从幼儿园的课堂上，我听到老师说：小孩子，原子很小，你不能直接看到哦，但我以为是老师为他们提供汤而不肉圆，看不到肉找理由
肉丸在哪里？
但后来随着自己进入小学、初中、高中、大学后，我们越来越了解我们原来老师的话，原子确实足够小，以至于人类用肉眼甚至光学显微镜都看不出来。然而，有一天我发现一张照片，这张照片的中间其实是一个原子，注意这不是电镜下的照片，他是直接用相机拍一张肉眼的照片，原子居然可以用肉眼看到吗？是我的眼睛太飘动了，还是显微镜没有动刀？
肉眼看到的原子
<>h1类"pgc-h-right-arrow"data-track"的原子是什么？</h1>
原子可以吃，但绝对不是你吃的肉圆，而是构成物质的微小结构，从微观上看，我们宇宙中的大部分物质都是由原子组成的（中子星、黑洞等都不是，单杠玩家请出去右转，谢谢），但它的直径一般只有0.1纳米， 这个数字比头发的直径小100万倍，如果做一个比喻，一滴水含有超过45万亿个原子，如果全世界70亿人数一数，一分钟一百，不断数也需要整整12000年才能数出来，你可以想象这个巨大数字背后的意义， 原子太小了，而对于很多近视和老花学生来说，有时连一根头发都看不清，为什么现在能看到比原子头发薄一百万倍的原子呢？这从人类理解微观世界的工具开始。
距男女致敬10米，距人与动物30米
< h1级"pgc-h-right-arrow"数据轨道""36">抬起你的盖子，让我看到你的脸</h1>
转动盖子并绘制
在现代人类科学的漫长历史中，因为原子太小，它长什么样子，它是如何存在的，一直是一个巨大的谜团，让科学家发痒，像古代人一样，从未见过红衣的女士崇拜，然后等着抬起红盖的头像画一样迫切。这我们从原子的名称中可以看出，在中文中，可以理解为原始的，即最基本的含义，其实人类长期以来一直认为原子是世界上最小的粒子，它不能继续分裂。直到汤姆森的出现。
汤姆森发现了电子
1987年，汤姆森做了一个著名的实验，他在真空管的两端增加了一个巨大的电压，结果发现光线从阴极发射出来，通过磁场偏转，证明它是带负电的，所以汤姆森发现了电子。有人提出原子其实是可以分割的，汤也用自己的食物命名了原子的结构：蛋糕模型，也就是原子就像一个大蛋糕，电子嵌入原子中，但汤姆森提出的模型笑完了，它的学生卢瑟福直接喊道："老师你错了， 我是对的，害怕汤姆森没有一口气上来，几乎是叉子。
年糕
卢瑟福用氦离子轰击了薄薄的金箔，发现大部分的氦气都经过了，只有少数的偏差甚至反弹回来，所以卢瑟福说，电子因为正电荷而反弹回来，但现在大部分都通过了，很少有人回来，这表明原子内部的正电荷集中在一个非常小的区域， 世界其他地方都是空的，所以提出了我们现在熟悉的核结构模型。就在那时，人类意识到了原子的内部结构。
原子的核结构
但问题是，这些结构是来自实验的侧面推理，还是真的？如果你能用眼睛看到它，那么显微镜就打开了
<h1级"pgc-h-right-arrow"数据轨道""37">看到原子奥运会正式开幕式</h1>
开幕式入场券
大家好，这里是看原子能奥运会开幕式的，第一次亮相的是光学显微镜团队，是的，是从幼儿园开始玩的，看细胞的那件事，但问题是，我们幼儿园班用光学显微镜只能放大几百倍，即使下一班的成本也只是在国家重点实验室里面的光学显微镜才多一点比1000倍的放大效果，有了这个东西，你可以看到细胞和细菌，但连病毒都看不见。更不用说原子了，方块1还没有进街！
