从纳米到宇宙底层：一个问题如何一步步逼近世界的本质
很多关于宇宙终极本质的思考，并不是从宏大的哲学命题开始的。 有时，它只是从一个极其简单的问题开始： 纳米和埃米，究竟差多少？ 一、从纳米和埃米开始 纳米的符号是 nm。 埃米，也称 Ångström，符号是 Å。 它们之间的关系非常简单：1 nm=10 A˚1\ \text{nm}=10\ \text{Å} 也就是说：1 A˚=0.1 nm1\ \text{Å}=0.1\ \text{nm} 换成米：1 nm=10−9 m1\ \text{nm}=10^{-9}\ \text{m}1 A˚=10−10 m1\ \text{Å}=10^{-10}\ \text{m} 两者只相差 10 倍。 但进入这个尺度之后，世界已经完全脱离了人类的日常直觉。 原子的典型尺度，大约就在埃米级。 很多原子的直径大致处在：0.1∼0.3 nm0.1\sim0.3\ \text{nm} 也就是：1∼3 A˚1\sim3\ \text{Å} 于是，一个原本只是单位换算的问题，很自然地变成了另一个问题： 原子到底有多大？ 二、原子已经很小，但原子核更小 原子的典型尺度大约是：10−10 m10^{-10}\ \text{m} 而原子核的典型尺度只有：10−15 m10^{-15}\ \text{m} 两者相差大约：10510^5 也就是十万倍。 换句话说，如果把一个原子放大到一座大型体育场那么大，那么原子核可能只有中央一个非常小的物体那么大。 原子内部绝大部分空间，并不是由传统意义上的“实体物质”连续填满的。 这已经足够奇妙。 但问题并不会停在这里。 如果原子可以继续拆分，那么原子核里面又是什么？ 三、从原子核继续往下 原子核主要由质子和中子组成。 于是结构继续向下展开：原子→原子核→质子和中子\text{原子} \rightarrow \text{原子核} \rightarrow \text{质子和中子} …