Когда мы держим в руках твёрдый, плотный, хорошо отполированный шарик из металла, нам инстинктивно кажется, что то, из чего он сформирован, тоже должно быть таким же твёрдым и плотным. Зная, что шарик состоит из атомов, посмотрим, соответствуют ли их характеристики нашим ожиданиям?
Возьмём для примера железный шарик и для лучшей наглядности увеличим все характеристики атома железа в 4 триллиона раз. Полученная при этом картина окажется крайне необычной и очень далёкой от наших ожидаемых представлений.
При таком увеличении положительно заряженное ядро атома будет размером с теннисный шарик (40 мм) и массой всего лишь 0,37*10 в минус 12 степени кг. На расстоянии не далее 620 метров от ядра, будут относительно него с большой скоростью вращаться двадцать шесть отрицательно заряженных электронов диаметром 22 мм и с практически нулевой массой. И это … всё! Подавляющее пространство атома, то есть 0,999999999999 (именно двенадцать девяток, это не ошибка) будет полностью пустым! Даже не знаю, с чем такую пустоту можно сравнить, может быть с одинокой мухой в огромном и пустом киноконцертном зале?
Конечно, в таком представлении модели атома имеются упрощения, особенно в части показа электронов только в виде материальных частиц и без указания всех их возможных орбит, но это принципиально не меняет картину в целом. Удивительно, как одна пустота, цепляясь практически бестелесными электронами с бестелесными электронами другой пустоты, формирует твёрдую и прочную структуру вещества. Просто поразительно!
С привычной точки зрения кажется, что не может быть прочной такая хлипкая конструкция, что в невероятно пустой внутренний объём атома будет легко ввести другие мельчайшие материальные частицы. Например нейтрон, который не имеет заряда, что не вызовет противодействия от заряженных частиц атома. Но это ошибочное представление, всего чего добилась современная наука в этом направлении, это только научилась разбивать ядра атомов, бомбардируя их частицами, разогнанными до высоких скоростей на различных видах ускорителей (большой адронный коллайдер, синхрофазотрон и др.). Доказано, что без таких экстремальных силовых воздействий атом будет оставаться прочным и стабильным на протяжении многих миллионов лет.
Однако в природе процесс уплотнения внутреннего пространства атома существует и он происходит при эволюции обычных звёзд в нейтронные. Как, по мнению учёных, происходит этот процесс и какие условиях для этого нужны, здесь приводить не буду. Лишь сообщу, что предположительно в нашей галактике одна из тысячи звёзд в конечном итоге становится нейтронной. Плотность вещества такой звезды просто невероятна. В нём не только заполнено внутреннее пространство атома, но и даже в несколько раз уплотнено само его ядро.
Если бы маленькая песчинка (диаметром приблизительно 0,2 мм) состояла из такого вещества, то её масса равнялась бы массе 2100 полностью загруженных вагонов с углём. Любопытно представить, что произойдёт, если такую песчинку “выронить” из рук на поверхности Земли? Вероятно, она многократно будет пронизывать всю толщу Земли, приобретая максимальную скорость при достижении центра массы планеты и снижая её до нуля при достижении противоположного края Земли, после чего движение будет возобновляться снова, но уже в противоположную сторону. Все чудовищно сжатые и твёрдые породы в земной коре и ядре (алмазы, металлы и пр.) оказывали бы сопротивление её движению не больше препятствий, чем сопротивление разреженного воздуха препятствует движению падающему свинцовому шарику.
Однако с течением времени сопротивление постепенно всё-таки скажется, и в конечном итоге песчинка остановится в центре масс Земли. Пример, конечно, умозрительный и абсолютно нереальный, так как попадание такого вещества в условие низкого гравитационного поля (как на Земле), вероятно, моментально вызовет мощнейший взрыв и разрушение, что превратит его в привычное нам вещество, которое, как выяснилось, создаётся практически из пустоты.