原子，电子，量子那么小，到底人类是如何观察它们的？ _量子

【原子，电子，量子那么小，到底人类是如何观察它们的？】在我们的想象中，只要把微观粒子不断的放大、再放大，就可以直接观察到它们了。然而这在现实中是行不通的，这是因为光学显微镜的分辨率是有极限的，其分辨率一般为几百纳米，这远远达不到观察微观粒子的要求。

文章插图
例如金原子的大小约为2纳米以下，而银原子则为1纳米以下，需要说明的是，由于原子是由原子核以及核外电子构成，而电子却没有固定的运行轨道，因此只能近似的得出一个原子的大小范围。

我们需要用其他的方法来观察这些微观粒子，先说原子，在微观世界中，原子算是“大家伙”了，目前科学家通常都是利用扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）来观察它们。

扫描隧道显微镜

文章插图
扫描隧道显微镜的原理是，将一根极细的探针（针头仅为一个原子大小）通电，然后让其在观察目标区域通过，当针头与单个原子的距离达到一定程度时，就会发生量子隧道效应，从而形成隧道电流。由于针头在不同的位置，产生的隧道电流会出现不同程度的涨落，通过对隧道电流的测量，就可以描绘出这个原子的形状了。

原子力显微镜

文章插图
扫描隧道显微镜拥有原子级的分辨率，但是它有一个局限性，那就是它测量的是电流，因此必须要求观察对象是可导电的，而原子力显微镜就突破了这个局限性。

与扫描隧道显微镜一样，原子力显微镜也是利用探针来测量目标。因为原子间存在着相互作用力，如静电作用、范德瓦尔斯力等等，所以当原子力显微镜的针头在观察目标区域通过时，其针头会因为受力而产生细微的震动。

文章插图
用一束激光照射在针尖上，当针头震动时，激光的反射就会出现相应的变化，通过对这些数据的测量，就可以达到检测的目的。

因此可以说我们虽然看不到原子，但却可以“摸”得到原子，那么对于更小的粒子，比如说电子，又应该怎么观察呢？

事实上，以目前的科技水平，对于像电子这样的微观粒子，我们只能用仪器来观测电子与其他物质在互相作用时所产生的各种效应，如各种可探测的射线、粒子等，来实现间接观察的目的。

文章插图
而至于更微观的层面，如夸克，那只是根据现有的观测数据，以及相关的理论而推算出来的，目前并没有直接或者间接的观察方法。

原子，电子，量子那么小，到底人类是如何观察它们的？