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趣味科學(xué):捏碎一個原子,需要多大的力氣呢?

2021-08-11 22:22 作者:西昆侖Bruce  | 我要投稿

這不是一個太難完成的事,可是這個說法有瑕疵

不知道大家有沒有徒手捏過雞蛋,一個橢圓形的雞蛋,雖然來說掉在地上或者用什么東西擊打,很容易就破碎了,可是如果真的純用手捏,還真的不容易捏碎。

原因很簡單,就是因?yàn)殡u蛋橢圓的結(jié)構(gòu)造成的受力問題,力量相互抵消導(dǎo)致真實(shí)作用力并不大。

那么就有人好奇了,如果捏碎一個原子的話,是不是需要極其恐怖的力氣呢?

原子的概念,在很早的古希臘時期,德謨克利特就提出了,他認(rèn)為物質(zhì)是由最基本的原子組成,當(dāng)時的原子論以及之后道爾頓的原子論都認(rèn)為原子是組成物質(zhì)的最小微粒。

只不過隨著近代物理的快速發(fā)展,我們知道了原子并非是不可分的,還有比它更小的單位,原子是由原子核和核外的電子組成的,原子核又是由質(zhì)子和中子組成。

回到問題本身,要捏碎一個原子,其實(shí)在現(xiàn)代物理學(xué)上面來說,已經(jīng)早就不是什么難事了,運(yùn)用粒子對撞機(jī),轟碎一個原子很簡單。

因此問題本身的結(jié)論,沒有太大的爭議,不過有兩點(diǎn)是需要單獨(dú)拿出來討論的:

1、問題的描述有誤。

我們知道原子雖然現(xiàn)在來看不是最小的粒子,可是依舊是微觀粒子,所以這完全就是屬于微觀領(lǐng)域的范疇了,也就是問題基本上要用量子力學(xué)來解決,而與之對立的宏觀領(lǐng)域的經(jīng)典力學(xué)并沒有太多的意義。

因此,用“捏”和“力氣”來形容,明顯是不準(zhǔn)確的,且不說你無法單獨(dú)捕捉到一個原子,就算是有這么一個原子,你如何“捏”呢?

如果用量子力學(xué)來解決的話:那么描述微觀過程常用的能量單位是電子伏(Ev)1 eV = 1.6×(10^(-19))J。

差不多讓原子核破碎需要幾百萬Ev。

2、轟碎原子挑戰(zhàn)不大,反而是“捏碎”夸克更夸張。

這個問題當(dāng)時有人問的時候,描述的是“腦洞大開”。說實(shí)話這個還真的不算是大開腦洞,因?yàn)榘凑彰枋?,其?shí)僅僅是捏碎原子,而并非是原子核,所以或許難度更小,用不了幾百萬Ev就可以辦到。

而如果真的要做到大開腦洞的話,試一試去擊碎夸克。

我們知道原子再分可以分成質(zhì)子和中子、質(zhì)子和中子又可以分成夸克、質(zhì)子由兩個上夸克和一個下夸克構(gòu)成,中子由一個上夸克兩個下夸克構(gòu)成。

夸克也是現(xiàn)在已知唯一一種基本電荷為非整數(shù)的粒子。

不知道夸克還能不能繼續(xù)細(xì)分下去,以目前的物理范疇,這就是最小的物質(zhì)組成單位,試想一下,這個應(yīng)該如何去“捏碎”呢?

擊碎夸克,或者說驗(yàn)證夸克能不能被擊碎,這就是對撞機(jī)存在的意義。

甚至很多人開始猜測,要集合宇宙之力才能辦得到,夸克如果被撕裂,那么宇宙還在嗎?時間不會紊亂嗎?世界會不會走到盡頭呢?

我們不知道,我們只能,拭目以待!


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