03.05 把原子放大到公交车那么大,拿工具去刮原子壁,能刮出粉末一样的东西来吗,粉末是什么?

幸福di地图


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!


宇宙探索


一个人对上帝说:主啊,请帮我把原子放大到公交车那么大吧,我想刮点原子壁上的东西回去做药引。

上帝说:好吧,虽然这不是我的专业,但谁叫我是无所不能的万能者呢?不过我只能帮你放大,刮不刮得到就不知道了。

这人说:理解,理解,谢谢,谢谢。

上帝双手合十,食指竖起,喝一声:太上老君急急如律令,疾!然后说:这事儿成了!

这人一看,周围空空荡荡,什么也没有,急了:原子呢?

上帝说:都说了不是我专业,我只是放大了一个原子,其它什么都不知道。然后就隐然不见了。

这人趴在地上找啊找,找了半天,什么都没找到,正垂头丧气要走的时候,一个声音欢快地传来:嗨,听说您在找我?

这人说:我在找原子啊。

声音说:我就是原子啊。

这人问:您在哪儿啊?

声音说:您把手张开,掌心向上。

这人照办了,声音说:好了,我现在在您手上了。

这人瞅了手掌半天,还是什么都没看到,就说:我还是看不到您啊。

声音说:我在您智慧线和命运线相交的地方。

这人就在掌上找,终于在差不多是掌心的地方,发现了一个小小的尘粒,眼睛焦距稍一离开,就又看不见了,非得再重新聚焦才行。

这人说:哎呀,上帝他老人家骗我,我请他把您放大到公交车大小的。

尘粒说:他没有骗你,我确实有公交车那么大。

这人说:那您就是在睁眼说瞎话了。

尘粒说:您看到的我只是原子的心脏——原子核,只有原子直径的十万分之一。上帝应您的请求把我放大到一辆10米长的公交车大小,原子核的直径也只有0.1毫米。在心脏的周围,还有电子随机出现在10米范围内的任何地方,只是它还要小得小得多,您就是再请求上帝把原子核也放大到公交车大小,也没办法看清楚电子呢。

这人说:懂了,我要怎样才能刮点您原子壁的材料回去做药引呢?
尘粒说:我的壁就是电子啊,只是按照量子力学的观点,它是随机出现在公交车范围内的任何一个地方,您要刮下它可不容易,它跑得很快呢。

这人问:有多快啊?我可是田径高手,吃过药,尿过检的。

尘粒说:如果按经典理论来说,它的速度比光速还快。

这人垂头丧气地坐到了地下:那怎么办啊?

尘粒说:嗯,按量子理论的观点,电子是同时出现在周围所有可能的地方的,您随便刮一下就有可能把它刮走了。

这人大喜,说:太好了。就拿了一把勺子出来要刮。

尘粒说:且慢,按照约翰·惠勒的说法,整个宇宙中就只有一个电子,它在时间中一会儿向前走,一会儿往后退,出现在宇宙中任何地方,让人们误以为宇宙中有无数的电子。您要把它刮走了,宇宙怎么办啊?

这人说:可我治病要它做药引啊。

尘粒说:您这病没治了,拜拜……


徐德文科学频道


如果真的可以把原子放大到这么大,那么用工具刮,得到的是一个巨大的“电子”。

不考虑量子效应的情况下,原子的构造和太阳系很类似。所以把原子放大到公交车那么大,那么你得到是一个个巨型电子围绕原子核运动的一翻景象,而且这种绕核运动还和经典的行星绕太阳系不一样,因为原子内的电子是以一定概率随机出现在各处的,而这种概率可以以概率云(电子云)的形式描绘出来。另外,由于电子在核外的运动非常快,所以导致我们看放大后的原子时,看到的是一个巨大的电子云外壳。



如果此时我们却“刮”原子,那么无疑我们得到的仅仅是巨大的电子而已。而且不论我们使用多厉害的工具,都只能够得到电子。因为按照现在的物理学理论,电子已经是最基本的粒子了,具有不可分割性。所以我们只能够把原子最外层的电子给刮下来。

当然了,把原子放大也仅仅只存在于科幻电影之中,就像蚁人里面的皮姆粒子,就可以通过改变原子大小来改变物体的大小。但是电影毕竟是电影,现实世界里面是不可能随意放大一个原子的,因为核外每个轨道都是量子化的、固定不变的,原子不可能出现突然变大或者变小的情形。


科学探秘频道


假设你将一个原子突然的静止,就是瞬间让其停止了运动(当然绝对停止运动是不可能的),达到了极限逼近绝对零度时的状态,导致电子运动、核运动达到了最低的量子态时,把这个原子变成一辆公交车般大,比方说铁原子吧,铁原子的原子序数是26,代表铁原子拥有26个质子,26个电子。

有人说就26个电子是如何让铁原子拥有近似球体的结构的呢,根本填不满诺大的原子体积啊。

这就要提及描述原子模型的电子云模型了,电子的存在其实是概率的分布,并不是实实在在的在那里绕着核运转的粒子,只有在经典力学中是这样解释的。

在量子力学中,电子的存在变成了概率的分布,根据测不准原理,你无法精确测量一个电子在某位置时精确的动量,所以你就无法描述电子的运动轨迹。但是我们还是需要表示它的啊,于是,科学家用一种能够表示电子在一定时间内,在原子核外空间各区域出现的概率的模型来描述电子在核外的运动,这就是电子云模型了。

所以,你用刮子刮一下,那么刮掉的可能是几粒电子、另外还掺杂着一些光子。

个人的浅见,你们有什么要补充说明的嘛?


