我们简单计算一下放大多少倍能够看到原子核。

原子直径的理论数量级约10^-10m，也就是100亿分之一米，放大100亿倍，原子看起来就有1米直径。不要以为放这么大就可以看清原子内部了，还早着呢。

所谓原子内部就是原子核，原子核由中子和质子组成。原子核直径的数量级为10^-15m，也就是说比原子直径还要小10万倍。那么这个原子直径有1米了，再小10万倍有多小呢？只有0.01mm，也就是百分之一毫米，10个微米。人的眼睛能够看到最小的张角约0.07毫米，看到的这个原子核还是在人肉眼分辨极限以下，更别说看到内部了。

如果看到的这个原子核有1毫米大，理论上应该能够计算出里面最简单原子核里面的质子和中子了，如氢、氦、锂、铍、硼、碳等，里面的质子只有1~6个，这些元素如果中子与质子相当还可能能够看出，复杂一点的同位素或重原子核根本无法看清楚。

如果放大后相当1厘米大小，大概是可以看出重元素原子核内部情况了吧？我们看一下需要放大多少倍。如果要把原子核放大到1毫米大小，就需要比100亿倍再加100倍，要放大到1厘米大小，就需要在100亿倍基础上再增加1000倍，这样显微镜就需要达到10000亿~100000亿倍。

现代显微镜放大倍数。

现在的光学显微镜，就是那种经典传统看细菌的望远镜，放大倍数最高只能达到1600~2000倍，不要说看原子，就是看病毒也无法看到。因为光学望远镜的分辨率只有200~300nm，一般病毒大小在几十到100nm之间；而原子尺寸在0.1nm，就更看不到了。

现代电子显微镜最大放大倍数在300万倍左右，是光学望远镜的约1500倍，最小分辨率约0.2nm，因此勉强可以看到原子大致的样子，但只是一个的较为模糊的图像，看得并不很清楚。原子放大了300万倍有多大呢？10^-10/3000000=0.003m，就是3个毫米，这个原子图像在人眼视界里有3个毫米大小，已经够大了，通过显示器放大，就能够看到原子的大致样子。

但原子核则比这个原子的电子外壳直径还要小100000倍，因此，现代电显微镜放大倍数要看到原子核里面还是远远不够的。

当然，显微镜的放大倍数并不能这么简单理解，分辨率多少还有很多复杂的因素确定，这里只大致给出一个参考。显微镜的种类很多，如光学显微镜就有暗视野显微镜、相位差显微镜、荧光显微镜、偏光显微镜等等；电子显微镜有透射电子显微镜、扫描电子显微镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜等等。

显微镜放大倍数最根本的是受到入射光源波长限制。

显微镜放大倍数和分辨率受到很多因素影响，如透镜质量、机械装配质量等多方面因素，都可以影响显微镜的分辨率和放大倍数。但即便透镜和机械装置做得再完美，最终显微镜放大倍数和分辨率也不是无限的，最终受到入射光源波长限制。

这是因为人观察事物完全依赖光，也就是说物体必须发出光或者得到光的照射，人眼才能够看到，不管是光学显微镜还是电子显微镜，都必须有一个光源入射，被观测物体才能够被“看到”。当被观测物体小于入射波段的一半时，就不会被观测到。

这里说的光是广义的光，包括可见光和不可见光，就是指电磁波谱全频段。电磁波由无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、伽马射线组成。可见光只占据整个电磁波谱中窄窄的一小段，波段约在380~760nm之间；比可见光波长更短的紫外线，波长在10~380nm之间；X射线波长在0.001~10nm之间；伽马射线在0.001nm以下，最短可达10^-20m以下。

不同显微镜所采用的“光源”不一样。

光学显微镜是以可见光为光源观测物体的，因此最高分辨率只能达到约200nm，而电子显微镜一般是用电子束扫描或透射的，电子束的波长随着能量（电压）加大而缩短，当电压为50～100kv时，波长约为0.0053～0.0037nm之间。

电子显微镜不是通过人眼直接观察看到的物体的，更贴切的说应该是靠“摸”，电子束或者X射线、伽马射线轰击到被检测物体上，把“摸”到的信号记录下来或收集起来，这种信号有透射物体时“感受到”的物体形态，或发射到物体上被激发出的次级电子辐射形态，通过电脑分析成像用显示屏显示出来。

目前的电子显微镜分辨率可以达到0.2nm甚至更高，就可以把原子的样子描述出来。

理论上，如果用伽马射线作为光源照射物体，分辨率还能够达到更高，因为伽马射线的波长可短至10^-20m以下，也就是0.00000000001nm以下，但微观粒子位置和动量受不确定性原理限制，无法同时确定其位置和动量，也就是说无法准确的观测它们，又叫测不准定律。

迄今为止，人类无法准确观测亚原子粒子。

亚原子粒子，也就是比原子更小的粒子受量子力学测不准定律约束，无法准确同时测到其位置和动量，这是由于微观粒子的基本特性所决定，也是由于观测所需要的光所决定。

电磁波有个特性，就是波长越短，频率越高，能量越大。而观测越小的物体，所需要的波长就越短，因此能量就越大。这就形成了一个无法解决的矛盾：本来观察越小的物体越要小心翼翼别“惊动”它，才能够看清它的样子，但需要更小的波长才能够看到它，所给出的能量越大，对它的“惊动”只能越大。

这一点点能量打在宏观物体上面可能九牛一毛，完全可以忽略不计，但打在一个质子或电子身上，哪怕只是一个光子，也会给它很大的一个动量，这个被观测物体就很可能永远没办法确定位置了。

微观粒子具有波粒二象性，既是粒子，又以概率波的形式存在，如我们观测原子，永远也看不到单个的电子，只能以电子云的形式出现。因此人类对微观世界基本粒子的理解都只能通过理论间接理解。科学家们通过大型对撞机对一些微观粒子的碰撞，观测它们的轨迹和极其细微的质量和电荷变化，然后通过模型把它们刻画出来，迄今还没有任何办法直接观测到。

所以，所谓放大多少亿倍能够看到原子核内部的问题，至少从目前的人类科技能力来看还是不切实际的。

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