La materia ci presenta un paradosso: se gli atomi sono costituiti per la maggior parte da spazio vuoto, perché gli oggetti solidi come i muri oppongono una resistenza così inflessibile al nostro passaggio? La risposta risiede nelle leggi fondamentali della fisica che governano le interazioni a livello atomico, in particolare la repulsione elettromagnetica e il Principio di Esclusione di Pauli.
Ogni atomo è composto da un nucleo denso e minuscolo, contenente protoni e neutroni, circondato da una "nuvola" di elettroni. Questa nuvola elettronica, una regione di probabilità dove gli elettroni sono più suscettibili di essere trovati, occupa la maggior parte del volume dell'atomo. Quando due atomi si avvicinano, le loro nuvole elettroniche, cariche negativamente, entrano in gioco. La forza di repulsione elettromagnetica, simile a quella tra i poli uguali di due magneti, impedisce a queste nuvole di sovrapporsi in modo significativo. Questa interazione crea una barriera energetica che rende gli atomi, e di conseguenza gli oggetti macroscopici che essi compongono, resistenti alla penetrazione.
A rafforzare ulteriormente questa impenetrabilità interviene il Principio di Esclusione di Pauli. Questo principio quantomeccanico fondamentale stabilisce che due fermioni identici, come gli elettroni, non possono occupare lo stesso stato quantico contemporaneamente all'interno dello stesso sistema. In termini più semplici, gli elettroni di atomi diversi non possono trovarsi nello stesso esatto spazio nello stesso istante con le medesime proprietà. Questa regola quantistica è cruciale per la stabilità della materia, impedendo agli elettroni di collassare e garantendo che ogni atomo mantenga la propria integrità strutturale, contribuendo così alla solidità percepita degli oggetti.
Sebbene la meccanica quantistica introduca il concetto di "tunneling quantistico", un fenomeno per cui le particelle hanno una probabilità, seppur infinitesimale, di attraversare barriere energetiche, l'applicazione a oggetti macroscopici come un essere umano è praticamente nulla. La probabilità che tutti i trilioni di atomi che compongono una persona possano simultaneamente "tunnelare" attraverso un muro è così incredibilmente bassa da essere considerata zero nella pratica. Si stima che tale evento sia meno probabile che avvenga in tutta la storia dell'universo, anche ripetuto miliardi di volte al secondo.
In sintesi, la solidità e l'impenetrabilità degli oggetti che sperimentiamo quotidianamente non derivano dalla densità fisica degli atomi, ma dalle potenti forze di repulsione elettromagnetica tra le loro nuvole elettroniche e dalle rigorose regole della meccanica quantistica, come il Principio di Esclusione di Pauli. Queste interazioni fondamentali creano un ordine intrinseco che definisce la struttura e la resistenza della materia, permettendoci di interagire con un mondo fisico stabile e tangibile.