生坍缩时就会释放出一部分能量来进行物质转化，从而实现测量。

因此电子云允许我们仅仅是通过观察就能获得该微观粒子的局部状态，而不会影响它。

云雾虚无缥缈，但是它所包含的信息量极其巨大，因此对它进行观察和研究将是人们探索宇宙奥秘的重要途径。

是什么影响了透明度?

显然光是非常重要因素。

光是什么?

光是电磁波，我们从宏观层面来看，我们可以将光分为两类:

可见光和不可见光。

可见光范围是400nm-700nm，因此其中的一种可能性是，当光同时具有粒子的属性的时候，这个颗粒是不是能被吸收就是测试透明度的重要因素。

光与物质之间还涉及另一种经典物理模型:

能级跃迁。

能级跃迁是一种量化现象，描述的是自然界中一些量值变化较大的过程，例如化学反应、气相与液相之间转变等。

在量子力学中，能级跃迁是一种特别重要现象:

因此可见光波长范围内的光波中，当它们的波长正好与该粒子的内部激发态所对应的辐射位移一致时，该粒子就会吸收这些光波，从而实现透明度变化。

透明度还有一个很重要因素就是均匀性。

均匀性影响着光在物体内部的散射特性，当物体均匀的时候，光波在纹理均匀的物体内部不会发生散射，因此还会保持透明性。

当物体内部的颗粒结构杂乱的时候，光在传播过程中就会在结构之间产生散射，因此不透明效果就会出现。

均匀性影响透明并不是没有例外，有一些非晶态材料同样具有很强透明效果，这些材料是由具有极高规则性的原子间结构形成，这种高度规则导致当光在其内部经过时不会遇到颗粒散射，从而保持通透性。

实验性质决定了很多材料的利用价值，因此我们要借此发现机会新材料，为人类做出更大贡献!

另外还有一点关于均匀性对透明度的影响，那就是还有一种材料就是固体泡沫，由于其内部存在着大量气泡，这些气泡导致身边极大的均匀性，因此可以有效避免光的散射从而保持透明效果。

总之，原子内部巨大的空洞其实没有那么显著影响我们在宏观层面的感觉，因为微观世界效果更显著的是原子的表面结构，它们对外部信息包络体产生直接作用，从而影响到人类和大部分生命体肉眼所能感知到光结合产生的颜色。

但是空洞还是可能为人类提供无限可能空间，例如做轻质或者强韧新材料!

如果还有其他问题欢迎留言小编，我们一起探索宇宙之美。

来源：有趣的城市