亲爱的小伙伴们,相信很多人对把原子放大无数倍就是另外一个宇宙吗和原子核放大到篮球场那么大拿去刮凿挖能挖到都不是特别了解,因此今天我来为大家分享一些关于把原子放大无数倍就是另外一个宇宙吗和原子核放大到篮球场那么大拿去刮凿挖能挖到的知识,希望能够帮助大家解决这些问题。

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把原子放大无数倍就是另外一个宇宙吗

把原子放大到无数倍会不会发现另一个宇宙?现在网络上充斥着这种问题。

“一花一世界,一叶一菩提”,本来是佛教中蕴含的一种哲学观点,里面有辩证法的成分,就是说再小的事物,也有世界的缩影在里面,可以帮助人们在认识世界的时候,不要忽略小的地方,全满思考问题。

这些哲学观点是世界观和方法论,可以一定程度的知道我们认识世界。但一些人哲学没学好,倒把这些属于方法论的说法强加在了自然科学里面,就大错特错了。

如果一直这样的钻牛角尖下去,就会变得神神叨叨,害己害人。

比如这个问题,本身就既不眼睛又不科学。

把原子放大无数倍,这个无数倍是多少倍?我们知道当把一个物质放大到若干倍时,就可以看到物质结构、分子,在放大若干倍就看到了原子,而看不到分子;在放大很多倍就看到了原子的内部结构更小层次,那时候就不是原子了。

把原子放大无数倍,会不会发现一个世界,与把一座山、一个星球放大无数倍有什么区别呢?

这是因为“无数”这个词就很不严谨。无数是多少?这个世界有可以用无数衡量的事物吗?

生活中可以这样随意夸张,什么无数、无限、无穷呀。但对于科学来说,这种事物在自然界是极少的。

因为宇宙也不是无限无穷的,而是有限的、有始有终的。

现代科学早就摒弃了静态宇宙观,大爆炸宇宙模型已经成为科学界公认的标准模型。

静态宇宙观认为宇宙从来就是这个样子,无始无终无边无际。

自从发现了宇宙膨胀,一系列的证据表明,宇宙一直是在膨胀的,宇宙从很早之前是由一个零点开始的,到现在年龄约138.2亿岁,而且宇宙终有老时,尽管还有很多亿年。

这就说明宇宙也是有始有终,有大有小的。

这就是大爆炸宇宙模型。

既然宇宙都不能用无限,这个世界上还有什么无穷无数的事物吗?

有,就是宇宙没有开始前,还没有我们认知的时空之前,一个奇点。

这个奇点体积无穷小,曲率无限大,密度无限大,温度无限高。

这个无穷和无限就是无数的意思。说这个奇点是无数的,是因为奇点不是我们这个世界能够解释的,我们现在已知一切物理理论到奇点处都失效。

现代量子力学认为奇点是从另一个时空膨胀突出过来的,是突然出现的,从一个没有体积的量子泡沫中出现的。

既然“没有”,只能用无穷小来描述。

而本问题把原子放大无数倍,是多少被?难道要放大到比宇宙还大?

宇宙现在的可观测直径约930亿光年,还有不可观测宇宙目前人类无法了解,到底多大不知道。

但不知道并不能用无数或者无限去形容,理论推断的结果只能是有限。有始有终就是有限。

亚原子级的微观世界是完全与宏观世界不一样的世界。

量子力学研究的深入,越来越发现微观世界完全与人类的生活常识不一样,如果用生活常识或宏观规律去套、去理解亚原子领域,是错误的。

这个错误已经经历了百年的验证。

这个错误爱因斯坦也坚持了几十年,一直到它去世依然坚持着,但现在被证明是错的。

量子理论的奠基人之一薛定谔是爱因斯坦的同盟军,也反对量子力学中的测不准定律和不确定性原理,弄了一个“薛定谔的猫”来讽刺哥本哈根派的这些理论,结果讽刺了自己。

“薛定谔的猫”是薛定谔1935年提出的,一个有关猫生死叠加著名思想实验,是把微观领域的量子行为扩展到宏观世界的一个推演。

这只倒霉的猫被关在一个密闭的盒子里,里面有一个装有毒药的小瓶子,有一个锤子有电子开关控制,电子开关由放射性元素控制,放射性元素发生衰变,就会触动开关,敲碎毒药瓶子,毒死这只猫。

