原子核和电子之间是真空吗？真空未必真空，它充满了反物质

学过中学物理的读者一定知道原子模型的发展历史。在一百多年前，大部分的科学家认为原子是由原子核和核外电子构成的。原子核的质量越大，其外围就会笼络越多的电子。可是当时的科学家却认为，电子绕原子核的运动就像是行星绕恒星那样规矩。这种观点认为，原子核和电子之间有很大的真空。有人计算过，如果原子核直径是1米，那么电子大约就在原子核100公里开外的位置上运动。形象地比喻，原子核如果是一个在北京的成年人，那么远在天津就有一群小屁孩围绕着他在运动着。原子核和电子之间就留下来了巨大的真空带。

按照100年前科学家的理解，电子绕原子核是规律地做着圆周运动，这样才符合牛顿力学。但是科学家随后还发现，电子会发出电磁波，也就意味着电子在不断辐射着能量。如果电子规律地绕原子核做圆周运动，那么就不可能既辐射了能量还不改变其运动轨道。按道理来说，电子辐射了越多的能量，电子轨道就越靠近原子核，直到落到原子核上，但是事实并不是这样。这个问题困扰了科学家几十年，直到20世纪初，量子力学的建立才解决了这个问题。

量子力学认为，电子绕原子核运动并不是那么规律，它们是分立的发射出一份份不连续的能量，从而改变了能级。电子在原子核外的运动没有确定的规律，原子此刻在A位置，下刻就不知道在哪了。理论上，电子可以出现在空间中的任何一个位置，所以量子力学只能用概率描述电子出现在某一点的几率。

那么我现在再问你，真空还存在吗？原子核和电子之间确实存在很大的空间，这种空间在一般人看来就是真空。但是电子诡异的运动，使其真空中随时有可能再次出现电子。也就是说，谁都不知道真空中在哪一个时刻会蹦出来一个电子，那么这还是真空吗？

其实科学家还认为，所谓的真空未必真的空无。真空只是物质间的和谐状态而已。我们都知道，原子核之所以带正电是由于质子带正电，核外电子同时带负电，而这些粒子都有它们的相反状态，这也就是反物质。自然界中正常物质的电子只会带负电，如果有一个带正电的电子，那么这个正电子就是电子的反物质。质子带正电，所以质子的反物质就是负质子。当正常物质和它们的反物质相遇时，大家都会湮灭掉，从而在空间中消失，也就是变成了真空。所以真空也是正常物质和反物质一种和谐状态，它们相遇就会湮灭。同样地，在真空中也可以激发出正常物质和反物质。

说到这里，你或许也就明白了，真空未必是真的空！现在有科学家认为，宇宙大爆炸以前之所以没有物质，是因为正常物质和反物质全部湮灭了。由于某种原因打破了这种平衡，正反物质才被释放出来了，于是就有了宇宙大爆炸！但是科学家认为既然宇宙早期正反物质总量可能相等，为什么现在的宇宙却是由正常物质主宰着，反物质都去哪了？其实这个问题也是现代物理学的一个难题！