分子原子内部不停地在高速运动,运动需要的能量来源于哪里?

终极问题开拓者


原子核。


别看原子核那么小,密度是最大的,为1014kg/cm³,集中了原子的99.96%的原子质量。能量全部聚集在原子核,这让它能够不停的高速运转,其外部的电子在核心巨大能量的牵引作用亦高速运转(不过带负电的电子运动是跃迁式的)。人类就是利用原子核的巨大能量发明出了毁天灭地的原子弹,就是现在前景广阔的核能,理论依据就是爱因斯坦在1915年提出的E=mc²。

原子核能有这样大的能量,是由于原子核是质子与中子构成,内部有强大的吸引力,以致为化学反应中不能再反应的粒子。

原子核之间的核力,是比电磁力作用大n倍的相互作用力。因为质子之间的斥力是很大的,但几个质子与中子却克服了这巨大的斥力聚合为一个原子核。所以原子核既具有核力又具有斥力。如果原子间发生聚合反应,那种巨大能量是可想而知的

如果原子核发生聚变或裂变时,就会放出巨大的原子核能。就像两个轻质量的氢原子能聚合为一个重质量的氦原子,聚变过程中放出巨大能量,太阳就是很好的例子。太阳能释放如此巨大能量长达50亿年之久,这不是没有原因的,并且还会再持续氢核聚变反应50亿年。


那么有有个问题了:原子核的能量又来源于哪里?


弄潮科学


大部分答案都是在一本正经胡扯。

先要搞清楚几个概念:

1、电子围绕原子核转动,这里的“转”其实只是形象的比喻,实际上是

电子以原子核为中心,在以某种规律做运动,它的轨迹,不一定是圆形。

2、物质都有温度,温度是什么?就是电子云围绕原子核运动时的运动

强度,运动强度越大,温度越高。

3、温度从哪里来?不同物质之间会进行热量传递,这种热量传递改变温度,

也改变电子云运动的剧烈程度。

4、所以,电子云不断运动,是靠温度传递带来的能量进行维持的,也并非

能一直无消耗运动下阕,当温度降为绝对零度时,运动就静止了!


芒果猪的小粉丝


分子原子内部不停的在高速运动,运动需要的能量来源于哪里?

很多朋友对于原子内部的世界还停留在经典的原子内部结构模型里,认为电子会如行星一样围绕中间的恒星公转!在同一时刻,这颗行星的位置和速度我们都能清楚了解,但电子不是,因此这是一个不同于经典力学的世界!

这是经典原子内部结构模型,在这个平面模型中,只能表现电子在某个时刻的位置,但电子并非是一成不变的,即使是其轨道,而且电子围绕原子和运动的模式并不以传统的轨道出现,而是以一种鬼魅的方式进行!

这可能是大家想象中的电子运行方式,而事实上可能会大跌眼镜!

它可能出现在任意位置,随机性出现,你无法预测它下一个点在哪里,或者一片电子概率云来描述也许会更合适一些!

请不要认为这是电子的轨道,这只是表示电子能级跌落时的示意图,电子在获得能量跃迁到更高的能级,但这是不是持久的,最终它会释放一个光子跌落会原先的能级!简单的理解我们看到的光的源头都是原子内部的电子能级跌落所发出!

但为什么电子可以不知疲倦的如此无限的出现在这片概率云中呢?其实并不是,电子也有累的时,假如您将原子冷却到绝对零度0K((0K约等于摄氏温标零下273.15摄氏度)当然这是不可能的,只能无限逼近这个温度),那么电子的热运动将彻底停止,但根据海森堡不确定性原理,即使在绝对零度的条件下,电子仍然是运动的(停止的电子热运动)!

那么这个电子运动的能量是哪里获得的呢?当然这要追究到138.2亿年前从能量转换为物质时的宇宙暴涨,宇宙中一切的物质都继承了来自于大爆炸时的能量,这个也许就是宇宙的引力坍缩能,有多大可能就不太好计算了,当然以宇宙物质的总量坍缩为起点的时的引力坍缩能似乎也能计算,但计算的却是宇宙所有物质坍缩成黑洞的引力结合能......似乎有点歪楼了,但这不是我们讨论的重点!重点是,电子的运动来自于宇宙大爆炸......这一点清楚了就行!

当然我们随着宇宙无限膨胀和逐渐冷却,也许数千甚至上万亿年后宇宙的温度会趋向于绝对零度,那时候可能电子也将从大爆炸时继承的能量绝大部分都将归还宇宙!此时,宇宙彻底终结!!


