假如人类可以把显微镜提升到40亿倍,可以看到什么,是不是全新的宇宙观?

缪神仙一一


总感觉那是一个领域问题,人做不了的事。智能人可以。为进化才有机会突破未知领域, 就像蚂蚁与人世界。 其实智能机器人根本就不可能达到人类的智慧,这里的智慧不是智商。 所以人类再怎么研究智能机器人都只是人类的指令! 唯一能突破,就是不断的加强人类大脑,换句话说这个可怕的解释 改造人脑,也就是改造人


哼哈咋哋


不要用科学的方法去解释,因为这种东西是永远不存的!幻想一下吧!

有一天,看头条上有一个有趣的问题说:用一个40亿倍的显微镜看会有什么?挡不住诱惑,我找釆一个40亿倍显微镜开始观察。我逐步调整倍数,哇!一个神奇的世界展开来!

先是看到了原子世界,我对准原子核放大下去,放大下去!忽然中心出现了一团炽热的火球,发出强烈的光!奇怪的是围着火球有几个小黑点在旋转,有远有近。数了数有九个,暂切管它也叫星球吧!再放大,每一个都有不同的颜色!我对准其中一个蓝色的星球无限放大下去!惊讶的看到这星球被水包裏着,还有大陆!景象越来越大,越来越大!原来这星球和我们地球完全一样!在一个叫亚洲的大陆上有一个中国,中国有一个山东省!山东省有一个聊城市!使我更惊讶的是:在一个小区里的十二楼东户的书房里有一个叫“老楊”的人正在看手机!手机的头条上清楚的写着:“如果有一个放大40亿倍的显微镜,你会看到什么?”

妈了个逼,放大了40亿倍,竞然看到了我自已!

我不仅担心起来?照这样推论,如果太阳系,是一个无比硕大的,也叫地球上的,一个叫中国的国家的核弹头上的一个核原子!正在发往一个叫美国的国家途中?下一步会发生什么呢??我的上帝!!


老杨


光学显微镜的分辨率有一个极限,即R≈λ/2。其中,R是刚好能够分辨两个像素点的最小距离。因为可见光最小波长是380nm,所以光学显微镜做多能够分辨190纳米的物体。而人眼能够分辨0.2mm的物体,所以光学显微镜的放大极限是0.2*10^6/190=1053。也就是说,光学显微镜的最大有效放大倍数最大也就是1000多倍,再大的话也看不见小于190nm一下的物体。


所以对于题主说的把显微镜的放大倍数提升40亿倍,根本是不可能的。而且,就算你加再多的物镜,在大倍数的物镜,光学显微镜就只能看清190nm以上的物体,根本不会看到190nm以下世界的样子。所以,使用光学显微镜看原子级别的微观世界根本不可能。但是,电子透射电镜可以,因为电子的波长要小很多,可以放大更大的倍数。现在最先进的透射电镜可以分辨0.1nm的物体,有效放大倍数达到了百万级别。不过,仍然没有过亿。



假如真的有放大40亿倍的电镜,那么完全可以分辨0.00025nm的物体。电子的尺寸在0.0000001nm尺寸,所以这个显微镜也就是能够看清原子而已,对于原子内部根本就看不到,更别说看到量子级别了。想要真的看到微观世界,特别是电影中的那种量子世界,那么放大个亿亿倍还差不多!

而且,微观世界是什么样子谁也不知道,电影中的那种量子世界也仅仅是想象而已,比如展现的量子世界,都是幻想而已。所以,希望未来我们真的做出来可以放大这么大倍数的显微镜,到时候让我们看看微观世界到底是什么样子。


科学探秘频道


题主想开脑洞不受限制,就别贴个科学的标签,我们贴个科幻或者脑洞都可以嘛。显微镜提升到40亿倍?用开脑洞来说太少,用科学来解释又太大了。

光学透镜的原理

光学透镜的极限大约是2000倍,号称大于这个倍数的,我秉承一个原则“你有钱你随意”。

有同学开脑洞,提出光学显微镜的放大率就是物镜的放大倍数乘以目镜的放大倍数,好比物镜50x,目镜10x,放大倍数就是500倍。如果我们可以来一个无限的套嵌使用,岂不是可以突破到无限倍数,岂止40亿倍?但光学显微镜放得大,不代表你能看得清;放得大讲的是放大倍数,

