想要看到隐藏在原子里面的微观宇宙,需要将它放大几倍?

如题所述

我们生活在一个难以理解的宇宙里,往大的说,即使在“小小的”银河系里,我们的地球最多都只能算是一粒尘埃,更别谈更宏观的层面了。往小的说,仅仅是组成我们身体的原子的数量就至少是1000亿亿亿个,而据我们所知,原子并不是构成物质的最小单位,在原子内部还有“非常广阔”的内部空间。

很显然,假如将原子放大足够的倍数,呈现在我们面前的就会是一个微观的宇宙。我们常常听到类似“将原子放大1亿倍,就可以看到一个宇宙”这样的说法,那么将原子放大1亿倍,真的就可以看到一个微观宇宙吗?

我们先来看看在放大1亿倍之后,原子的尺寸到底是多少。资料显示,一个典型原子的尺寸是 10^-10 米的数量级,也就是说,将一个原子放大1亿倍后,这个原子的尺寸只有1厘米左右。值得注意的是,原子内部的原子核和电子的尺寸数量级,分别为 10^-15 米以及 10^-16米,简单计算后我们可以得出,就算将原子放大1亿倍,我们也无法看清原子的内部情况。

那么到底需要将原子放大多少倍,才可以看到隐藏在原子里面的微观宇宙呢?

一般来讲,人们总是喜欢将原子与太阳系来相比,比如说原子核相当于太阳,电子相当于行星,因此,我们可以认为,将原子里的电子放大到地球那么大就可以了。地球尺寸是 10^8米 的数量级,于是可以得出,将原子放大 10^24(1亿亿亿)倍,就可以看到隐藏在原子里面的微观宇宙了。

需要指出的是,假如这样的情况真的实现了,那么我们将会看到,这个隐藏在原子里面的微观宇宙与我们所处的宇宙有很大的差异,主要有以下几点。

一、比例不同

为方便讨论,我们以最简单的原子——氢原子来举例说明。氢原子的原子核是一个质子,它的质量大约是电子的1835倍,而尺寸仅比电子大10倍而已。再看太阳和地球的比例,太阳的质量大约是地球的33万倍,尺寸也比地球大100倍。

二、起主导作用的基本力不同

在我们所处的宇宙中,万有引力这种基本力在宏观上起到了主导作用,然而万有引力是四大基本力中最弱的,其强度比其他的基本力低了很多个数量级,因此在原子的内部,万有引力的作用是可以忽略不计的。

由于强相互作用力和弱相互作用力只在原子核内存在,所以在原子的内部,电磁力就成了起主导作用的基本力。

三、运行方式不同

在我们所处的宇宙中,地球按一个固定的轨道围绕着太阳进行公转,而在原子的内部,电子则是以“概率云”的方式弥散在原子内的核外空间里。也就是说,地球的运动是连续的,并且可预测的,而电子的运动方式却是随机的,谁也不知道它下一秒会出现在哪里。

正所谓“一沙一世界,一叶一菩提”,相信微观宇宙很可能是存在的。虽然由于科技水平的限制,我们现在还无法去真正地观察那些精彩微观宇宙,但是通过上述的知识,我们可以清楚地认识到,隐藏在原子里面的微观宇宙,肯定与我们所看到的宏观宇宙完全不同。

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