但放射性元素衰变是有概率的,有50%机会衰变或不衰变,因此从外面人看来,猫是被毒死了呢,还是活着呢,就不知道了。

这样这只猫只能处于既死又活的叠加态,只有打开盒子,才能够知道猫是死是活。

这个实验告诉人们,除非观测,否则一切都无法确定。

道理很简单,但解释却完全不一样。

对于“薛定谔的猫”实验的解释,形成了科学界两个派别的大争论。

以波尔、海森堡为代表的的哥本哈根派认为,量子力学才能够完美的解释微观世界运动规律。在量子世界,一切都是不确定的,只能够用波函数来描述。

在没有打开盒子前,猫只能是概率波的方式存在,只有打开盒子观测时,量子波函数才会瞬间坍塌,出现了猫的本证态。

这就是微观粒子具有的波粒二象性,是不确定性原理和测不准定律的体现。当不观测时,猫是以波的叠加混沌状态存在,一旦观测,就以粒子的状态存在。

注意,不是观测“知道”了猫的死活,而是“决定”了猫的死活。这就是所谓观测导致了“波函数突然塌缩”。

而反对量子力学不确定性原理的爱因斯坦、薛定谔等人,认为“上帝不会掷骰子”,猫这种不死不活的状态在没有打开盒子前就已经决定的,而不是观测才突然确定的,不承认这种非本证态的“猫”说法。

他们认为宏观领域的客观规律不以人意志为转移,而这个猫既死又活的状态违背了宏观的逻辑思维。量子力学之所以具有这些随机状态,是因为理论还不完备,一些“隐变量”没有被发现,随着发现的深入,就会避免掉这些不确定性和随机性。

这种争论一直到这一代科学家都去了天国,也没有结束。

但毫无疑问,这种争论促进了量子力学的发展,量子力学根据这些反对派提出的问题,不断的深入研究,发现了越来越多的量子特征,得到了越来越多的证据支撑,由此,哥本哈根派成为正统量子力学理论一脉。

说了这么多历史争议,就是为了说明微观世界不是用宏观世界的一些规律来解释的,更不是凭着吃饭拉屎的一点常识就能够扯淡的。

现代物理学认为,原子是由原子核和核外电子组成,原子核又由中子和质子组成,中子为中性不带电荷,质子带正电荷,电子带负电荷,质子的正电荷数与电子的负电荷数相等,因此原子呈现出电中性。

进一步研究发现中子和质子又是由夸克组成,在进一步研究,发现夸克是无法单独存在的,处于强相互作用力限制的“夸克禁闭”状态。

那么物质还可以分下去吗?目前的理论是夸克无法从质子中分离出来,那以后会不会还能够分下去呢?谁也不知道。

但这些已经是量子力学的研究范畴。

早期原子模型是行星模型。

何谓行星模型?就是像太阳系一样,原子核就是太阳,围绕着原子核的电子就像一颗颗行星,在不同轨道上公转。

这也是很多人至今以为原子就是小的天体系统,所以一直放大下去,会有一个个天体系统出来,一个原子就是一个世界的想法就是从这而来,也是这个问题的根源所在。

量子力学的发展,越来越证明微观亚原子世界完全与宏观世界不一样的规律,不是人们想象中的样子。

现代电子显微镜可以把物体放大10亿倍,就能够看到原子的样子,就是说一个个球样,根本不像太阳系可以一眼望穿看到太阳那样的看到原子核。

量子理论的不确定性原理认为,粒子具有波粒二象性,无法确定其真实的位置,因此电子在原子核外是以弥散性云雾态存在,它们随机的出现在轨道层面的任何地方。

微观世界是组成宏观世界的根本,但与宏观世界有着完全不同的性质和运动规律。

虽然现在还有许多问题没有弄清楚,但量子力学已经发现和揭示了很多亚原子世界内在机制,科学技术人员正在把这些发现和规律用于我们的社会生活,对社会发展和人们生活提升产生了重要作用。

事实证明,一切胡思乱想毫无根据的臆断,都对社会发展不但无益而有害。相信科学,才能减少愚昧,促进社会进步,也会更让自己幸福。

就是这样,欢迎讨论,谢谢阅读。

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原子核放大到篮球场那么大,拿(工具)去刮凿挖,能挖到边角料吗

原子核放大到篮球场那么大,拿(工具)去刮凿挖,能挖到边角料吗?

