原子空是基于粒子模型的結(jié)論，以波或者能量的角度來看，原子并不空。透明也是一個相對概念，重點是物質(zhì)能透過那種頻率的電磁波。

如何理解原子的空？

第一個發(fā)現(xiàn)原子很空的人叫盧瑟福。1911年，他做了一個“α粒子散射實驗”，就是用α射線轟擊一片薄金箔。他發(fā)現(xiàn)大多數(shù)α粒子都能直接穿透金箔，但少數(shù)α粒子會發(fā)生較大的散射，大約1/8000的α粒子偏轉(zhuǎn)角大于90°，甚至有達(dá)到150°的大角散射。

由此，盧瑟福發(fā)現(xiàn)了原子很空，且擁有一個核心。根據(jù)大角散射的數(shù)據(jù)，盧瑟福得到了原子核的半徑上限為10^-14立方米，于是提出了我們小學(xué)課本中的原子行星模型。

然后盧瑟福樂此不疲地繼續(xù)玩著轟擊原子核的實驗，8年后，盧瑟福在轟擊氮核的過程中，有幸打出了一種更小的粒子，并測定了它的電荷與質(zhì)量，這就是質(zhì)子。

這大概就是我們現(xiàn)在對原子基礎(chǔ)認(rèn)知的由來，但原子到底有多空？

以一個最簡單的氫原子為例，如果把原子核放大到1米，那原子核與電子之間的距離可達(dá)100公里。這確實是相當(dāng)相當(dāng)空曠。如果這樣兩個原子相撞，你完全可以認(rèn)為它們會相互穿過彼此。然而這明細(xì)與事實不符。

原子很空，但物質(zhì)為何很實在？

如果以經(jīng)典物理學(xué)理論來回答這個問題，可以說是無解的，但量子力學(xué)成功的解釋了這一切。

第一個回答這個問題的人是玻爾，他也算盧瑟福的學(xué)生，繼承并發(fā)展了盧瑟福的原子模型，提出了“能級”概念，即電子有固定的軌道，電子在不同的能級軌道之間不連續(xù)的躍遷。也就是說，電子只能在固定的軌道上奔跑，加大了兩個原子的核外電子碰撞的幾率，但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

第二個推進(jìn)問題解決的人是海森堡。海森堡讀博士的時候研究的是湍流問題，就像平時看到河水的那種混亂流動現(xiàn)象。面對這種混亂，海森堡有一種天生的物理直覺，他雖然搞不懂中間過程，卻敢直接跳過過程得出最終答案。后來居然還被一些數(shù)學(xué)家證明是正確的。

于是，海森堡宣稱電子不只具有能級，還會同時出現(xiàn)在自身能級上的每一個位置，也就是說它無處不在，即“不確定原理”。這就是我們現(xiàn)在的“電子云”概念。但軟綿綿的“云”似乎也很難讓物質(zhì)實在起來。

接下來就該第三個人上場了，天才泡利。21歲就搞懂了當(dāng)時沒多少人能弄懂的相對論，喜歡與小姐姐們跳舞。別人跳舞都忙著打望，泡利跳舞卻發(fā)現(xiàn)了量子力學(xué)的“不相容原理”。電子就像小姐姐一樣和男生跳舞時，是不允許其他小姐姐插進(jìn)來的，一個男生只能和一個小姐姐跳舞，一個氫原子核也只能和一個電子配對。所以一片“電子云”里只允許一個電子存在，不允許第二個電子的存在。這樣軟綿綿的“云”就瞬間變得堅硬了。這樣兩個原子就勢必保持一定的距離，我們也不用擔(dān)心水杯會從桌子上突然掉下去了。

也就是說，能級讓電子有了崗位，不確定讓電子無處不在，而不相容讓電子變得剛強(qiáng)，綜合在一起，才有了我們可觸碰的物質(zhì)實在性。

如何從微觀層面理解透明？

上面我們說了電子在固定能級上運(yùn)動，不同的原子不同的電子層有不同的能級，不同的能級代表不一樣的能量，當(dāng)照射它們的光的能量與之匹配，就會被電子吸收，這樣的物體就不透明；當(dāng)光的能量與之不匹配，光就會穿透原子，這樣的物體就透明了。

至于什么叫匹配，什么叫不匹配，這得量子力學(xué)說了算，就不展開了。

光的能量由頻率決定，頻率越高能量越高，頻率越低能量越低。而我們通常說的“透明”只是針對可見光頻率。我們說玻璃透明，實際上玻璃只是對可見光（波長在400～760nm之間）透明，對紅外線它就不透明。人體看似不透明，但對短波的X光就是透明的。所以透明只是一個相對概念。

大多數(shù)金屬都不透明，且還有所謂的金屬光澤。因為金屬原子除了自身的結(jié)構(gòu)電子，還有很多到處亂跑的自由電子，這也是它們導(dǎo)電的原因。這些自由電子就像一片電子海洋（plasma），可以有效的反射光。

總之，物體透不透明是電子與光之間的反應(yīng)造成的，受量子力學(xué)限制，與原子空不空沒多大關(guān)系。而光與所有物質(zhì)相互作用，要么被反射，要么被吸收，要么穿透，各占一定的比率。

總結(jié)

你可以說，是量子力學(xué)給了宏觀物質(zhì)的實在性，給了我們五彩繽紛的世界。

深入探究世界的微觀領(lǐng)域，你會發(fā)現(xiàn)沒有量子的不確定性，很難有宏觀世界的確定性。

一顆粒子狀的電子每時每刻出現(xiàn)在一片云朵里的任何位置，確實讓人難以理解，但如果你把這個電子想象成為一種波，或許就好理解一些，這也是我們常說的“波粒二象性”，雖然這也肯定不是物質(zhì)的本質(zhì)，不過目前我們只能這樣描述。