注册帐号 登录
酒垆 返回首页

醉鄉子的个人空间 https://www.jiulu.info/?1 [收藏] [RSS订阅] 因曾历过一番醉酲之后,遂将醉鄉指为故鄉,而借黄公之名营此酒垆一爿也,故曰“醉鄉子”云云……

文章

[一起说相声]你相信你手里拿的杯子几乎是真空构成的吗?

已有 79 次阅读2018-10-5 12:05 |个人分类:一起说相声


  • 要解释这个问题,就要解释「物质是稳定」的这个事实。你可能会说这不就是常识吗,毕竟我们在生活中所见到的固体、液体、气体都不会突然变大变小或者消失。但是你知道吗?物质的稳定性是经典物理学无法解释的,需要用量子力学来研究。
  • 这就需要提到 5 个人和他们的成果,他们的研究顺序也是量子力学发展的时间顺序。
  • 1.卢瑟福:物体内部有很大的空隙
  • 为了研究原子内部结构,卢瑟福设计了一个实验,用一种叫 α 粒子的东西来往物体内部打。他发现 α 粒子很容易穿过物体,这说明物体内部大部分都是空的。但随着实验的进行,奇怪的事情发生了:有一次,α 粒子打进物体内部后,竟然从原路反弹回来!这说明什么呢?说明在原子内部,一定存在着一种特别小、又特别坚硬的东西。就这样,卢瑟福弄清楚了原子的结构:内部有一个特别小、带正电,还特别坚硬的原子核,原子核外有一些质量更小、带负电的电子。
  • 那么物体内部的空隙有多大?
  • 现在的科学研究已经证明,原子的尺寸非常小,原则上是一个几何点,只有 1 米的 100 亿分之一,原子里的原子核尺度是十万亿分之一厘米到万亿分之一厘米,比起原子的大小,要小十万倍。我们可以把原子核放大一千万亿倍,一千万亿倍是多大的数呢,一般只在天文学中会用到,所以人们才会把这类数字叫做天文数字。原子核放大一千万亿倍,原子核的直径有 1 米。再把原子放大一千万亿倍,原子的大小就有 100 公里,大致相当于从北京到天津的距离。可以想象原子间的距离大到夸张。如此大的空隙为什么我们感受不到呢?
  • 2.玻尔:氢原子模型
  • 基于卢瑟福的实验结果,玻尔提出了著名的氢原子模型。氢原子中心有一个原子核,原子核外还有一个电子。最关键的是,电子只能在一些特定的轨道上运动,不能在其他地方稳定存在。这就像学校运动会的 100 米赛跑,运动员只能在自己的跑道里完成比赛,而不能横穿操场直接跑向终点。
  • 知道了原子的运动规律,那么原子间有没有机会碰到一起呢,还是很难,毕竟距离太远。所以玻尔的氢原子模型只是解决物质稳定性问题的第一步。
  • 3.海森堡:不确定性原理
  • 海森堡说原子中的电子,其实并不在一个个独立的轨道上运动,换句话说,电子的位置是不确定的,任何时刻都会同时出现在很多地方。只有当我们去看的时候,才能知道电子具体出现在哪里;如果不去看,电子就会同时待在很多地方。听起来很奇妙,对吧?这就是量子力学的神奇之处。
  • 如果抛弃玻尔电子轨道,让电子可以到处乱转,并同时出现在很多地方,那原子结构就会变得稳定。海森堡的理论让相距甚远的原子可以撞到一起,但无法保证它们相撞后能互相弹开。所以,物质稳定性问题依然没有得到解决。
  • 4.泡利:泡利不相容原理
  • 泡利不相容原理很简单,就是说在一个氢原子核周围只能有一个电子,另外一个电子根本就进不去。想象一下,在一场舞会上,原子由一对对「舞伴」组成的,他们不喜欢其他的「舞伴」随便靠近。正是由于这个原因,两个原子势必要保持一定的距离,而不会碰撞到一起。这就解释了由一排排原子组成的物体为什么不会突然缩小。
  • 5.戴森:物质不会塌陷与爆炸的原因
  • 戴森用泡利不相容原理证明了原子核一定会与电子配成一对,形成原子,这也符合我们生活的经验。还是那个舞会,一群男生和一群女生会自动结成一对对舞伴。每个女生都不希望别的女生来抢自己的男伴,男伴也不希望女伴被抢走,从而产生了一种向内的排斥力。这是物质不会突然塌陷的原因。与此同时,每对舞伴中的女生其实还想跟其他男生跳舞,男生也想跟别的女生跳舞,这又会产生一种向内的吸引力,就是所谓的化学键。这就是物质不会突然向外爆炸的原因。既不会塌陷,也不会爆炸,所以物质就能一直保持稳定了。
  • 虽然物质的内部空隙很大,但由于量子力学,由于原子、电子的不确定性,由于物质的稳定性,我们不会感受到一只杯子几乎都是真空。

路过

鲜花

握手

雷人

评论 (0 个评论)

facelist

您需要登录后才可以评论 登录 | 注册帐号

UPYUN DUODUO

手机版|酒垆 ( 豫ICP备17036686号 )

GMT+8, 2019-1-16 20:03 , Processed in 0.119168 second(s), 21 queries .

Powered by Discuz! X3.2

© 2001-2013 Comsenz Inc.

返回顶部