这是一个异想天开的问题。因为原子看不到摸不着,许多人就有这种幻想,就希望把它放大来看看到底是个啥模样。现在我们就来通过这种假设,了解一下原子的有关性质。

原子核放大到篮球场这么大,原子有多大?

一个标准的篮球场,长度为28米,宽度为15米,周边还要有一些空地。通常人们认为原子和原子核都是圆球状的,我们就按照篮球场的内空尺寸放大原子核,这个核就是一个15米直径的球。

不同的原子有不同的核子结构,最小的原子核只有1个质子,原子量为1;最大的原子核有118个质子,179个中子,原子量达到297。我们不去管它,只按照一般的说法,原子的数量级在10^-10m尺度,原子核的数量级在10^-15m尺度,来衡量这个原子有多大。

这样,如果原子核放大到直径15米,这样原子核放大倍数为1.5亿亿倍。那么将原子直径增加同等倍数,这个原子直径就有1500公里。用现实中的物体比较,这个原子核就差不多有一幢别墅那么大,而原子就要占据一个100万平方公里的范围,而中国总面积才960万平方公里。

这个原子就相当一个小星球,差不多有鸟神星那么大,鸟行星是太阳系第三大矮行星。而这个星球般大的原子,总质量的99.87却在别墅般大的原子核上,体积却只有整个原子的几千亿分之一,占据了巨大空间的电子质量几乎可以忽略不计。

那么原子是虚空的吗?

看起来的确是这样,实际上并非如此。早些时期,人们认为的原子形态是行星模型,就是一个个电子围绕着原子核在不同能级上运动,就像一颗颗行星围绕着太阳旋转,所谓虚空就是这么来的。

后来量子力学的发展,粒子运动的不确定性原理认为,人们无法确定粒子运动的位置和动量,因此电子随机地在原子核周围运动,随时可能出现在任何位置,这样就形成了电子云模型。可以理解为,原子的电子外壳实际上并非一个乒乓球样的外壳,而是充实在每一个位置的点。

别看这占据质量极少的电子外壳,却牢固地包裹保护着原子核,要打破这个坚硬的外壳,接触到内部的核,一般的常力是无法做到的。就如题目所说,即便这个原子变成鸟神星这么大,用挖掘机、枪炮、原子弹也无法撼动其表面半分,更别说拿把锄头,或提着一个工具箱去挖、凿、刮原子核了。即便能刮动外围表土,你有办法挖到鸟神星的核心吗?

多大的力才能打破原子的电子外壳呢?

在地球上,组成物质的原子和分子之间是有很大间隙的,因此物质的确是疏松虚空的。任何物质,就连钢铁、金银在高倍电子显微镜下,其结构也是空洞大于实体,因此物质在极大压力下,就会被压缩,密度增大。

但这种增大只是分子、原子之间间隙的缩小,并不会触动原子外壳本身。地球上最大压力在地心,是海平面压力的360万倍,那里的物质在高温高压下成为特殊的流体状,其坚硬和韧性比地球任何地方的物质都大,但原子形态依然没有撼动半分。

压力的单位为Pa,称帕斯卡,简称帕,海平面大气压为101.325kPa(千帕),通俗说法为1个大气压,也可以说1公斤压力,就是每平方厘米承受1公斤的压力。

在木星、土星等大质量行星,核心压力达到几百甚至几千万个,气态氢在这种压力下成为液态,甚至成为金属态,但氢原子的形态依然是完整的。

而人力能够形成的压力有多大呢?挖掘机的压力也就300公斤左右,狙击步枪子弹对目标压力约1000公斤,原子弹爆炸核心压力可达几十万个大气压强。也就是说地球上人为的力是无法打破原子电子外壳的,更别说触动内部的原子核了。