最常见的光学显微镜
第二次出现的正方形是电子显微镜，它带来了两个主，TEM（透射电子微）和STEM（扫描透射电子微）可惜TEM（透射电子显微镜）玩家的工作模式和光学微晶相似，只是从可见光波到电子材料波，所以面对原子级的对手，还是没有好的办法， TEM玩家在街上扑上来！
透射电子显微镜
最后一个参赛者是STEM，玩家的实力和前几个根本不在一个档次，因为从它的起始位置我们可以看出，它已经比对手领先了一大截，它的原子实际上利用了量子力学的魔力！没错，量子力学，量子力学。
决策中的量子力学
而具体原理是传说中的穿壁，不，是传说中的隧道效应，总之，绝缘体相当于一堵墙，当电子通过时就会被阻挡，但量子力学的魔力在于，如果宏观世界，无论壁有多薄，除非你直接摧毁它，否则你就不能通过， 在量子力学中，当壁很薄时，电子可以神奇地穿过绝缘体壁，出现在墙的另一侧，就像打开一个隧道一样。所以这叫做隧道效应。
隧道效应
而扫描隧道显微镜就是用这样一个靠近原子级的小探头不断靠近我们想要看到的样品，然后我们在它们之间加压，然后中间部分的空气变成一堵墙，但是电子会神奇地跳过气壁到达样品， 电子的运动会产生电流，而这个电流的大小和探针与样品的距离，我们可以通过电流探针看到没有原子，原子边界有多大，清晰准确地找到一个原子的大小和质量是一件好事。
图表
<h1级"pgc-h-right-arrow"数据跟踪"45">排雷不好，如果它爆炸了怎么办？</h1>
扫雷艇
然而，通过刚才的解读过程，我们也发现，我们仍然没有真正看到原子，这是利用电子隧道效应来展示的一面，它就像一些生物用地雷探测器去寻找地雷，当遇到地下哪里有地雷时，它会响起，而通过运动探测器也可以找到地雷范围的大小， 做一个标记。
在那之后，他可以清楚地知道哪里有地雷，每个地雷有多大，它们排成什么样子，但他没有看到下面的地雷。
可以看到地雷的模式
那么即使是现在最先进的显微镜扫描隧道望远镜，也无法直接看到原子，那么为什么这张照片可以用普通相机拍摄，用肉眼看到原子呢？
扫描隧道显微镜
<"pgc-h-arrow-right"数据轨道""52">延时拍摄技术的力量</h1>
夜景模式
这张照片是由牛津大学的量子物理学家大卫·纳德林格（David Nadlinger）拍摄的，被称为"离子阱中的单个原子"。中间点是一个钍原子，它被使用是因为它有38个质子，它们的直径相对较大，更容易观察。
两侧的设备
然后你看到两个金属电极相距两毫米，整个装置处于真空环境中，两个电极发出强大的电场来迫使原子，再加上向各个方向发射的激光，它悬浮在固定位置，基本上保持静止。然后蓝色激光照射在原子上，它的频率与氡离子本身的频率完全相同，氡离子激发的光会放大原子的直径很多倍，就像我们在雨天看灯泡时所做的那样，它周围的大光晕使灯泡看起来长了无数倍。
路灯的光晕使灯光更大
当然，即便如此，肉眼也看不清，因为这种光线太弱，所以这张照片是采用延时拍摄技术，类似于大家使用手机拍摄夜景模式的操作，让光线有一点积累，最后到了在照片中可以清晰可见的地步， 虽然使用了各种手段，但毫无疑问，这确实是直接拍摄到一个原子，物质的微观世界突然跳入宏观世界，人们感动了一下，也正因为如此，这张照片获得了2018年英国工程物理科学研究委员会（EPSRC）举办的最佳科学摄影和成像大赛奖。
扫描隧道显微镜拍摄的照片
你觉得怎么样？我是爱科学的李会是平老师，更精彩，能关注一个吗？