La materia come noi la conosciamo appare molto diversa se osservata su scala microscopica. Un tavolo, una sedia o un pezzo di vetro ci appaiono "pieni", ma sono in realtà molto più "vuoti" che "pieni". Se guardiamo una spiaggia sabbiosa anche solo da qualche decina di metri essa ci appare "materia uniforme". Non siamo in grado di distinguere i vari granelli di sabbia. Noi siamo comunque portati a pensare alla spiaggia come costituita da una miriade di granelli, ma solo perché sappiamo che è così: non siamo in grado di affermarlo sulla base di quello che in quel momento vediamo.

Se ingrandiamo progressivamente l'immagine di una superficie liscia, ci accorgiamo innanzi tutto che essa è tutt'altro che liscia: ingrandendo da 10 a 100 volte incominceremo a vedere la superficie, che ci appare levigata, come molto ruvida, scavata da profonde valli e scolpita di ripidi picchi. Le dimensioni caratteristiche di queste screpolature sono di circa 1/100 di millimetro, o meno. Avvicinandoci ancora di più, alla fantasticamente piccola distanza di 1/10.000.000 (1 decimillionesimo) di millimetro, incominceremo a vedere la materia come costituita da una miriade di strutture di forma rozzamente sferica, chiamate atomi. Queste entità potrebbero essere descritte, in un modo molto superficiale, così: un nucleo centrale costituito da un certo numero di protoni e di neutroni (non necessariamente in quantità eguali) strettamente impaccati. Ad una grande distanza orbitano i piccoli elettroni. Il numero dei protoni e quello degli elettroni sarà sempre esattamente eguale, in modo che le cariche elettriche del nucleo e di tutti gli elettroni siano sempre eguali e contrarie. Il numero dei neutroni è variabile. Rimane, tuttavia, un grosso problema: particelle di carica eguale si respingono e, per di più, si respingono tanto più intensamente quanto più esse sono vicine. Anzi dimezzando la distanza tra di esse la forza quadruplica d'intensità. Quindi i protoni del nucleo si respingono vicendevolmente, ed anche con molta violenza. Se esistessero solo le forza elettriche il nucleo non potrebbe mai stare insieme, sottoposto com'è all'intensissima forza repulsiva tra i protoni. C'è, è vero, la forza gravitazionale che tende a tenere insieme gli oggetti in virtù della loro massa, e senza curarsi della carica elettrica... Ma essa risulta fantasticamente meno intensa della forza elettrica, meno intensa di 10.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 di volte. Quindi essa non ci aiuta a risolvere il nostro problema.