能够撼动原子外壳的白矮星。

宇宙中有一种星球叫白矮星,体积只有地球大小,质量却相当太阳这么大,因此其密度极大,达到10吨/cm^3,这种星球一般是太阳质量8倍以下的恒星,死亡后留下的尸骸。

这种星球为什么密度有这么大呢?就是因为极高的引力压,将物质的原子外层结构破坏了,原子外层电子成为自由电子,被压缩到最靠近原子核的能级,电子之间的距离被压缩靠近了。但白矮星物质的原子核依然没有脱离电子的保护,只是荡漾在电子的海洋中。

这个压力有多大呢?研究表明白矮星表面引力压力达到地球的4.5亿~10亿倍,表面重力达到地球表面的18万倍以上。这样巨大的压力虽然把原子外层电子压得紧致了,电子与原子核之间的空间变小了,但依然无法触及到原子核。

只有当白矮星通过吸积达到钱德拉塞卡极限,也就是1.44个太阳质量以上,白矮星就会坍缩成一个中子星。

量子简并压是支撑白矮星、中子星的力量。

何谓量子简并压?量子力学把基本粒子分为玻色子和费米子,电子、质子、中子都属于费米子。费米子粒子遵循泡利不相容原理,就是费米子组成的系统中,不能有两个或两个以上的粒子处于完全相同的状态。通俗点说就是当它们在一起时,就会像小孩子们玩游戏一你推我搡,相互不让靠近,只有在极大压力下,才会压垮这种排斥力。

白矮星就是依靠电子与电子之间的相互排斥力,支撑着巨大的重力压力,维持着星球的物质形态。这种支撑压叫电子简并压。当引力压力进一步加大,电子简并压无法支撑这种压力时,电子就被压到了原子核里。

由于电子带负电,原子核的质子带正电,它们碰到一起就会中和变成中子。这时,中子与中子之间相互排斥的压力支撑着物质保持某种形态,这种支撑压就叫中子简并压,这种全部由中子组成的物质就叫中子简并态物质,有这种物质组成的星球就叫中子星。

中子星体积只有10公里左右直径,质量却达到太阳的1.44倍以上,因此其密度高达10亿吨/cm^3,表面压力达到10^18个大气压强,也就是每平方厘米1000万亿吨。

宇宙中顶级极限压力就是黑洞。

当中子星通过吞噬恒星或星际物质,达到奥本海默极限,也就是中子星质量达到太阳3倍以上,中子简并压就无力支撑自身巨大引力压力了,所有物质都无限坍缩到中心那个无限小的奇点上,中子、夸克都破碎化为乌有,可见物质再也不存在,只剩下质量、电荷、角动量三个物理量,这就是黑洞。

由此可见,要破坏原子外壳,改变原子核结构,依靠蛮力是做不到的,需要的力量太大了。但聪明的科学家们并不需要蛮力解剖原子,而是通过高温、低温、碰撞等方式,深入到原子核内部去了解物质深层次本质,如可控核聚变、波色~爱因斯坦凝聚态、大型强子对撞机等方式,获得了许多基本粒子的信息,从而让人类文明走向新的高度。

微观世界和宏观世界差异很大,就比如原子,现代的观点看来,原子并非实心小球(因此题目所言的把原子放大,之后再拿工具去刮原子壁是不可行的)。

如果这道问题拿去问20世纪前的物理学家,他们给出的答案可能就是肯定的:你会刮下一些原子粉末甚至还会有一些电子下来。因为那时候物理学家建立的原子模型分别是“道尔顿的实心小球模型”和“汤姆逊的枣糕模型”

道尔顿认为原子就是一个不可分割的实心小球;再后来汤姆逊认为原子内部存在电子,而电子是镶嵌在原子表面的。

随着实验技术的不断发展,物理学家对原子的认知水平也不断的上升,最后就出现了由卢瑟福提出原子行星模型,认为原子内部大部分是空的,中心存在原子核,周围环绕着电子。按照这样的观点,那就不存在什么原子壁了,你用勺子去刮,要么刮到电子,要么碰到原子核。

当然了,现在的观点是基于量子力学得出的电子云模型。如果非要定义一个原子壁,那只能是电子云来充当电子壁了,而所谓电子云,其实就是电子的存在变成了概率分布,只能说那个位置发现电子的概率是多少。

说到底,原子内部的电子、中子、质子,甚至于组成中子、质子的夸克。。这些究竟是什么模样呢?没人知道。

期待您的点评和关注哦!