实际我们最需要的是——看得清,这就需要分辨率。而光学显微镜的分辨率仅仅由物镜决定

最前端的物镜决定了到底有多少信息进入了光学系统,我们称为——“空间频率”。简单的理解,透镜是一个低通滤波器,如果我们用肉眼进行最终的观察,成像的位置就需要人眼看得足够清楚。像到肉眼的最佳距离被称为Normal Near point,中文名称叫最近对焦点。对于大多数人来说,这个距离大约是25cm。

光学显微系统的放大倍数是2000倍,对应到200nm的分辨率,这个光学系统的成像能力就相当于呈现0.4mm有限分辨率的像。物体微观到一定程度后,它本身就已经失去了常规的光学属性了。物体细小到一定程度,如果光学属性差,就不会被光展现出来,它就失去了具体的形状、色彩——成出来的像就是一个衍射光斑,叫做艾里斑。这就是一个点能够准确成像的尺度极限——阿贝极限。光学显微镜2000倍时,就进入阿贝极限。这个可以说是人眼观察的极限了,再往下努力,你需要的不是显微镜,而是配一副眼镜了。

电子显微镜

电子显微镜,简称电镜,Electron Microscope(简称EM)。相比一般光学显微镜,电镜的历史才50年左右,但它已经成为现代科学技术中不可缺少的重要工具了。

电镜主要由镜筒、真空装置和电源柜三部分组成。

电子显微镜的分辨率可以达到0.2nm,我们可以认为电子显微镜在光学显微镜的基础上,再增强了1000倍。也就是200万倍的级别。这个级别下,已经接近于原子级别了,细菌啊,晶体结构之类的已经可以很清晰的看得到了。

不过离题主的脑洞距离还差得很远。

显微是个烧钱的举动

一般号称能达到2000倍的光学显微镜,至少价格都在5位数以上,低于这个价格的,基本可以不用考虑实际效果。而且,动用这个东西,需要的更多是专业技巧,一般普通爱好者,你对半天,可能都是一团光影的糊糊。

而电子显微镜,这个动辄都必须过百万的设备,就不是一般家庭可以配置拿来玩抖音的了,大学或者研究院才会配置,维护和操作都需要专业的培训后,才可以上岗,大家就别想太多了。

至于脑洞的4亿倍?天文望远镜可能有可能,不过光学透镜的尺寸估计得超过日地距离,想想都有点小兴奋呢。

结语

对于显微镜,脑洞科学不能随意开,有钱也不是可以随意烧。


猫先生内涵科普


“一花一世界,一叶一菩提”,这是人们常用来形容微小事物也有无尽的内涵,至大无外,至小无内,受限于我们的认知水平和观察能力,我们所了解宇宙以及世界,无论在宏观还是微观层面,尺度实在是太过于狭小了。

题主的问题,涉及到我们的观察能力和微观粒子的比较。从目前情况看,我们对微观粒子的观察,目前世界上最厉害的光学显微镜,能够实现2000倍的放大倍数,有效分辨率可以看清两个距离0.2微米的点。

最厉害的电子显微镜,其最大放大倍率为300万倍,有效分辨率可以看清两个距离0.3nm的两个点。可以看出,哪怕最厉害的电子显微镜,与问题中的放大40亿倍,还有相当大的差距。


假如我们真的具有放大倍率为40亿倍的顶级显微镜,那么其分辨率,可以使我们观察清楚0.0004nm的微观世界。我们对此看一下微观粒子的尺寸,原子的尺寸为0.1nm级别,质子为0.0000001nm级别,电子为0.00000001nm级别,夸克为0.0000000001nm级别。所以,即使我们拥有40亿倍的显微镜,也仅能是可以达到看清物质原子的程度,连质子、电子都观察不到,因此不会有太多更新的发现。


