原子核和電子之間是真空嗎？真空未必真空，它充滿了反物質

學過中學物理的讀者一定知道原子模型的發展歷史。在一百多年前，大部分的科學家認為原子是由原子核和核外電子構成的。原子核的質量越大，其外圍就會籠絡越多的電子。可是當時的科學家卻認為，電子繞原子核的運動就像是行星繞恆星那樣規矩。這種觀點認為，原子核和電子之間有很大的真空。有人計算過，如果原子核直徑是1米，那麼電子大約就在原子核100公里開外的位置上運動。形象地比喻，原子核如果是一個在北京的成年人，那麼遠在天津就有一群小屁孩圍繞著他在運動著。原子核和電子之間就留下來了巨大的真空帶。

按照100年前科學家的理解，電子繞原子核是規律地做著圓周運動，這樣才符合牛頓力學。但是科學家隨後還發現，電子會發出電磁波，也就意味著電子在不斷輻射著能量。如果電子規律地繞原子核做圓周運動，那麼就不可能既輻射了能量還不改變其運動軌道。按道理來說，電子輻射了越多的能量，電子軌道就越靠近原子核，直到落到原子核上，但是事實並不是這樣。這個問題困擾了科學家幾十年，直到20世紀初，量子力學的建立才解決了這個問題。

量子力學認為，電子繞原子核運動並不是那麼規律，它們是分立的發射出一份份不連續的能量，從而改變了能級。電子在原子核外的運動沒有確定的規律，原子此刻在A位置，下刻就不知道在哪了。理論上，電子可以出現在空間中的任何一個位置，所以量子力學只能用概率描述電子出現在某一點的幾率。

那麼我現在再問你，真空還存在嗎？原子核和電子之間確實存在很大的空間，這種空間在一般人看來就是真空。但是電子詭異的運動，使其真空中隨時有可能再次出現電子。也就是說，誰都不知道真空中在哪一個時刻會蹦出來一個電子，那麼這還是真空嗎？

其實科學家還認為，所謂的真空未必真的空無。真空只是物質間的和諧狀態而已。我們都知道，原子核之所以帶正電是由於質子帶正電，核外電子同時帶負電，而這些粒子都有它們的相反狀態，這也就是反物質。自然界中正常物質的電子只會帶負電，如果有一個帶正電的電子，那麼這個正電子就是電子的反物質。質子帶正電，所以質子的反物質就是負質子。當正常物質和它們的反物質相遇時，大家都會湮滅掉，從而在空間中消失，也就是變成了真空。所以真空也是正常物質和反物質一種和諧狀態，它們相遇就會湮滅。同樣地，在真空中也可以激發出正常物質和反物質。

說到這裡，你或許也就明白了，真空未必是真的空！現在有科學家認為，宇宙大爆炸以前之所以沒有物質，是因為正常物質和反物質全部湮滅了。由於某種原因打破了這種平衡，正反物質才被釋放出來了，於是就有了宇宙大爆炸！但是科學家認為既然宇宙早期正反物質總量可能相等，為什麼現在的宇宙卻是由正常物質主宰著，反物質都去哪了？其實這個問題也是現代物理學的一個難題！

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