由于我们生活在宏观世界,而宏观世界的一切都是确定的,可以度量的,这种根深蒂固的思想观念常常让我们陷入迷茫,尤其是面对诡异的微观世界,那里的一切与宏观世界大相径庭,虽然如今我们知道这点,但很难真的接受,同时在思考微观世界的情况时不由自主地会用宏观世界的眼光去思考!

而问题中的这种疑问就是这种情况,宏观世界里我们很容易做到用一样工具刮出粉末状的东西,比如说刮墙壁。于是我们就会套用宏观实际的理念用于微观世界:如果用一种工具刮原子,会不会也刮出粉末状的东西?

如果这个问题放在20世纪以前,人们认为或许真的能刮出粉末状的东西,因为当然科学界普遍认为原子是实心的,应该能刮出一些东西来!

不过随着量子力学的发展,如今我们知道了原子的结构,那里几乎都是真空,如果原子有足球场那么大,原子核只有一个豆子那么大,而电子更小了,根本看不见,其他地方都是虚空!而如果原子有公交车那么大,原子核还没有芝麻大,电子更看不出来了!

而且,电子的位置不是固定的,也不是像宏观的地球那样围绕着太阳旋转,电子是非常随机地出现在原子核周围,以概率方式存在某个地方,俗称“电子云”!

即使真的用某中工具去刮,刮掉的也只能是电子,而且几率很低,毕竟想要在足球场大的范围内刮掉一个几乎看不见的东西,实在太难了!

事实上,当我们用“刮”这个字描述微观世界时,就注定了我们的出发点就是错误的。原子核和电子是一个整体,一起存在的,如果某个电子被“刮”掉了,原子核也会吸引其他的电子,除非温度非常高,原子核和电子都处于一种游离状态,成为离子!

这说明什么?给原子升温就是一种“刮”的方式,而升温的方式就是注入能量,能量可以“刮”掉电子,而不是用实物去刮!

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用放大多少倍的显微镜才能看到亚原子粒子

10万亿倍左右吧,因为如果你想把原子核扩大到1毫米大小,你需要增加100倍以上的100亿倍。如果你想扩大到1厘米的尺寸,你需要增加1000倍以上的100亿倍,这样,显微镜需要达到1000亿~10万亿倍。目前的光学显微镜是一种观察传统细菌的望远镜,它的放大倍数最多只能达到1600~2000倍,更不用说原子了,还有病毒。

由于光学望远镜的分辨率仅为200~300nm,病毒的大小一般在几十到100nm之间,而原子大小为0.1nm,则更加不可见。现代电子显微镜的最大放大倍数约为300万倍,约为光学望远镜的1500倍,最小分辨率约为0.2nm。

因此,我们几乎看不到原子的近似外观,但它只是一个相对模糊的图像,不是很清楚。原子被放大300万倍有多大?10^-10/3000000=0.0003米,即0.3毫米。这种原子图像在人眼的视野中仍然是看不见的。只有当图像被显示器放大时,才能看到原子的一般外观。

然而,原子核的直径比原子的电子壳的直径小100000倍。因此,在现代电子显微镜的放大倍数中看到原子核是远远不够的。当然,显微镜的放大倍数不能这么简单地理解。仍然有许多复杂的因素来决定解决方案。这里只是一个一般的参考。

关于以上的问题今天就讲解到这里,如果各位朋友们有其他不同的想法跟看法,可以在下面的评论区分享你们个人看法,喜欢我的话可以关注一下,最后祝你们事事顺心。

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如果把原子放大10亿倍,将会看到什么

如果把原子放大10亿倍,将会看到什么?

首先我要说一下:什么原子?原子是一种物理概念,是指在化学反应中不可再分的一种基本微粒,学过化学的都知道原子在化学反应中是不可以分割的。如果把原子放在物理学中,并且把它处于物理状态,原子是可以分割的,原子是由原子核以及围绕原子核运动的核外电子组成,原子它可以构成一般的物质的最基本单位,我们化学中通称为元素。目前已知的元素共有118种,包括天然元素以及人工合成元素,因此,原子具有核质结构。在任何物质中都含有原子,并且原子一直在做永不停息的无规则运动。

01

上面笔者所说:原子是非常非常小的一种微粒。原子包括负原子以及正原子,负原子的原子核通常是带负电,周围的负电子显正电,而正原子则恰恰相反。我们摸着的物体都是不显电性的,是因为当质子数与电子数相同的时候,这个原子就是显电中性,也就是正负电相抵,从而不显电性。我们可以根据质子数和中子数的数量的不同来判断原子的种类,质子数它决定了该原子属于哪一种元素?而中子确定了该原子是这种元素的哪一个同位素!同位素是我们高中化学中所学的,原子其实是哲学上具有本体论意义的一种抽象概念,随着科学的发展,从抽象概念转变为科学的理论!