优美生态环境保卫者


你会发现电子比地球还大,上面坑坑洼洼,建了很多建筑,上面有很多各式各样小生物,他们有的拿望远镜看着你,还有的拿40亿倍的显微镜在看东西。


放逐239397785


40亿倍?不够大,可能你连电子的内部构造都看不清楚。大胆设想显微镜可以无限放大倍数,400亿倍,4000亿倍,40000亿倍……理论上无法否定无限放大的倍数,这么看下去,你会看到什么?或则说会发现什么样的存在状态?或则什么都没有了?世界是由无构成的?不可思议!那么世界是由什么样一种可以无限小的单元构成的呢?想想好像更加不可思议!真正发现的一定会是能让人类的思维无法理解的东西,世界的真正内核一定是不可思议的。对于人类已知的科学理论来说,不可思议的内涵是什么?不是神奇神圣神秘,这些东西在科学面前都无法隐藏真身。那么假如真正的神呢?科学面对神,只能张口结舌,不可思议!


人民名义33


40亿倍太夸张了,目前光学显微镜的放大倍数基本都不超过2000倍,分辨率能达到20nm,相当于能呈现0.4mm有限分辨率的成像。很重要的一点,我们需要的绝单一放大的倍数,更需要的是放大后能看得清,看得清意味着分辨率必须也得得上,而显微镜的分辨率仅与物镜有关,但不会放大倍数只能就越好,实际上如果只是单纯地放大物体没有任何实际意义。

大倍数的物镜,光学显微镜就只能看清190nm以上的物体,根本不会看到190nm以下世界的样子。所以,使用光学显微镜看原子级的微观世界根本不可能。但是,电子透射电镜可以,因为现在最先进的透射电镜可以分辨0.1nm的物体,有效放大倍数达到了百万级。不过,仍然没有过亿。

一般号称能达到2000倍的光学显微镜,至少价格都在5倍以上,低于这个价格的,基本可以不用考虑实际效果。而且,动用这个东西,需要的更多是专业技巧,一般普通爱好者,对半天,可能都是一团光影的糊糊。


开悟科技


40亿倍太夸张了,目前光学显微镜的放大倍数基本都不超过2000倍,分辨率能达到20nm,相当于能呈现0.4mm有限分辨率的成像。很重要的一点,我们需要的绝不仅仅是放大的倍数,更需要的是放大后能看得清,看得清意味着分辨率必须也跟得上,而显微镜的分辨率仅仅与物镜有关,并不是放大倍数越高就越好,事实上如果只是单纯地放大物体没有任何实际意义。

当然,如果你非得说“假如放大40亿倍”,而且还能看得清放大40亿倍后的世界,我们会看到什么呢?

基本上会看到原子核的世界,中子和质子,但无论如何看不到电子。人眼的极限分辨率达到0.01mm(一般很难达到),按照这个标准放大40亿倍后,基本上就是质子的级别。我们会看到一个完全不同的世界,在微观世界里遨游,但谈不上全新的宇宙观。

如果放大40亿倍后继续放大下去,到了一定程度,比如普朗克尺度,你确实会领略到一个全新的宇宙观,那里就像一片“沸腾的海洋”,十分热闹,无数的虚粒子不断上演着衍生并瞬间消失,这就是量子起伏。

到了普朗克尺度,就是我们能放大的极限了。无论如何我们不能看到比普朗克尺度更小的世界,因为任何小于普朗克尺度的单位都没有意义。

不过网络上有些人总会持有这种观点:微观世界放大很多倍后就会是另一个宇宙,而我们就是更大生物体的细胞(或者细菌)!这种完全建立在猜测和想象基础上的观点没有任何实际意义,我们不能理所当然地下结论,更不能理所当然地做没有实际意义的假设!


宇宙探索


假如人类可以把显微镜提升到40亿倍,可以看到什么,是不是全新的宇宙观?

