在上兩章裡，雖然你只觀察了冰箱貼與冰箱的相互作用並看了原子的表面，但已經有了重要發現。你揭開了電磁作用的「超距」之謎，也看到了物質與光如何互相轉化。當然，這種轉化只是我們世界的一個小小側面，但我們渺小人類的感官正依賴於此才能夠感知外部世界。光不停地撞擊我們的身體上，激發我們血肉之軀中的電子（包括我們眼睛裡視網膜上的電子），讓構成我們身體的物質發熱，給它們能量。原子也能吐出它們的電子所吞噬的光子，讓我們和其他物體以一種或多種顏色「發光」，那些顏色就是被某個原子——或某組原子——的電子所吞噬又隨後被釋放出的光的顏色。就是這個原理給了我們的眼睛、皮膚、頭髮和衣服，以及所有植物、岩石等物體以色彩，就像它給了遙遠的恆星各自獨特的色調一樣。當光線照到西紅柿上時，除了紅色之外的其他所有可見光都被西紅柿吸收變成熱能或其他能量被儲存，紅光對西紅柿的原子沒有用，因此被吐出來，重新開始它們的旅程，直到進入我們的眼睛，告訴我們自己正看著一隻可愛的紅色西紅柿。如果沒有電子與光子，我們無法看見西紅柿或我們彼此，也無法知道我們的宇宙由什麼構成，無法瞭解遠處的世界遵循著與我們所處世界一樣的物理定律。更奇妙的是，我們的感官讓我們的身體能夠將所有這些怪異的相互作用轉換成能被我們大腦處理的感覺訊號。依靠它，人類瞭解了這些相互作用背後的科學，以及遍佈整個宇宙的場的存在。這不僅令人驚訝——簡直可以說就是奇蹟。
那麼原子的核心——原子核裡又有什麼故事？它也是由電子構成的嗎？是否又是電磁場的另一種表現？它必須是，在某種方式上，因為不管你怎麼看，你所看到的整個氫原子是電中性的。因此核心必然帶有電荷，與圍繞著它的電子電荷相反，讓從遠處看時彼此在電荷上互相中和。但為什麼你看不到它？
縮微版的你仔細看著那漂浮在你廚房中間的氫原子，突然意識到氫原子這個傢伙看起來實在是一個空空的空間，不管那個核心由什麼構成，原子本身就沒有多少地方真正被物質佔據。這個事實——核心與電子之間空間之大——是宇宙中所有已知原子共同的特點。
奇怪。
為什麼冰箱貼不穿過冰箱表面？冰箱貼原子裡巨大的空間與冰箱的金屬門上原子裡的巨大空間完全可以讓兩者互相穿過而不碰到彼此。為什麼兩者會牢牢地粘在一起？碰撞中的兩個原子難道不應該互不碰撞，就像交錯而穿過的兩片蒸汽雲，不用意識到另一方的存在？幸好不是這樣的，不然我們的世界將不再牢固。電子——而不是原子核——是造成這個結果的緣由。要想搞明白為什麼如此，你早先準備好的金原子就是最方便的例子。
你觀察至今的氫原子是所有原子裡最小的。你的那個金原子大了很多。你一下子跳到了它的邊上，開始觀察。
你首先注意到的是，並不是只有一個波狀電子孤獨地圍繞原子核，而是有七十九個，這七十九個電子中的每一個都與那個孤獨地圍繞著氫原子核旋轉的波狀電子一模一樣。
其次你注意到，雖然這些波狀電子都長得一樣，但它們彼此之間完全不分享領地。從來不會。它們簡單而執著地避免在相同的時間位於相同的地點。自然界不允許它們這樣做：不管它們處於哪種原子之中，波狀的電子們之間絕對不會互相重疊，因此在任一原子中，不同個電子之間的可能組合就有了非常嚴格的限制。它們沒有選擇，只能居於圍繞著原子核的不同的層次中，就像洋蔥一樣，這就是它們的行為。第一層，也就是最裡面一層，最多隻能有兩個電子，第二層可以有八個，第三層可以有十八個，第四層有三十二個，諸如此類。
我們已經知道這些數字，對於宇宙中所有已知原子來說，相應的數字都是一樣的。一個原子與另一個原子之所以不同，在於原子所容納的電子數不同，而並非因為兩個原子所包含的電子本身有什麼不同。所有的電子總是相同的。
