深度长文：原子里几乎全是空的，为什么光却穿不过一堵墙？
本篇体育资讯由云顶国际整理：
先把问题反过来问。
你现在转头看一眼窗户，玻璃后面的楼、树、云，清清楚楚。
再看一眼旁边的墙，白花花一片，什么都看不见。
奇怪的不是墙，是玻璃。
真的，你想想，玻璃和墙里面的东西，都是原子；
原子按教科书的说法，内部空旷得离谱。
要是把原子放大到体育场那么大，原子核就是中间的一颗豆子，电子是看台上若隐若现的几粒灰尘，剩下的地方全是"空"的。
那光凭什么过不去？
再往深里问一句，光凭什么能过去？
我们从小到大听到的问法都是"原子这么空，为什么物质不透明"，其实这个问法把两件事都搞错了。
第一，原子根本不是那个样子；
第二，透不透明，跟空不空一点关系都没有。
这篇就聊聊，光到底栽在谁手里。
那个"体育场里的豆子"的图，来自一百多年前卢瑟福的实验。
他让人用粒子轰金箔，发现绝大多数粒子直接穿过去了，极少数被狠狠弹回来，于是推断出原子中间有个很小很硬的核。
实验没问题，问题出在后来的示意图上。
图上总喜欢画一个小圆点核，几个电子绕着它画圈圈，像行星绕太阳。
这个模型害了不少人，它暗示电子是个小球，有自己的位置，在轨道上跑，轨道之外就是空的。
真不是这样。
电子没有轨道，也没有一个确定的位置。
你只能说它在原子核周围某些地方出现的概率大，某些地方概率小，把这些概率画成一团雾，就是"电子云"。
注意，云不是"电子跑得太快糊成了一片"，而是电子本来就是这个样子，它没有一个更具体的轮廓等着你去看。
光子也一样。
别把它想成一颗飞过去的小珠子，它是电磁场的一小团激发，或者说，是一小段电磁波。
所以"原子内部空不空"这个问题，在微观尺度上根本不成立。
那里没有"东西"和"空地"的分别，只有场。
场强的地方你说"有粒子"，场弱的地方你说"空"，可场铺满了整个空间，没有真正的真空地带。
电子场和电磁场为什么会扯上关系？
量子电动力学管的就是这事，英文缩写 QED，听着很唬人。
它说这两个场在最底层是耦合在一起的，说白了，天生牵着手，一个动了，另一个不可能没感觉。
那光走进原子，到底会发生什么？
光，本质上是一个来回振荡的电磁场，一秒钟振荡好几百万亿次。
原子里的电子带负电，被这个电场一拽，就会跟着晃。
就像推一个秋千。
秋千有自己的节奏，你顺着它的劲儿推，它就越荡越高；
你乱推，频率对不上，推十下还不如人家推一下，秋千基本不理你。
原子就是一大堆秋千。
电子被束缚在原子核周围，能待的能量状态是一格一格的，物理学叫"能级"。
电子想从低的一格跳到高的一格，必须拿到一份不多不少、刚好等于两格之差的能量。
这份能量光可以给，但得凑得准。
光子的能量由频率决定，频率越高，能量越大。
红光的光子劲儿小，蓝光的光子劲儿大。
一个光子撞进原子，能量刚好等于某个能级差，电子就一口把它吃掉，跳上去，这叫共振吸收；
对不上，原子就摆摆手，光子该干嘛干嘛去。
物理学家算这种"吃掉"的概率，有个名字特别唬人的公式，叫费米黄金定则。
名字听着像刻在石板上的真理，其实它干的事就一件：告诉你单位时间里电子被踹上高能级的概率有多大。
公式里藏着两个关键。
一个是"这一下配合得默不默契"，专业名叫矩阵元，你可以理解成秋千的绳子顺不顺手。
另一个更要命，叫"末态密度"，意思是电子跳上去之后，有没有地方落脚。
能量刚好对上，上面密密麻麻全是可以待的位置，吸收概率就疯涨；
能量对不上，上面一个坑都没有，概率直接归零。
简单到近乎废话：得有坑，还得跳得上去。
核物理学家有个偷懒的办法，把这些概率打包成一个词：截面。
什么意思呢？
你别管原子实际多大，就看它对某种光表现出来的"有效大小"。
光被吃掉的概率高，就当这个原子在这种光面前特别大；
概率低，就当它特别小。
这个大小能差多少？
离谱。
共振的时候，哪怕电子和光的配合本身很弱，经过共振一放大，吸收速率能涨好几个数量级，实验上常见的是百万倍。
你没看错，同一个原子，在对胃口的光面前，"体型"能膨胀一百万倍；
在不对胃口的光面前，它小得像一粒灰尘，光几乎感觉不到它的存在。
所以"原子那么小、那么空，怎么挡得住光"，挡光的从来不是它的个头，是它跟光之间那点电磁作用。
对不上频率，它就是透明的；
对上了，它比一堵墙还狠。
顺便说一句，对不上频率不代表光完全没反应。
电子虽然没被拽到高能级，但还是会被晃得轻轻一抖，这一抖会让光的速度慢下来，这就是折射。
玻璃里的光比真空里慢，就是这么来的。
透明的东西照样能弯光、反光，"透明"和"完全不搭理"是两码事。
到这里说的都是单个原子。
单个原子的口味非常刁，只吃几个固定频率的光，其他的一概不碰。
太阳就是个好例子。
当年科学家拿三棱镜拆太阳光，拆出一道彩虹，彩虹里夹着一条条细细的黑线，好像某些颜色被谁吃掉了。
氦这种元素，就是 1868 年先在太阳的光谱里发现的，过了二十多年才在地球上找到，它的名字 Helium，来自希腊语里的"
更多体育热点，关注云顶国际。