光学显微镜是我们进入微观世界的必备工具,但它却不是万能的,根据它的光学结构与可见光波段的波长范围,它的的极限放大倍数是有限的!光学显微镜的极限放大倍率

显微镜的放大倍率是由不同的物镜和目镜组合决定的,但极限放大倍率却和物镜目镜没啥关系,这和肉眼可视的可见光范围是相关的,一般光学显微镜的放大倍率可以用如下经验公式展现:

R≈λ/2

R为物体最小可分辨距离,λ为入射光的波长,假如我们肉眼能看到的上限紫光与紫外波长380nm极限计算的话,大约是是190nm,按我们肉眼极限分辨率在25mm时的极限分辨率0.2mm计算的话,那么放大倍率为:

D=0.2/190×10^6=1050倍左右

现代光学显微镜的极限分辨率大约为1500-2000倍,那是因为显微镜的等效视物距离跟肉眼对比的25MM有差异。这个倍率上再增加就没有意义了,因为视野中一片黑暗,再亮的入射光线也没有用,因为已经低于肉眼可见极限波长的一半了,再大的倍率也是徒劳!

有比光显微镜更大倍率的显微镜吗?

我们从上文知道了与放大倍率除了和物镜和目镜相关外,决定性因素是入射光的波长,波长越短,理论放大倍率越高,但380nm已经进入了紫外光的波段,肉眼已经不可见了,那么还能在提高倍率吗?

  • 将入射光换成X光,肉眼换成X光敏感的摄像头即可

那么它的理论放大倍率将会大幅度增加,因为X光波的波长更短!它的波长在在0.001~10纳米之间可以满足更高的倍率要求,但X在光学玻璃透镜上无法完成折射放大,它的折射放大过程由波带片来完成。

X光显微镜

  • 假如还要更大的倍率呢?电子显微镜能满足要求!

很多朋友可能不理解电子为什么也能拿来放大图像,其实这是利用电子的波粒二象性来作为“光源”的!当然电子束在100千伏电压加速下时,对应的波长为0.004nm,如果需要短的波源,那么提高加速电压,当然电子显微镜也只能在一定范围内调整,并不能随心所欲按你想要的倍率调整,要不然你得升级一台更高加电压的电子显微镜!

现代电子显微镜的极限放大倍率已经达到300万倍!基本上能看到原子级别了!

利用扫描隧道显微镜(STM)可以得到物质表面原子排列的图象

  • 更高放大倍率的显微镜,用什么波长来实现?加速器!

如果要按放大倍率来计算,那么加速器的的能级是电子显微镜望尘莫及的,比如北京正负电子对撞击机的能级达到了20亿到50亿电子伏特!但这并不只是加速器的主要原理,而是高能粒子相撞就如两个核桃撞击后碎裂,被我们窥探到了内部结构!

当两个质子相撞时我们可以对单个组分自旋的观测,如果达到更高哦碰撞能量,那么有可能发现和创造新的粒子!

40亿倍是什么概念?能看到什么?

开头说明了人的极限分辨率大概在25mm下是0.1mm-0.2mm,那么在40亿倍下大概能看清2.5×10^-15m的级别!

质子的直径大约为:1.6-1.7×10^-15m

也就是说可以看到原子核内部的质子和中子,假如按电磁波段来计算的话,这个波长需要5×10^-15m的电磁波,这个波长早已位于极高能的λ射线波长范围内了!

当然我们不需要高能λ射线来给我们提供观测,因为这个工作在100多年前让卢瑟福用α粒子散射的方式发现原子核了!假如更早一点提出啦的话,说不定你就能获得当年的诺贝尔奖了呢!

卢瑟福用α粒子去轰击金箔,发现绝大部分的α粒子都直接穿过了金箔,只有极少数发生了偏转只有极微量的粒子被回弹,卢瑟福根据这个发现重构了原子内部的结构,发现了原子核!

所以从理论上看,100多年前的卢瑟福就利用“α粒子散射”实现了放大40亿倍的“显微镜”,这是不是解决40亿倍放大的思路?而根据杨振宁的杨米尔斯方程和杨巴克斯方程、通过高能加速器的验证,建立的标准粒子模型,各位可以看看这个级别是多少亿倍的!

当然这已经不能被用倍数来形容了,原子核内的世界,我们是不能用直接测量的方式来观测,各位有听说过哪个电子显微镜看到了原子核?这不可能嘛,但我们仍然了解到了原子核内发生的过程,甚至组成原子核的质子与中子的内部世界,你不觉得科学的神奇吗?


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