02

也许许多人想知道,如果把原子放大10亿倍的话,将会看到什么?其实,我们将会看到另一个宇宙,可能是一个人类还未

发现的一种新型的宇宙。大千世界无奇不有,我们都知道原子是构成物质的基本属性之一,是一种微观的物质微粒,他们在一起会组成一个宏观的神秘宇宙。

03

以目前的科技水平,人们很难把原子放大十亿倍,就算是世界上最高尖端的显微镜,也不过只能把原子放大到百万倍而已,如果要把原子放大到十亿倍的话,是远远做不到的。总而言之,把原子放大到十亿倍,就会形成一种小型的宇宙,内部的结构和我们所见的宇宙结构相似,或许在其他外星生物看来,我们所处的宇宙可能就是一个原子,人类还没有发现外星文明的一些问题!

04

综上所述。笔者认为:我们所生活的宇宙就像一个小小的原子,首先我们要清楚地认识原子之间是有非常强的结合力,想把原子单个单个地分开,是万万不可能的。原子就像足球场上的一个小小的蚂蚁那么大,现在我们人类所能探究到的东西是非常非常少的,宇宙世界变化末端,需要我们一点一点地探索。以上仅是笔者的个人看法,欢迎您评论补充!

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显微镜想要看原子内部,究竟需要放大多少亿倍

40亿倍可以看到原子核内部,光学显微镜是我们进入微观世界的必要工具,但它并不是万能的。根据其光学结构和可见光波段的波长范围,其极限放大倍数是有限的,光学显微镜的极限放大倍数显微镜的放大倍数是由物镜和目镜的不同组合决定的,但极限放大倍数与物镜无关,这与肉眼可见的可见光范围有关。

普通光学显微镜的放大倍数可以通过以下经验公式表示,r≈λ/2R是物体的最小可分辨距离,Λ是入射光的波长,如果我们计算出肉眼能看到的紫光上限和380纳米紫外波长上限,大约为190纳米,如果我们根据肉眼的极限分辨率为0.2毫米时的极限分辨率25毫米进行计算,则放大倍数为:D=0.2/190×10^6=约1050倍现代光学显微镜的极限分辨率约为1500-2000倍。

因为显微镜的等效视觉距离与肉眼的视觉距离不同于25毫米,增加这种放大是没有意义的,因为视野中有黑暗,而且无论入射光有多亮,它都是无用的,因为它已经是肉眼可见的最大波长的一半,无论放大倍数有多大,无效理论的放大率将大大增加。

因为x射线波的波长更短,其波长在0.001~10纳米范围内可以满足较高的放大要求,但X不能在光学玻璃透镜上完成折射放大,其折射放大过程由波带板完成,我们中国有句不错的谚语,一朵花就是一个世界,一叶就是一个菩提,即使它是一粒不起眼的沙子,里面也可能隐藏着一个完整的世界。

关于显微镜想要看原子内部究竟需要放大多少亿倍的问题,今天就解释到这里。

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把原子放大到十亿倍后会怎样

我们将会看到另一个宇宙,一个人类现如今还没有认知的新型宇宙。我们都知道,现如今人类科技水平已经随着时间的推移而突飞猛进,日新月异,自从现代科学横空出世以来,人类在百余年内,取得了令所有古人都想象不到的突破;

但是,对我们来说,还是有着许许多多的未解之谜在等待我们验证和探索。所谓“大千世界,无奇不有”,我们都知道,原子是构成物质的基本属性之一,作为微观物质的他们,一同组成了我们的宏观宇宙。

假如把原子放大十亿倍,乃至一百亿倍,我们将会发现什么呢?这是一个非常有趣的话题。实际上,以目前人类的科技水平而言,最高尖端的显微镜,也不过能放大百万倍而已,放大“十亿倍”,是远远做不到的。