氫原子是最小的原子，它只有一個電子在第一層電子層做軌道運動。氦原子有兩個電子，這兩個電子的軌道也在第一層電子層。隨便再舉個例子，氖原子有十個電子，它的第一層和第二層電子層是飽和的。所有原子的化學和機械屬性都與其外部原子的電子殼層的填充狀況有關。
如果你想在原子中多增加一個額外的電子，就不能隨意安排它的位置，而且肯定不能放到一個已經被佔滿了的層裡。如果把電子看作是一個點狀的粒子，這種特性就難以理解。但雖然在某些特殊條件下，電子的確看上去就像小玻璃珠（關於這點，你會在本書第六部分中看到更多），它們也可以不這樣，而是按照波的性質行動。波就能很容易地佔據一定空間。這就是為什麼在一個已經填滿電子的層次裡，新來者無法找到空位。如果一個新增的電子，（無論這個新來的電子屬於這個原子本身，還是另一個原子）真的想加入一個已經構建完成的原子，它或者不得不定居到離原居民更遠尚有空位的地方，或者佔據某個原居民的地盤，把它踢走。波狀的電子們不會互相重疊。這是一個自私自利互相殘殺的世界。
這個不許同居的規則有一個名字，叫做泡利不相容原理。一九二五年由瑞士理論物理學家沃爾夫岡·泡利(wolfgangpauli)發現，他於一九四五年因此成就獲得諾貝爾物理學獎。
這個不相容原理就是為什麼冰箱貼能貼在冰箱門上而沒有穿門而過的理由，或許更重要的是，為什麼你不能穿牆而過，或者能夠站在地面上不掉下去的理由。它還解釋了為什麼你能用手抓住這本書：這本書封面上的原子最外層的電子堅決拒絕給你手指上原子的電子讓位。而你手上的電子們也同樣不肯退縮。因此它們保持距離。依靠你自己的力量絕對不可能讓它們改變主意。電子波不會重疊，永遠不會。不要試著穿牆而過來證實我（或者泡利）搞錯了。就算你被撞得鼻青臉腫，電子也會不理不睬。
不過話說回來，雖然電子喜歡自己的私密，但也不介意被共享。這對我們來說是一件幸事，我們打算構建的物質得以完成，正如你現在將要看到的。
你打算躍入金原子，不過還是等等吧，因為恰好有一個氧原子在附近經過。
你盯著氧原子看。
有著八個電子的氧原子雖然比金原子小，但還是比氫原子大不少。
氧原子的第一殼層已經滿了，但在第二層，也就是最外層的殼層還有空間，那裡足夠容納八個電子，而現在才只有六個電子。
氫原子那孤單的電子可不會放過這樣的機會。
附近這兩個氫原子，等著氧原子一經過，跳！一個氫原子的電子跳了過去，住進了氧原子的家裡，它再也不會孤單了。
再跳！就像你剛剛看到的那一幕，另一個氫原子的電子也跳進來了，填入了最後一個空位。
因為宇宙中所有的電子都一模一樣，所以沒有人能夠分辨出誰先來，誰後到。它們被徹底同化。
與這些電子結合在一起的原子核沒有選擇，只能跟著電子走，所以這三個原子互相綁在了一起。兩個氫原子與一個氧原子被迫一起生活。
這一步完成後，這裡就沒有多餘的空間來容納新來的電子了。整個構造變得穩定。
通過上述方式分享電子，原子們構成了一個更大的結構，被稱為分子。你剛才看到的那個被構建起來的分子就是由兩個氫原子和一個氧原子構成的。
兩個h（氫原子）與一個o（氧原子）。
h2o。
就是水。我們知道，對於生命來說，這是最寶貴的分子。
通常，你家裡的水集中在廚房，不過，在宇宙尺度上，水存在於外太空，在一團團星團（它們散佈在各個星系）之中，天文學家把它們叫作星雲。
在星雲內部，受到恆星爆炸「鍛造」的氧與隨處可見的氫混合在一起。