چرا ما به درون زمین فرو نمیرویم یا نمیتوانیم از دیوار عبور کنیم؟

احتمالأ می دانید بیش از ۹۹ درصد حجم اتم ها را فضای خالی تشکیل داده است و بدن ما و هرجسم دیگری، از این اتم های خالی تشکیل شده اند.  اما با این حال، چرا ما قادر نیستیم از این خلأ موجود در جسم خود و زمین یا دیوار پیش رویمان، استفاده کرده و از آن ها عبور کنیم؟ یا چرا در زمین رسوخ نمی کنیم و می توان بر سطح آن ایستاد؟

پاسخ این پرسش به اصل بسیار مهمی در فیزیک بنام «اصل طرد پائولی» برمی گردد.

این اصل که توسط ولفگانگ پائولی بیان شد و سال ها بعد دیراک، فیزیکدان سرشناس آمریکایی این نام را بر آن نهاد، چنین می گوید که هیچ دو الکترونی نمی توانند با اعداد کوآنتومی یا اسپین یکسان یافت شوند.

 

برای هر اتم، پیرامون هسته آن اتم فضای عظیمی (به نسبت حجم خود هسته)  وجود دارد که الکترون ها در این فضا قرار دارند. هر نقطه از این فضا دارای انرژی معینی است که هرچه از هسته دور شویم، این انرژی نیز افزایش میابد. ما برای هریک از این لایه ها(اتم را کره ای درنظر میگیریم که این نقاط هم انرژی لایه های آن اند که بصورت کوآنتومی تعریف میشوند، یعنی انرژی معینی دارند) با توجه به انرژی وابسته به آن، اعداد کوانتومی قائل می شویم. چون انرژی این لایه ها کوانیته اند. یعنی بعبارتی خاص هستند!

این اعداد با n و l و m نامگذاری میشوند. همچنین برای این الکترون ها، خاصیتی بنام اسپین نیز تعریف میشود. اصل طرد میگوید هیچ دو الکترونی(الکترون ها در این لایه ها و زیرلایه ها بصورت جفت قرار دارند) دارای اعداد کوآنتومی و اسپین کاملأ یکسان نبوده، و حداقل در یک مورد متفاوت اند.

یعنی بعبارتی الکترون ها از همسان شدن یکدیگر را «طرد» میکنند و در نتیجه ی این طرد شدگی و خاصیت دافعه الکتریکی الکترون ها، ما درون زمین رسوخ نمیکنیم!