星辰大海路上的种花家


关于能量问题,初中物理“能量守恒定律”写得明明白白:能量是固有的,能量既不能创生也不能消灭,能量只能转换其表现形式。

还有疑问么?想说“能量是奇点创造的”么?你爸妈花那么多银子供你读书,就这尿性?

宣扬神逻辑,是最大的伪科学

可是,能量来源现在竟然成了天大的疑难问题。教科书什么时候否定了能量守恒定律?

看了几百个回答,有博士的、有达人的、有青云计划的,要么炒作蹭流量,要么误人子弟、要么初中物理不及格。

本题恰恰说明,自从有了宇宙大爆炸谬论,物理界的狂妄、混乱、无耻、倒退与堕落之严重,简直到了令人发指的田地。

他们狂言“奇点处所有科学原理皆失效”,换句话说:奇点爆胀论可以违背所有科学定律,可以违背所有的守恒定律。

宇宙·空间·能量·质量,都是固有的

现在的科学大神小鬼,狂妄到竟敢设计宇宙,说宇宙起源于没有体积大小的奇怪的质点。

这里有一个小儿科逻辑:

如果宇宙是无限的,宇宙就不可能有自己的起源,否则推出“宇宙不是无限的”的谬论。

如果宇宙是有限的,就一定有宇宙之外的非宇宙,那么推出“宇宙是非宇宙的宇宙”谬论。

显然,宇宙是无边际的,宇宙是无始终的,宇宙是固有的,宇宙起源论是无意义的。

既然宇宙是固有的,那么:空间是固有的、物质是固有的、运动是固有的、能量是固有的。

既然宇宙是固有的,那么:空间是守恒的、质量是守恒的、能量是守恒的、动量是守恒的。

进而有以下的推理。

存在是物质的,物质是运动的。

只要是存在的,就一定是物质的。只要是物质的,就一定是运动的。只要是运动的,就一定是有质量、有能量、有体积的。

实体是存在的,实体是物质的,实体是运动的,实体是有质量、有能量、有体积的,

只要有质量,就一定有内在的势能。只要有能量,就一定有外力作用,就有可变的动能。

空间是存在的,空间是物质的,空间是运动的,空间是有质量、有能量、有体积的。

原子光谱的精细结构表明:实体与空间是相辅相成的、是互为因果的。

原子有四大成员:①低密度的外空间,②高密度的内空间、③高速绕核的核外电子、④低速震荡的原子核。


▲盐的外空间有自己外空间,以叠加方式分布了大量不同频率的电磁波。

原子有所属的内外空间,简称原子外空间,也叫原子引力场,充满了场量子(也叫引力子)。

核外电子的绕核速度,平均约2200千米/秒。由于电子与核电荷的洛伦兹力,电子总是在做近核点高速进动与远核点低速进动。

▲没有施加外力与能量,原子所属的外空间本来就充满并叠加了大量不同频率的电磁波。

电子的运动会推压或激发内空间的场量子推涌,表现为电磁波。电子(m₀)进动的不同速度(v),激发出不同的光谱频率(f):½m₀v²=hf。



原子核小幅度的震荡(约500米/秒),也会推涌场量子的推涌,表现为低频电磁波。

只要有实体粒子的动能,就会激发电磁波。不只是电子与核子可以激发电磁波,分子与子弹也会激发电磁波。口嚼冰糖也会发光。


电子以光速自旋,其固有强力:F₀=m₀c²/r₀,固有势能:E₀=F₀·r₀=m₀c²=0.511MeV,

质子以光速自旋,其固有强力:F*=m*c²/r*,其固有势能:E*=m*c²=938MeV。

电子与质子,皆以光速自旋,是其金刚不坏、最为稳定的主要依据。

电子湮灭表明:实体与空间是可以相互转化的:聚则成器,散则成气。


如果问“电子的内部是什么”,我们似乎不得而知,但是LHC的电子湮灭实验方程:

±e+2Ek(=2×½m₀c²)=±γ+Q(=hc/λ₀)

