Obwohl Atome, die fundamentalen Bausteine der Materie, zu einem großen Teil aus leerem Raum bestehen, sind feste Objekte wie Wände für uns undurchdringlich. Dies liegt an grundlegenden physikalischen Prinzipien, insbesondere der elektromagnetischen Abstoßung zwischen Elektronenwolken und dem Pauli-Ausschlussprinzip.
Atome bestehen aus einem dichten Kern, der von einer Wolke negativ geladener Elektronen umgeben ist. Wenn sich zwei Atome nähern, stoßen sich ihre Elektronenwolken aufgrund elektrostatischer Kräfte ab. Da Elektronen alle negativ geladen sind, stoßen sich gleichnamige Ladungen ab. Diese Abstoßung verhindert, dass sich die Elektronenwolken signifikant überlappen, was effektiv eine Barriere schafft. Dies ist vergleichbar mit dem Versuch, die gleichnamigen Pole zweier Magnete zusammenzudrücken – die Magnetfelder stoßen sie auseinander.
Das Pauli-Ausschlussprinzip, ein Prinzip der Quantenmechanik, verstärkt diese Undurchdringlichkeit weiter. Es besagt, dass keine zwei identischen Fermionen (wie Elektronen) gleichzeitig denselben Quantenzustand innerhalb desselben Atoms oder Moleküls einnehmen können. Vereinfacht ausgedrückt bedeutet dies, dass Elektronen in verschiedenen Atomen nicht exakt denselben Raum zur selben Zeit besetzen können.
Obwohl Quantentunneln eine winzige Wahrscheinlichkeit für Teilchen bietet, Barrieren zu durchdringen, ist die Chance, dass ein Mensch – der aus einer immensen Anzahl von Atomen besteht – durch eine Wand tunneln könnte, verschwindend gering. Die Wahrscheinlichkeit wird als astronomisch klein eingeschätzt, oft verglichen mit 1 zu 10 hoch 10 hoch 30, was praktisch null ist. Die Wechselwirkung zwischen den Elektronenwolken ist so stark, dass sie eine Art „Gefühl“ des Berührens erzeugt, obwohl die Atome sich nie wirklich berühren. Dieses Gefühl der Festigkeit und Undurchdringlichkeit ist das Ergebnis der starken Abstoßungskräfte, die verhindern, dass Materie auf subatomarer Ebene kollabiert oder sich gegenseitig durchdringt.