從幼稚園的課堂上，我聽到老師說：小孩子，原子很小，你不能直接看到哦，但我以為是老師為他們提供湯而不肉圓，看不到肉找理由
肉丸在哪裡？
但後來随着自己進入國小、國中、高中、大學後，我們越來越了解我們原來老師的話，原子确實足夠小，以至于人類用肉眼甚至光學顯微鏡都看不出來。然而，有一天我發現一張照片，這張照片的中間其實是一個原子，注意這不是電鏡下的照片，他是直接用相機拍一張肉眼的照片，原子居然可以用肉眼看到嗎？是我的眼睛太飄動了，還是顯微鏡沒有動刀？
肉眼看到的原子
<>h1類"pgc-h-right-arrow"data-track"的原子是什麼？</h1>
原子可以吃，但絕對不是你吃的肉圓，而是構成物質的微小結構，從微觀上看，我們宇宙中的大部分物質都是由原子組成的（中子星、黑洞等都不是，單杠玩家請出去右轉，謝謝），但它的直徑一般隻有0.1納米， 這個數字比頭發的直徑小100萬倍，如果做一個比喻，一滴水含有超過45萬億個原子，如果全世界70億人數一數，一分鐘一百，不斷數也需要整整12000年才能數出來，你可以想象這個巨大數字背後的意義， 原子太小了，而對于很多近視和老花學生來說，有時連一根頭發都看不清，為什麼現在能看到比原子頭發薄一百萬倍的原子呢？這從人類了解微觀世界的工具開始。
距男女緻敬10米，距人與動物30米
< h1級"pgc-h-right-arrow"資料軌道""36">擡起你的蓋子，讓我看到你的臉</h1>
轉動蓋子并繪制
在現代人類科學的漫長曆史中，因為原子太小，它長什麼樣子，它是如何存在的，一直是一個巨大的謎團，讓科學家發癢，像古代人一樣，從未見過紅衣的女士崇拜，然後等着擡起紅蓋的頭像畫一樣迫切。這我們從原子的名稱中可以看出，在中文中，可以了解為原始的，即最基本的含義，其實人類長期以來一直認為原子是世界上最小的粒子，它不能繼續分裂。直到湯姆森的出現。
湯姆森發現了電子
1987年，湯姆森做了一個著名的實驗，他在真空管的兩端增加了一個巨大的電壓，結果發現光線從陰極發射出來，通過磁場偏轉，證明它是帶負電的，是以湯姆森發現了電子。有人提出原子其實是可以分割的，湯也用自己的食物命名了原子的結構：蛋糕模型，也就是原子就像一個大蛋糕，電子嵌入原子中，但湯姆森提出的模型笑完了，它的學生盧瑟福直接喊道："老師你錯了， 我是對的，害怕湯姆森沒有一口氣上來，幾乎是叉子。
年糕
盧瑟福用氦離子轟擊了薄薄的金箔，發現大部分的氦氣都經過了，隻有少數的偏差甚至反彈回來，是以盧瑟福說，電子因為正電荷而反彈回來，但現在大部分都通過了，很少有人回來，這表明原子内部的正電荷集中在一個非常小的區域， 世界其他地方都是空的，是以提出了我們現在熟悉的核結構模型。就在那時，人類意識到了原子的内部結構。
原子的核結構
但問題是，這些結構是來自實驗的側面推理，還是真的？如果你能用眼睛看到它，那麼顯微鏡就打開了
<h1級"pgc-h-right-arrow"資料軌道""37">看到原子奧運會正式開幕式</h1>
開幕式入場券
大家好，這裡是看原子能奧運會開幕式的，第一次亮相的是光學顯微鏡團隊，是的，是從幼稚園開始玩的，看細胞的那件事，但問題是，我們幼稚園班用光學顯微鏡隻能放大幾百倍，即使下一班的成本也隻是在國家重點實驗室裡面的光學顯微鏡才多一點比1000倍的放大效果，有了這個東西，你可以看到細胞和細菌，但連病毒都看不見。更不用說原子了，方塊1還沒有進街！
