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原子究竟小到什么程度?

2017-02-12

原子包括三种基本粒子:中子、质子和电子。质子和中子结合在一起构成原子的核心。受到强烈的相互作用而在一起,在宇宙四种基本力的其中一种,它们是由夸克制成并由胶子结合在一起,没有人确切的知道夸克有多小,它们可能是照字面上的意思翻吧,就像几何,试着把他们当作是零维,我们猜想,夸克和电子是物质在宇宙中最根本的构件。

电子围绕着原子核转,他们在里面行径的速度约每秒2200公里,速度快到可以18秒绕完地球一圈。就像夸克,我们认为电子是一种基本粒子。99.999999999999%的原子体积是空的…其余的都不是原子。我们觉得的空虚,其实是用来填充量子波动的空间,潜在能量的领域、建造和自然的瓦解。

图一

这些波动的根本对带电粒子如何相互作用有所影响,但是,这是其他影片的话题,有多少空间时原子核和电子真正占去的?如果你去除所有原子核之间的空隙,帝国大厦会变成米粒般的大小,人体所有的原子大约是一茶匙,有些极端物体类似的状态时存在的,在中子星,原子核被压得很紧以至于很密集。照这样的话,三个太阳连起来的长度只有几公里。

原子长什么样子?就像这个,电子同时就像一个波函数还有一个粒子。我们可以计算出,在任何时间内电子可能出现的地方,这些概率云,称谓的轨道。有大约95%的确定性为电子的着落处,找到一个电子的概率接近0,要进一步我们必须摆脱原子核,但实际上不会永远是0,这意味着,从理论上讲,原子中的电子可能在宇宙的另一边。

图二

这些奇怪而且一样的东西组成所有在宇宙中的物质,对于几十种已知的元素,你并不需要几十种粒子来表示,只需要三个。拿一个质子和一个电子,你有氢,添加一个质子和一个中子,你有氦气,再加一点,你得到碳,再多一些,就是氟,加更多,金,以此类推,每一个元素的原子是相同的。例如所有的氢原子在宇宙中是相同的;在你身体里的氢同样也是在太阳的氢,你现在会觉得困惑吗?我们肯定是的!

没有任何东西在这种规模的宇宙里讲得通。而我们甚至还没有开始谈量子力学和粒子动物园,这更加奇怪!从我们最初的设想到现在,原子模型已经改变了许多次,而现在的模型肯定不会是最后一个,因此,让我们支持的科学家和研究,并等待下一波令人震惊的新消息,对于我们这个陌生的世界是这样的。

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