Что значит «атом пустой»
Если бы ядро было размером с горошину, ближайшие электроны находились бы в сотнях метров от него. Между ними — ничего «материального» в привычном смысле. Кажется, что два таких «пустых» атома должны свободно проходить друг сквозь друга. Но нет.
Причина 1: электрическое отталкивание
Снаружи каждый атом «одет» в облако электронов с отрицательным зарядом. Когда атомы сближаются, их электронные облака отталкиваются (одноимённые заряды), и сила растёт стремительно. Чтобы продавить пол, пришлось бы преодолеть это отталкивание у бесчисленного множества атомов.
Причина 2: принцип запрета Паули
Квантовая механика запрещает двум электронам находиться в одном и том же состоянии. Когда атомы сжимают, электронам «некуда деться» — им пришлось бы перейти на более высокие энергии. Это порождает дополнительную силу отталкивания, которую называют давлением вырождения. Именно она, а не просто электростатика, делает вещество по-настоящему «непродавливаемым».
Так что же мы «трогаем»
Строго говоря, ваши атомы никогда не касаются атомов пола: вы чувствуете не контакт частиц, а силовые поля — электромагнитное отталкивание электронных оболочек. «Твёрдость» предмета — это сопротивление этих полей сжатию.
А когда вещество всё-таки «продавливают»
В недрах массивных звёзд гравитация так велика, что преодолевает даже давление Паули — вещество схлопывается в нейтронную звезду или чёрную дыру. Но в обычной жизни сил для этого нет, поэтому пол держит.