该方程能量守恒m₀c²=hc/λ₀,告诉1:电子的位移动能,转换为光子的辐射动能。

电磁波的最短波长λ₀=h/m₀c=2.42皮米,普朗克常数h=m₀cλ₀是电子湮灭的临界参数。

该方程质量守恒±e=±γ,告诉2:电子的实体形式,转化为基态光子(即引力子)的空间形式。

告诉3:实体电子可以急遽膨胀为空间引力子。空间引力子可以急遽收缩为实体电子。

告诉4:电子质量=引力子质量(=m₀),电子的惯性势能=光子的引力势能(E₀=m₀c²)。

告诉5:实体都有自己的引力场空间,实体质量=引力场质量(=m),引力场质量=引力子密度×引力子体积:m=ρ₀V₀。

告诉6:地球本体质量=地球引力场质量,即M=4.2R₀³×ρ₀,场半径:R₀=³√(M/4.2ρ₀)。

实体内外空间皆随着实体一同运动。空间是不同实体外空间的叠加空间(ΣVi)。

电子湮灭实验表明,电子没有内在更小分布结构,电子就是空间基元的高度收敛体,这叫聚则成器,反过来,就叫散则成气。



▲不同实体的空间场叠加在一起的示意图。

实体的内空间随着实体一同运动,这是毫无疑问的。实体的外空间就是所属的引力场空间,简称场。不同质量实体有不同的场密度梯度。

地球附近P点的场效应,取决于地球场,而M87黑洞、北极星、太阳、火星、月球,在P点的场强数量级皆小,可忽略不计。

核外电子高速运动的能量来自核子光速自旋激发的真空引力场。

前文提及:电子与质子皆以光速自旋。自旋运动形成球状自旋体,这是自然界的普遍现象。

自旋速度越大,自旋体的稳定性越强。这有点像骑自行车,骑得越慢越不稳定。电子与质子是光速自旋的自旋体,因此是自然界中最稳定的基元粒子。

有自旋就有自旋轴,有自旋轴就有南北极。有南北极就有负压差,有负压差就有引力场。

卡西米尔效应证明,真空不空,真空有零点能与零点质量。前文已述,真空场引力提供电子(m₀)或质子(m*)自旋的向心力。因此,

空间固有的真空引力场是粒子自旋向心力的固有来源,也是一切能量的总根源。

质子引力场强力远大于电子引力场强力,所以电子总是围绕质子做椭圆运动。

实体越轻,惯性越小,越容易被加速,速度越快,只是普遍的自然现象。

电子是质量最轻的实体,因此有最快的进动速度。电子保持高速运动,这是电子的自由权,是离心力决定或熵增加原理。

核外电子的运动空间,绝不轻易①被外加压缩、②被大粒子闯入、③被原子核拽入。否则电子将不是自己的电子,而失去“电子权” 。

这种抵抗外加压力与高速屏蔽效应,叫“电子简并压”,可解释原子的封闭性与刚性。

结语

宇宙是固有的,物质是固有的。实体与空间都是物质的。有物质就有质量与能量。质量是固有守恒的,能量是固有守恒的。任何物质运动的能源,都是有空间场的固有能量提供的。

Stop here。物理新视野与您共商物理前沿与中英双语有关的疑难问题。


物理新视野


中学和大学非核物理专业都没有深入探讨过这类问题,实际上当代的大物理学家们也未必就能给出准确的答案。本人也是物理学爱好者,中学时曾获得过物理竞赛全国一等奖,物理一直是我关注和感兴趣的话题,所以也有兴来探讨一下这个问题。不知道有多少人读过牛顿的《自然哲学之数学原理》?牛顿在这本书的序言部分提到:“古代人在研究自然事物方面,把力学看得最为重要,而现代人则抛弃实体形式与隐秘的质,力图将自然现象诉诸数学定律,所以我将在本书中致力于发展与哲学相关的数学。”之所以提到这句话,是因为这句话所提及的研究与思考的思路是现代科学真正意义上出现的分水岭。为什么呢?因为之前的人们一直纠结于本源问题,即牛顿提到的“隐秘的质”,而试图回答这个问题往往都是徒劳无功的,譬如:力的本质是什么?物质为何具有质量?时间的本质是什么?这些问题到目前为止都是没有答案的。现代物理学从经验出发,以实验为基础,总结规律(各种定律),并形成数学抽象;然后从定律出发,进行各种演算与推导(非常注重推导过程的严谨性),试图解释相关的物理现象,并解决现实中的各种问题。理论物理中也常常会提出各种假说,并最终被证实或证伪。但不管定律也好,假说也好,它们所描述的一定是某种规律而不是某种本质,正因为如此,物理学才是有用的。其他的科学大抵都是如此。