但是随着我们生物研究越来越深入,很多学者都逐渐意识到了,原子和宇宙,确实有千丝万缕的联系。近期,美国哥伦比亚大学生物系教授韦恩,在《自然科学》杂志中刊登的论文中表示,他发现一个“令人震惊的事实”。

这个事实是什么?原子内部放大到一定的程度,就是一个小型宇宙,内部的构造,和我们所看到的宇宙也极为相似。从他提供的图像上显示,原子内部,不仅有着一个又一个的“星球”,“星系”,甚至连“黑洞”都清晰的展现出来了。

这意味着什么?或许在更高维度的生物看来,我们所处的宇宙,就是一个“原子”。而且,小编觉得这也能解释“费米悖论”,为什么人类目前还没有发现外星文明的问题。

这些外星文明,很有可能依靠先进的技术,进入了“原子”内部,因为,里面的资源,是取之不尽,用之不竭的!

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放大多少倍可以看到原子核,电子显微镜能看到多小的粒子

原子直径的理论数量级约10^-10m,也就是100亿分之一米,放大100亿倍,原子看起来就有1米直径。不要以为放这么大就可以看清原子内部了,还早着呢。
所谓原子内部就是原子核,原子核由中子和质子组成。原子核直径的数量级为10^-15m,也就是说比原子直径还要小10万倍。那么这个原子直径有1米了,再小10万倍有多小呢?只有0.01mm,也就是百分之一毫米,10个微米。人的眼睛能够看到最小的张角约0.07毫米,看到的这个原子核还是在人肉眼分辨极限以下,更别说看到内部了。
如果看到的这个原子核有1毫米大,理论上应该能够计算出里面最简单原子核里面的质子和中子了,如氢、氦、锂、铍、硼、碳等,里面的质子只有1~6个,这些元素如果中子与质子相当还可能能够看出,复杂一点的同位素或重原子核根本无法看清楚。
如果放大后相当1厘米大小,大概是可以看出重元素原子核内部情况了吧?我们看一下需要放大多少倍。如果要把原子核放大到1毫米大小,就需要比100亿倍再加100倍,要放大到1厘米大小,就需要在100亿倍基础上再增加1000倍,这样显微镜就需要达到10000亿~100000亿倍。
现在的光学显微镜,就是那种经典传统看细菌的望远镜,放大倍数最高只能达到1600~2000倍,不要说看原子,就是看病毒也无法看到。因为光学望远镜的分辨率只有200~300nm,一般病毒大小在几十到100nm之间;而原子尺寸在0.1nm,就更看不到了。
现代电子显微镜最大放大倍数在300万倍左右,是光学望远镜的约1500倍,最小分辨率约0.2nm,因此勉强可以看到原子大致的样子,但只是一个的较为模糊的图像,看得并不很清楚。原子放大了300万倍有多大呢?10^-10/3000000=0.003m,就是3个毫米,这个原子图像在人眼视界里有3个毫米大小,已经够大了,通过显示器放大,就能够看到原子的大致样子。
但原子核则比这个原子的电子外壳直径还要小100000倍,因此,现代电显微镜放大倍数要看到原子核里面还是远远不够的。
当然,显微镜的放大倍数并不能这么简单理解,分辨率多少还有很多复杂的因素确定,这里只大致给出一个参考。显微镜的种类很多,如光学显微镜就有暗视野显微镜、相位差显微镜、荧光显微镜、偏光显微镜等等;电子显微镜有透射电子显微镜、扫描电子显微镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜等等。
显微镜放大倍数和分辨率受到很多因素影响,如透镜质量、机械装配质量等多方面因素,都可以影响显微镜的分辨率和放大倍数。但即便透镜和机械装置做得再完美,最终显微镜放大倍数和分辨率也不是无限的,最终受到入射光源波长限制。
这是因为人观察事物完全依赖光,也就是说物体必须发出光或者得到光的照射,人眼才能够看到,不管是光学显微镜还是电子显微镜,都必须有一个光源入射,被观测物体才能够被“看到”。当被观测物体小于入射波段的一半时,就不会被观测到。
这里说的光是广义的光,包括可见光和不可见光,就是指电磁波谱全频段。电磁波由无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、伽马射线组成。可见光只占据整个电磁波谱中窄窄的一小段,波段约在380~760nm之间;比可见光波长更短的紫外线,波长在10~380nm之间;X射线波长在0.001~10nm之间;伽马射线在0.001nm以下,最短可达10^-20m以下。
光学显微镜是以可见光为光源观测物体的,因此最高分辨率只能达到约200nm,而电子显微镜一般是用电子束扫描或透射的,电子束的波长随着能量(电压)加大而缩短,当电压为50~100kv时,波长约为0.0053~0.0037nm之间。
电子显微镜不是通过人眼直接观察看到的物体的,更贴切的说应该是靠“摸”,电子束或者X射线、伽马射线轰击到被检测物体上,把“摸”到的信号记录下来或收集起来,这种信号有透射物体时“感受到”的物体形态,或发射到物体上被激发出的次级电子辐射形态,通过电脑分析成像用显示屏显示出来。
目前的电子显微镜分辨率可以达到0.2nm甚至更高,就可以把原子的样子描述出来。
理论上,如果用伽马射线作为光源照射物体,分辨率还能够达到更高,因为伽马射线的波长可短至10^-20m以下,也就是0.00000000001nm以下,但微观粒子位置和动量受不确定性原理限制,无法同时确定其位置和动量,也就是说无法准确的观测它们,又叫测不准定律。
亚原子粒子,也就是比原子更小的粒子受量子力学测不准定律约束,无法准确同时测到其位置和动量,这是由于微观粒子的基本特性所决定,也是由于观测所需要的光所决定。
电磁波有个特性,就是波长越短,频率越高,能量越大。而观测越小的物体,所需要的波长就越短,因此能量就越大。这就形成了一个无法解决的矛盾:本来观察越小的物体越要小心翼翼别“惊动”它,才能够看清它的样子,但需要更小的波长才能够看到它,所给出的能量越大,对它的“惊动”只能越大。
这一点点能量打在宏观物体上面可能九牛一毛,完全可以忽略不计,但打在一个质子或电子身上,哪怕只是一个光子,也会给它很大的一个动量,这个被观测物体就很可能永远没办法确定位置了。
微观粒子具有波粒二象性,既是粒子,又以概率波的形式存在,如我们观测原子,永远也看不到单个的电子,只能以电子云的形式出现。因此人类对微观世界基本粒子的理解都只能通过理论间接理解。科学家们通过大型对撞机对一些微观粒子的碰撞,观测它们的轨迹和极其细微的质量和电荷变化,然后通过模型把它们刻画出来,迄今还没有任何办法直接观测到。
所以,所谓放大多少亿倍能够看到原子核内部的问题,至少从目前的人类科技能力来看还是不切实际的。
就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。

