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原子内部是空的，如果把原子内部填满，地球能有多大？为何？

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发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：

原子内部是空的，如果把原子内部填满，地球能有多大？为何？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

在过去的很长一段时间里，人们都认为原子是构成物质的最小单元，它不可分割，并且是实心的。直到19世纪初，英国著名物理学家欧内斯特.卢瑟福（Ernest.Rutherford）才使人们彻底地改变了这一认知，他通过著名的“α粒子散射实验”清楚地告诉了我们，原子其实是空心的。


在接下来的研究工作中，科学家又进一步发现，原子的内部不但是空的，而且还空得离谱，甚至可以说原子内99.9999%以上都是空的。为了帮助大家了解原子内的空旷程度，我们可以拿氢原子来举例说明。

氢原子是宇宙中最简单的原子，原子半径约为0.037纳米（3.7 x 10^-9 厘米），它的原子核只有一个质子，半径大约为 8.4 x 10^-14 厘米，可以看到，氢原子的半径大约是其原子核半径的4.4万倍。

这是什么概念呢？这样讲吧，假如把氢原子放大到鸟巢那么大，那么它的原子核就是一个半径大约0.4厘米的小不点，其体积比一只普通的蚂蚁还要小一些。

除了原子核以外，氢原子还有一个电子。关于电子的大小，由于观测水平的限制，目前我们还不能得到准确的数据，在相关理论中，电子普遍被认为是一个没有体积的“点粒子”，而在相关实验中，科学家得出的结论是，电子的半径是不大于10^-16厘米的。

因此我们可以认为，电子的体积应该是远远小于原子核的，如果把原子核比作蚂蚁，那么电子很可能只有一粒尘埃那么大。想象一下，在一个鸟巢那么大的空间里，除了在它的中心有一只蚂蚁之外，就只有一粒尘埃在这个巨大的空间里随机出现了，原子的空旷程度可想而知。

一个有意思的问题是，地球也是由数量众多的原子构成，既然原子内部是空的，如果把原子内部填满，地球能有多大？

这个问题看上去比较复杂，但实际上我们可以找到一个相对简单的计算方法。在宇宙中，当一颗恒星耗尽了自己的“燃料”之后，就会在自身引力的作用下向内坍塌，在这个过程中，如果这颗恒星的质量足够大，其自身的重力就会将其核心的原子全部压碎，并最终形成一种密度极高的天体——中子星。

在中子星内，所有的质子、中子和电子都被挤压在一起（质子和电子一起形成了中子），显而易见的，这就是我们想要的效果（把原子内部填满）。因此我们只需要计算出当地球压缩成中子星密度时的体积，就可以得到这个问题的答案了。

接下来的事情就很简单了，根据公式“体积等于质量除以密度”，将地球的质量（5.965 x 10^27）克，以及中子星的密度（这里取中子星的理论最高密度 2 x 10^15 克/立方厘米）代入公式，经过计算后我们得出，假如去掉地球所有原子内部的空间，地球的体积大约为 2.98 x 10^12 立方厘米。

这个数字可能还不太直观，我们再将其换算一下：假如地球在这种状态下是一个球体，那么它的半径仅仅只有大约89米。（注：为了简单直观，本文引用的数据仅为近似值）

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回答于 2019-09-11 08:43:50

无穷小，或者说奇点。首先要搞清楚用什么填，可能有人说用原子核，那么，原子核就是实心的吗？也不是。实际上原子核的内部以及原子核内部的夸子级，其内部结构中绝大部分还是空间，不然的话就违背了辩证唯物主义的运动原理。原子核内部的质子中子，我们是看不到的，用仪器也看不到，夸子及胶子，只是根据质子中子的一些性质，对其内部结构的一种推断，夸子可能有实体对应，但是胶子只能代表实体间的一种结合力——强作用力。质子中子内部具体的运动形式我们无法知道，但是按照辩证唯物主义的运动原理，其质子中子以及下一级的夸子的内部必定存在着运动，因为运动是物质能够存在的前提。那么，夸子的下一级物质实体是什么？我们更无法去考证，有科学家提出了超弦理论，认为一切物质、微观粒子都是由超弦的不同组合所形成的，那么，超弦是按照自身的能量在空间不停地蠕动的，说明超弦内部还是有结构的，而结构是物质在空间中的不同排列的结果，有内部结构，有内部空间，说明超弦也不是脱离空间的真正实体。没有真正的实体，用带有空间的实体去填空间，是填不满的，仍然内部会存在着空间的。（首）

回答于 2019-09-11 08:43:50

这么来说吧，一般一般原子的直径数量级在10^-10m，而原子核的直径数量级在10^-15m，原子核外是围绕着原子核做高速运转的电子，而电子相对于原子核而言是很小的。

电子的直径数量级在10^-22m，可见在一个原子中，电子的体积是可以忽略不计的，而原子核的体积是电子体积的上百万倍，不过呢，原子核在整个原子面前还是显得很小的，毕竟原子的直径是原子核直径的1万倍。1万倍是一个什么概念呢？就这么来说吧，假设原子为一个直径为1米的球体，那么原子核的直径就是0.01mm，连一粒灰尘都比不上。

如果原子有地球这么大的话，地球的直径大约为1.2万千米，那么原子核的直径是一个120米的球体，实在是很微不足道吧。所以说啊，原子的内部空间是很广阔的，原子在原子核的中是很孤零零的存在，按道理说，这么大的空间，应该可以塞得下更多的原子，可是实际上原子核都是带正电荷的，原子核与原子核之间又是排斥的，所以这才导致了原子内部如此空旷。

有人说，如果原子的内部空间可以被填满的话，那么地球能有多大呢？我们都知道，物质是由原子组成的，原子的内部是有很多的空隙的，那么如果我们能够想办法将原子的内部空间都给填满的话，地球的体积就会变小很多。那么地球的到底会变得多么小呢？先简单计算一下，就假设原子核的直径是原子直径的万分之一，那么原子核的体积就是原子体积的亿分之一了。所以如果原子空间全部被填满的话，地球的直径会变得只有120米，当然了。这只是粗略的计算罢了，实际上每个原子的体积都是不一样的。

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