现在我们回到这个问题本身,问题本身就是不科学的。运动需要能量驱动吗?提出这个问题的朋友可能还没怎么学过物理。我感兴趣的是这个问题的回答倒是挺热烈的,但大多数就违背了我上面提到的基本科学思路;同时因为大家对一些高深理论存在误解,又导致对某些实际上可探讨的问题裹足不前。举个例子:我们从科学家测得的数据知道质子和电子的电量,我们也知道原子的尺度,从而可以估算出电子受原子核电荷吸引力的大致级别(以最简单的氢原子为模型),我们也知道电子的质量,那么我们能否估算出电子在核外运动的大致线速度呢?这便是一个很好的问题!有人就说了,电子的运动不是一般物体的运动,又啥电子云,又统计规律啥的。那我就诧异了,既然电子是一种基本的粒子,难道他的运动不要遵守基本的力学原理吗?离心力与电荷吸引力大致平衡难道完全不适用吗?如果不适用,那么就一定需要提出新的理论来解释电子的运动规律。实际上我们只要用离心力与电荷引力大致平衡这一点来计算(不用考虑相对论效应),就能大致估算出电子的线速度与光速在一个量级!想想原子核多么微小,而电子绕核运动的速度何其之大,那么谈论电子某时刻在什么位置又有何意义?因此描述电子运动的统计规律远比描述其实际运动轨迹(实际根本无法描述)重要的多。

就说这么多,抛砖引玉,希望看到更多有意思的探讨。


dsqs


记得小时候玩儿一种游戏,一米多长的一条绳子,一头系一个死结,将一张纸对折后卡在死结上开始甩绳子,会发出纸张随空气流摆动的声音。电子的运动现象就有些类似。

首先要熟悉一下原子的结构及各粒子的受力。原子由外至内依次是:电子云、原子核,原子核包含质子和中子。中子是电中性粒子,由电子和质子在特殊条件下形成的。

原子核显正电性,电子显负电性,所以,很显然电子绕核运动的向心力就是电磁力,是一种中程力。原子核内部为强相互作用力,是一种短程力,对电子无影响。万有引力为长程力,在原子这种小尺度空间,其作用可以忽略不计。

电子绕核运动的原动力就是电磁力,此其一。

但是电子并没有被电磁力牵引到原子核里,主要原因是电子自身是有能量的!这种能量来源于环境辐射,即电子吸收来自四面八方的自由光子,当然也包括原子核内部的衰变辐射。有了光子的能量补充,电子就具有了挣脱电磁力的趋势能量,这就是跃迁。


所以,电子高速运动现象是一种原子内部电磁力的牵引和电子具有跃迁能量后的一种综合效应。


流浪球


图示:宇宙大爆炸之后大约100秒之后,伴随着空间的膨胀,温度下降到允许电子这样的微观粒子产生出来,当然它是由先期产生的夸克等组合而成的。这个产生电子的过程,同时也是赋予电子能量的过程。伴随着质子的诞生,质子和电子组合成为原子,至于原子核中的中子也很重要,没有中子就无法让多个质子结合在一起了,因为质子带正电会彼此排斥,而中子则由电子和质子组合而成。当微观粒子组合成原子的时候,电子围绕着原子核运动一事就成了困扰经典物理学最重要的问题。

而题主所问的问题,【分子原子内部不停的在高速运动,运动需要的能量来源于哪里?】在一定程度上,就是一个典型的经典物理学问题。而经典物理学解决不了这个问题,因此发展出量子物理学。

但对原子,体系的不同量子态由电子轨道刻画,不同的电子轨道具有不同的能量。这句话的意思就是说,电子本身是自带能量的,这个世界上不存在能量状态为0的电子。而电子的能量由两个部分构成,一部分是当它静止时候的静止质量与光速平方的乘积,即著名的爱因斯坦质能方程所决定的,而另一部分能量则由其运动质量与静止质量的差值与光速平方的乘积,因为电子这样的微小的物体,通常的运动速度都直接用光速作为单位了,比如0.5C诸如此类的。

另外,必须指出的是。微观粒子不能像想象一个小球那样去想象电子,电子可能是一个弥散的场,也可能是所谓的弦,还可能是能量的分布函数等等。如果回到最初,那所有这些微观粒子的诞生,都来自于大爆炸之后的冷却过程,我们这整个宇宙的总能量,都来源于那次想象中的大爆炸。对电子轨道的理解和解释,成就了现代物理学最神秘的分支——量子物理学。电子云的概念,将几率和波函数引入物理学中。而电子能够吸收和释放能量,从而在不同的轨道中跳跃或者跃迁。

