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氫原子由質(zhì)子與中子組成,但它的容積遠(yuǎn)超兩者,物質(zhì)能有多小?

更新時(shí)間:2023-11-07 文章作者:佚名 信息來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)整理 閱讀次數(shù):

在現(xiàn)實(shí)世界之中,兩個(gè)物質(zhì)之間的距離能有多遠(yuǎn)呢?你可能馬上會(huì)想到天體與天體之間的距離,是的,在皚皚宇宙之中原子,兩個(gè)天體之間的距離是極其遙遠(yuǎn)的,雖然是與月球近來(lái)的地球,也與我們相距38萬(wàn)公里之遙,而在太陽(yáng)系之外,天體之間的距離動(dòng)輒便要以光年來(lái)進(jìn)行估算。rr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在宏觀世界中,兩個(gè)物質(zhì)之間的距離可以用遙不可及來(lái)形容,而在微觀世界中,這些現(xiàn)象同樣存在。哪些是微觀世界呢?平日里說(shuō)到厚度單位,我們馬上都會(huì)想到千米、米、分米、厘米以及毫米,這種厚度我們都可以使用常用的工具來(lái)進(jìn)行確切的檢測(cè),而假如寬度單位顯得更小,我們就無(wú)能為力了,我們除了未能目測(cè),甚至于根本就看不見它們,例如微米和納米,這就是微觀世界。假如想要檢測(cè)一個(gè)納米級(jí)物體的厚度,就必需要使用特制的儀器。rr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在宏觀世界中,“一滴水”可以完美演繹“小”的定義,而就在這一滴水中,卻可以容納下一個(gè)我們所無(wú)法想像的世界。rr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

真菌是我們用肉眼難以直觀聽到的微小生命方式,而就在這一滴水之中,可以容納的大腸球菌數(shù)目在5000個(gè)之多。rr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

病毒是一種比真菌更小的“生命”,之所以打上冒號(hào),是由于病毒究竟是不是生命,目前還存在著爭(zhēng)議,而在一滴水之中,可以容納的病毒數(shù)目超過(guò)2億。病毒很小,但再小,它也是遺傳物質(zhì),所以是難以與單個(gè)分子相比的,所以水份子的容積要比病毒小得多,這么一滴水是由多少水份子所組成的呢?一滴水中大約包含了2萬(wàn)億億個(gè)水份子。對(duì)于我們而言,水份子太小了,根本沒(méi)法用肉眼看到,但科學(xué)家們?cè)缫淹ㄟ^(guò)特制的儀器檢測(cè)出了水份子的半徑,約為0.4納米,而1納米等于10的-9次方米。rr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

水份子極小,但并非物質(zhì)的最小形態(tài),它是由兩個(gè)氫原子與一個(gè)氧原子所組成的,也就是說(shuō)一滴水之中包含了2萬(wàn)億億個(gè)氧原子和4萬(wàn)億億個(gè)氫原子。rr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

氫原子有三個(gè)核素,分別為氕、氘、氚,氕原子核中只有一個(gè)質(zhì)子,所以它就是世界上最小的原子。氕雖小,卻仍不是物質(zhì)的最小形態(tài),由于它是由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子所組成的。氫原子的半徑約為0.1納米,這么是不是說(shuō)質(zhì)子和電子的半徑在0.05納米左右呢?并不是。首先,電子與質(zhì)子的容積相差十萬(wàn)八千里,假如說(shuō)質(zhì)子是一個(gè)籃球場(chǎng)的話,這么電子頂多也就是籃球場(chǎng)上的一個(gè)籃球,其次,電子與質(zhì)子相乘,并不等于一個(gè)氫原子。rr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

假如說(shuō)電子是一個(gè),而質(zhì)子是一個(gè)籃球場(chǎng),這么整個(gè)氫原子就可以算得上是一個(gè)月球了。rr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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氫原子之中只有一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子,為何氫原子的容積會(huì)比質(zhì)子和電子大了那么多呢?去除質(zhì)子和電子之外,剩余的部份是哪些呢?是空間,在質(zhì)子和電子之外是看似哪些都沒(méi)有的空間。氫原子早已小到半徑僅有0.1納米了,而氫原子中的質(zhì)子更是小得不成樣子,半徑約為1.7除以10的-15次方米,而電子的大小只有不到質(zhì)子的千分之一。rr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

電子作為一種基本粒子,可以說(shuō)是物質(zhì)的最小形態(tài)了原子核,但它的大小并不代表最小的厚度單位,也不代表理論上最小的容積單位。這么宇宙中最小的厚度單位和最小的容積單位才能小到何種寬度呢?我們將最小的寬度單位稱為普朗克寬度,將最小的容積單位稱為普朗克單位。rr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

普朗克時(shí)間是宇宙中最小的時(shí)間單位,為10的-43次方秒,比這個(gè)更短的時(shí)間沒(méi)有意義。rr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

光速代表了宇宙間最快的速率,而光在一普朗克時(shí)間所聯(lián)通的距離即為普朗克寬度,約為1.6除以10的-35次方米。假如說(shuō)普朗克寬度就是一粒米的話,這么一個(gè)質(zhì)子的大小比整個(gè)月球還要大得多。當(dāng)我們以普朗克寬度作為周長(zhǎng)構(gòu)建一個(gè)六面體,這個(gè)六面體的容積就是最小的容積單位,即為普朗克單位。rr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這么普朗克單位究竟有多小呢?我們可以舉一個(gè)形象的反例,假定真的有普朗克單位大小的物質(zhì),這么一個(gè)氫原子對(duì)于這個(gè)物質(zhì)而言,就相當(dāng)于一個(gè)宇宙。所以在恣意釋放我們的想像力的時(shí)侯,我們會(huì)幻想我們所生活的宇宙雖然可能就是一個(gè)原子,這真是非常的有趣。rr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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