最常見的光學顯微鏡
第二次出現的正方形是電子顯微鏡，它帶來了兩個主，TEM（透射電子微）和STEM（掃描透射電子微）可惜TEM（透射電子顯微鏡）玩家的工作模式和光學微晶相似，隻是從可見光波到電子材料波，是以面對原子級的對手，還是沒有好的辦法， TEM玩家在街上撲上來！
透射電子顯微鏡
最後一個參賽者是STEM，玩家的實力和前幾個根本不在一個檔次，因為從它的起始位置我們可以看出，它已經比對手領先了一大截，它的原子實際上利用了量子力學的魔力！沒錯，量子力學，量子力學。
決策中的量子力學
而具體原理是傳說中的穿壁，不，是傳說中的隧道效應，總之，絕緣體相當于一堵牆，當電子通過時就會被阻擋，但量子力學的魔力在于，如果宏觀世界，無論壁有多薄，除非你直接摧毀它，否則你就不能通過， 在量子力學中，當壁很薄時，電子可以神奇地穿過絕緣體壁，出現在牆的另一側，就像打開一個隧道一樣。是以這叫做隧道效應。
隧道效應
而掃描隧道顯微鏡就是用這樣一個靠近原子級的小探頭不斷靠近我們想要看到的樣品，然後我們在它們之間加壓，然後中間部分的空氣變成一堵牆，但是電子會神奇地跳過氣壁到達樣品， 電子的運動會産生電流，而這個電流的大小和探針與樣品的距離，我們可以通過電流探針看到沒有原子，原子邊界有多大，清晰準确地找到一個原子的大小和品質是一件好事。
圖表
<h1級"pgc-h-right-arrow"資料跟蹤"45">排雷不好，如果它爆炸了怎麼辦？</h1>
掃雷艇
然而，通過剛才的解讀過程，我們也發現，我們仍然沒有真正看到原子，這是利用電子隧道效應來展示的一面，它就像一些生物用地雷探測器去尋找地雷，當遇到地下哪裡有地雷時，它會響起，而通過運動探測器也可以找到地雷範圍的大小， 做一個标記。
在那之後，他可以清楚地知道哪裡有地雷，每個地雷有多大，它們排成什麼樣子，但他沒有看到下面的地雷。
可以看到地雷的模式
那麼即使是現在最先進的顯微鏡掃描隧道望遠鏡，也無法直接看到原子，那麼為什麼這張照片可以用普通相機拍攝，用肉眼看到原子呢？
掃描隧道顯微鏡
<"pgc-h-arrow-right"資料軌道""52">延時拍攝技術的力量</h1>
夜景模式
這張照片是由牛津大學的量子實體學家大衛·納德林格（David Nadlinger）拍攝的，被稱為"離子阱中的單個原子"。中間點是一個钍原子，它被使用是因為它有38個質子，它們的直徑相對較大，更容易觀察。
兩側的裝置
然後你看到兩個金屬電極相距兩毫米，整個裝置處于真空環境中，兩個電極發出強大的電場來迫使原子，再加上向各個方向發射的雷射，它懸浮在固定位置，基本上保持靜止。然後藍色雷射照射在原子上，它的頻率與氡離子本身的頻率完全相同，氡離子激發的光會放大原子的直徑很多倍，就像我們在雨天看燈泡時所做的那樣，它周圍的大光暈使燈泡看起來長了無數倍。
路燈的光暈使燈光更大
當然，即便如此，肉眼也看不清，因為這種光線太弱，是以這張照片是采用延時拍攝技術，類似于大家使用手機拍攝夜景模式的操作，讓光線有一點積累，最後到了在照片中可以清晰可見的地步， 雖然使用了各種手段，但毫無疑問，這确實是直接拍攝到一個原子，物質的微觀世界突然跳入宏觀世界，人們感動了一下，也正因為如此，這張照片獲得了2018年英國工程實體科學研究委員會（EPSRC）舉辦的最佳科學攝影和成像大賽獎。
掃描隧道顯微鏡拍攝的照片
你覺得怎麼樣？我是愛科學的李會是平老師，更精彩，能關注一個嗎？