而要进入诡异的量子物理学世界,那得做好充分的思想准备工作。


裸猿的故事


分子原子内部,不可能是在不停地在高速运动。而是压抑对抗的缓慢运动。

我认为原子没有99.99%为空层,而是围绕原子核有许多层不同的电微粒子云,每层电微粒子云的质量密度不一样。每一个原子的直径是一样的, 每一个原子的核直径是不一样的,但 每一个原子的核都充满着光子,这颗光子心就是能源的一切, 每一个原子的电子不能论个数,而是分几层,氢原子只有一层是和原子核紧密相连的,这一层的电粒子云近似太阳风的粒子,运行速度也近似太阳风的粒子的速度,是最轻的电微粒子云层,而它原子核却是最大的,温度最高的,电微粒子云层的作用是保护和反射原子核里面的光子逃逸。氧原子有16层电粒子云层,每一层的粒子成分不同、比重也不同,16层的电粒子层厚度与只有一层电粒子云层的氢原子厚度一样的,氢与氧的化学反应,只是外层相同电粒子云层融合引发原子核骚动光子趁机逃逸,释放出热量,而与原子核聚变并不在一个数量级上。


与你奇思妙想


微观粒子高速运动的根本原因,是它们的温度大于绝对零度。而根据热力学基本定律,热力学绝对零度永远无法达到,从而任何宏观物体的内部,都存在着微观的运动。

我们还可以从细节去理解它,微观粒子之所以在运动,是因为它们之间在不断传递能量。运动本身并不消耗能量,传递能量的过程也不会消耗能量,这个过程只会增加「熵」。热力学熵是用来描述一个宏观态下状态总数的量,这里不多叙述。



知道了在微观层面上运动不消耗能量的原理之后,就可以很容易的理解这个现象。粒子之间不断的交换能量,能量本身并没有消失。有的能量会以电磁波的形式逃逸,但如果你处在一个有温度的环境下,那外部也会向自己传递能量,最终达到一个平衡。这样,系统中的粒子就一直拥有运动的动能,运动也就一直能保持下去。


章彦博


首先我说明一点,这问题问得简单,回答也能回答,不过这回答不一定正确,因为无限微观,还是不停的研究当中。

先按照中学水平说,这里只看一个原子,原子核看做不动的,里边的质子和中子都不动,题目上说中子也动错了,只是电子在围绕着转。那能量来自于哪里呢?来自于引力。这个引力有万有引力和质子对电子的引力(相反的电荷)。就像是卫星绕地球旋转,只需要人们把它发射出去就行,也就是给它一个初速度,它的离心力和引力平衡的时候即可。一个原子也是如此,电子围绕原子核,就是电子的离心力与原子核引力平衡了。不要说什么阻力,因为在原子看来,它周围是没有别的原子的。这种说法是最基本的说法,但是漏洞很大,因为电子绕原子核运动并不是圆周运动,也不是地球围绕太阳的椭圆。

再往深度一点说就是关于电子的运行轨迹和电子跃迁,刚学原子结构的时候,经典的原子结构是电子绕原子核做圆周运动,并且分层,是个平面图。后来发展为三维图,不同电子都有各自的运动平面。再后来发展为电子云,电子云的密度表达的是电子在此区域的出现概率。前面的咱们不说直接说电子云,请注意概率一词,任何关于概率的统计,放在一个统计对象身上都不具有实际意义,电子云也是如此。电子的运动是没有规律的,一会在这一会在那,也有可能没有动,这种毫无规矩的运动是不需要力来推动的,是不确定理论赋予的位置。

后来科学发展,发现了自然界的四种基本力,即强弱作用力,引力和电磁力,这点大家可以百度了解。强相同作用力是质子与中子组成原子核的原因,弱作用力是指中子衰变。这里就要明白,原子会衰变,中子也会衰变,衰变也就是中子分裂了,分解成一个质子一个电子,质子被强作用力控制在原子核内部,而电子则飞到原子核周围,这就是电子运动初速度的来源。

而关于电子跃迁,则是外部能量激发电子,让它由低层跃迁到高层,它自己也有可能偷懒,由高层活泼状态跃迁到低层,放出能量。也就是说咱们想不通宇宙,是因为咱们寿命太短,无法经历宇宙初状态,无法参与宇宙的终点,只是这一丢丢的时间,用我们的推理去解释现状,说实话对不对,谁知道呢。我们的理论只能解释现在的宇宙状态,谁知道宇宙会维持多久的宇宙状态呢?

再往后发展就到了量子力学。先明白量子是什么,量子力学认为无论是物质,空间,能量,都是量子化的,也就是有一个最小单位,这和之前的物理理论以及马克思主义哲学都有矛盾,而且因为科技还没有那么发达,所以还无法知道到底量子是什么,但是记住量子是最小单位,无法再被分割就行了。按照量子理论,电子围绕原子核运动不会不停的放出电磁辐射(这里也可以百度),因为电磁辐射也是能量,不会无限小,到了一定程度电子运动引不起最小的电磁辐射的时候就不会再有辐射,因此电子不会因为辐射而失去能量掉落在原子核上。

由上边的诸多理论,勉强能皆是原子为什么是这样的。


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