从尺寸比例来看,原子核的直径极其微小,仅为原子直径的万分之一。若将原子放大至足球场大小,原子核不过如绿豆般微小,而电子更似尘埃,在广阔的空间中运动。

这种巨大的尺寸差异,使得原子内部绝大部分空间处于 “虚空” 状态。
从质量分布角度,原子内部的质量分布也极为不均。
原子核虽然体积微小,却集中了原子 99.96% 的质量,而电子云尽管占据了 99.99% 的空间,其质量却几乎可以忽略不计。

这就好比一座摩天大楼,99.96% 的重量集中在一粒微小的尘埃上,而其余的空间则几乎是空荡荡的。
尽管原子内部大部分是虚空,但电子和原子核的存在使得这个虚空并非真正的 “空无一物”。

电子以概率云的形式存在,它们并非沿着固定的轨道运动,而是在原子核周围的空间中以一定的概率出现。这种概率云的分布,使得电子在原子内部形成了一种动态的电荷屏障,阻止其他物体轻易穿越。
原子核则通过强大的强核力维持着高密度的结构,其密度高达 10¹⁴g/cm³,这意味着在极小的原子核体积内,聚集了巨大的质量。这种高密度结构使得原子核成为原子内部的坚实核心,也是原子稳定性的关键所在。
在自然界中,存在着四种基本相互作用,分别是强相互作用、弱相互作用、电磁力和引力。

其中,电磁力和引力在日常生活中尤为常见,然而它们的强度却有着天壤之别。
从理论计算来看,电磁力的强度远远超过引力。
以两个电子为例,它们之间的电磁力与引力之比约为 10³⁹ 。这意味着,在微观尺度下,电磁力的作用强度是引力的 10³⁹倍,这个数字直观地展现了两者之间巨大的强度差异。
在日常生活中,这种强度差异也有明显的体现。
比如,一块小小的冰箱磁铁,它的质量微不足道,却能轻松地吸在冰箱表面,对抗整个地球对它施加的引力。冰箱磁铁与冰箱之间的吸引力源于电磁力,而地球对磁铁的引力则是万有引力的体现。

在这个简单的场景中,小小的电磁力就能够克服巨大的地球引力,使得磁铁稳稳地吸附在冰箱上,这充分展示了电磁力相对于引力在微观尺度下的强大优势。
而当人体从高楼跳下与地面接触的瞬间,原子层面上的电磁力与引力展开了一场激烈的微观博弈。
人体由无数原子组成,地面同样也是由原子构成。
在接触的瞬间,人体原子外层的电子云与地面原子的电子云相互靠近。由于电子都带有负电荷,根据库仑定律,同种电荷相互排斥,因此这些电子云之间会产生强大的库仑斥力。

这种库仑斥力的大小与电子云之间的距离密切相关。
当人体与地面迅速接近时,电子云之间的距离急剧减小,库仑斥力会呈指数级增长。通过简单的物理计算可以发现,对于一个质量为 70kg 的人体,在自由落体与地面接触的瞬间,这种排斥力的峰值可达数十吨。
与之相比,人体所受到的引力仅仅是由地球质量产生的万有引力,其大小为 mg(m 为人体质量,g 为重力加速度,约为 9.8m/s² ),对于 70kg 的人体,引力大小约为 686N。

在接触瞬间,电磁力产生的排斥力远远超过了引力的作用,这使得人体无法轻易地穿入地面,而是受到强大的反作用力,导致人体受到严重的伤害甚至死亡。