摘要：在我们所处的这个丰富多彩的世界里，从坚如磐石、几乎不可摧毁的金属钨，到天空中如梦如幻、精致飘逸的云彩，世间万物皆由原子构成。然而，一个看似简单却又蕴含着深刻物理奥秘的问题随之而来：这些原子，它们是否真的会相互“接触”呢？如同原子物理学领域的大多数话题一样，这个

在我们所处的这个丰富多彩的世界里，从坚如磐石、几乎不可摧毁的金属钨，到天空中如梦如幻、精致飘逸的云彩，世间万物皆由原子构成。然而，一个看似简单却又蕴含着深刻物理奥秘的问题随之而来：这些原子，它们是否真的会相互“接触”呢？如同原子物理学领域的大多数话题一样，这个问题的答案远比我们凭直觉想象的要复杂得多。

在试图解答这个问题之前，清晰地定义“接触”的概念显得尤为重要。西德克萨斯农工大学物理学副教授克里斯托弗·贝尔德指出，在人类日常生活所处的宏观尺度下，当提及两个物体“接触”时，我们通常所指的是一个物体具有明确界定的外表面与另一个物体同样明确的外表面处于同一空间位置。然而，这种在宏观世界里习以为常的“接触”概念，一旦进入原子所处的微观尺度，便失去了其原本确切的意义，因为原子并不具备像宏观物体那样明确定义的外表面。

原子既非我们传统认知中具有固定形态的固体物体，也并非科学家们目前所知的物质最小单位。深入探究原子的内部结构，我们会发现它实则由众多不同的粒子组成，这些粒子依据特定的物理规则相互作用，共同构成了原子这一微观世界的基本单元。原子的核心是原子核，周围则被电子云所环绕。

若进一步细致观察，原子核又是由质子和中子组成，而质子和中子又可细分为夸克和胶子等更小的粒子。不同元素的原子，其质子、中子和电子的数量各不相同。以氢原子为例，它仅包含一个质子、一个电子且没有中子；而铀原子则拥有92个质子、92个电子，中子数量最多可达146个（元素的中子数量会因同位素的不同而有所变化）。

原子的电子云使得在微观层面精确界定“接触”的边界变得极为困难。贝尔德认为，相较于用传统的表面接触概念来定义，将“接触”理解为触发某种物理或化学效应的节点更为实用。当原子的电子云出现显著重叠时，这种效应便可能产生。

贝尔德进一步解释道，当一个原子的电子轨道与另一个原子的电子轨道重叠程度足够高，以至于开始引发物理或化学效应时，就可以认为这两个原子“接触”了。这或许是在原子尺度下对“接触”较为恰当的定义之一。

在微观世界中，原子间的“接触”可以通过多种方式达成，其中包括电磁力、引力以及量子力学等不同的物理机制。贝尔德提到，在液体和固体物质中，原子通常通过化学键的形成来实现相互“接触”；而对于气体，原子则是通过相互碰撞来产生类似“接触”的效果。

麻省理工学院理论物理中心的博士候选人孙智泉指出，还有一种特殊的“接触”形式，当粒子以极高的速度相互碰撞时便会出现，就如同在瑞士欧洲核子研究组织（CERN）的大型强子对撞机这种粒子加速器中所发生的情况。孙智泉表示，当原子以足够高的能量相互碰撞，致使它们的电子云发生重叠时，原子核可能会发生弹性或非弹性碰撞。若碰撞为弹性碰撞，原子核仅仅改变运动方向，随后重新捕获自身电子，变回碰撞前的原子状态；若发生非弹性碰撞，原子核则会分裂成质子和中子，这些粒子有可能进一步形成不同的原子核。

在CERN，粒子被加速到极高能量后相互碰撞，其目的是打破粒子结构，甚至创造出新的亚原子粒子，著名的希格斯玻色子便是在这样的高能碰撞实验中被发现的。类似的高能粒子碰撞现象，极有可能在早期宇宙的极端条件下也曾广泛发生。

克里斯托弗·贝尔德强调，尽管原子之间的“接触”并非我们宏观世界所理解的那种直接接触，但原子间的这种微观“接触”却构成了我们所熟知的生命以及世间万物的基础。他举例说明，如果物体的原子之间并非通过化学键相互“接触”，那么椅子便无法维持其作为椅子的形状，岩石也无法保持其作为岩石的形态。所有物质所呈现出的各种效应，无论是化学反应、振动现象、声波传播，还是热传递等，追根溯源，都源于某种形式的原子相互“接触”。原子间微观层面的相互作用，如同看不见的丝线，编织出了我们宏观世界精彩纷呈的物质画卷。

来源：老李说科学