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10亿倍显微镜下的原子

想要看得远就要使用望远镜,大型天文望远镜能够让人们观测无边无际的宇宙,而要观测微小的物品,除了常见的放大镜以外,显微镜成为了人们的必备工具。世界上最大倍数的显微镜已经能够观测到原子核的内部,看见里面电子的结果,微观世界给人们一次次的震撼。
现今世界上最大倍数的显微镜是扫描隧道电子显微镜,这种显微镜起步就是一亿倍显微镜,能够观测更加清晰的原子表面。其就是通过探测样品表面的隧道电流信号,然后将信号生成为图片供人们研究。
这种扫描隧道电子显微镜在1981年被发明之后,就受到了科学家的追捧,相比起以前的透射电子显微镜。扫描隧道电子显微镜的分别率更高,并且透射电子显微镜也仅仅只能够探测样品的表明,并不能够更深入的了解原子。
当然在当时也有场离子显微镜和场发射电子显微镜,两者都能够做到清晰的而研究原子表面,但是研究的样品却需要下大功夫。样品需要放置超细的针尖上面,并且样品还需要承受住超高强度的电场,于是一些达不到要求的样品就不能够进入深入的研究。
之后在扫描隧道电子显微镜出现后,科学家对原子的研究更加的舒适,基本上大部分原子都能够被扫描隧道电子显微镜观测。可以说扫描隧道电子显微镜的适应性是很高的,而且其分辨率又是提高了一个台阶。

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