科学船坞


刮不到什么。把原子放大到汽车大小,那么其围绕原子核运转的电子也就黄豆大小,原子运行的速度将是光速百万千万倍,想象一下,一个黄豆大小的电子,围绕鸡蛋大小的原子核,以大约四、五为半径圆,速度约千倍光速运转,由于电子的运动轨迹是不确定的,这样就在以四、五米为半径的圆面上好似形成了一层十分坚硬“膜”。但是,你想从这个“膜”上刮下粉末,是办不到的,因为这个球“膜”是高速转动的电子所形成的,不是真膜,电子是十分的,并且高速的转动所产生的能量,当人拿着刀还没有靠近“膜”时,刀就会融化或被打回来。


惠舒旅社老板


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!


赛先生科普


原子上能刮下的物质是什么,当然是磁。

题主表述的原子不准确,叫原子核才更准确,因为原子核周围的电子云是没有固定的外壁的。

原子核外面包裹着什么?是磁。不仅原子核,就是电子、夸克,甚至号称最小的量子,都浸泡在磁的汪洋大海中,所有微粒,无不与磁进行着亲密的互动。

当然,磁还不是最小的,在组成黑洞的基本微粒面前,磁子也是庞然大物。但在黑洞外面,人们所能感知的最小微粒,磁恐怕能排第二。排第一的,非引力子莫属。只不过在黑洞里面,引力子仍然是庞然大物。


缔造新社会


这个问题很有意思,我在想把原子放大后,用什么工具去刮呢?


其实这个问题的答案取决于你所认为的原子模型是什么,如果以现在公认的原子模型-电子云模型来看,那么你基本不存在原子壁这一说,因为当原子放大到公交车那么大时,电子的绕核运动可能没有想的那么密集,所以要么碰到电子,要么就是刮到了空气!因为原子核只占整个原子大小的几千亿分之一!

所以这种情况只有两种可能要么刮到电子,要么刮到空气!

当然如果非得想刮下类似粉末一样的东西,那么就必须欺骗自己相信最早的道尔顿模型或者枣糕模型,这两种模型都是早期人们对原子的认识,他们认为原子是一个实体,那么当你放大后自然存在原子壁这一说法,也自然能刮下来粉末状的东西。


当然我们不能骗自己,所以这个问题的答案就不言而喻了。最后这个问题有个bug那就是用什么工具刮呢?毕竟刮的是原子啊。。。。


科学认识论


欢迎来到微观世界。

首先,微观世界并不具备我们日常的一般常识,很多日常生活中的知识在微观世界中并不存在。比如:

原子并不具备可操作性。对一个原子进行简单的物理性操作是不可能的,如果原子被放大到汽车大小,最简单的工具也是会达到航空母舰的尺寸,用航空母舰去刮一台汽车?不具有操作性。

原子不具有物体性,只具有物质性。不能以看物体的方式看原子,在微观世界,所有粒子不具有物体属性,比如大小、重量、硬度、颜色、大小、边界尺寸等,它的尺寸只具有统计意义,而没有测量意义,形象地比喻一个放大的原子,更像一个不停飞舞的蜜蜂,而且是有30多(对不起,我忘记铁的序列号了)个翅膀的蜜蜂。

既然不具有物体属性,那么单个原子就不具备经典物理属性。也就是说它是不可分割的,更不可能被刮下屑来。

但它是可以被破坏的,比如用另一个原子弹爆炸产生出来的中子轰击它,它可能会产生一些变化,不过我编不下去了。


叮叮东334


答:微观粒子和宏观事物有着本质区别,微观事物不再具有实体的表面,更像是由力场包围着的能量团;在量子力学中,基本粒子比如夸克、电子是不可分的。


原子由核外电子与原子核组成,原子核由核子(中子和质子的统称)组成,核子又由夸克组成;假设我们把一个原子,放大到汽车那么大,原子的各方面属性同比例增大,那么我们会看到什么呢?

这是一个不好回答的问题,因为微观事物和宏观事物完全不一样,比如对一个电子来说,由于不确定性原理,电子不可能拥有实体的表面,所以你也不可能从电子表面上刮下来什么。


我们就来大胆猜想一下,如果把氢原子核的直径,放大到1米后的情形:

(1)核外电子的轨道直径,将达到10公里,根据氢原子的电子云模型,电子不会像行星绕着太阳那样存在,而是随机出现在整个空间当中,只是在轨道附近发现电子的概率最大;

(2)放大后的氢原子,在原子核附近数公里范围内,将存在非常强的电磁力力场,由于人体也是由各种原子组成,所以人在放大版氢原子核附近,将会被原子核与电子产生的强大力场分解掉;

(3)如果我们忽略原子的电磁相互作用,继续靠近放大版的氢原子核,那么在氢原子核数米范围内,原子核会产生比电磁力强100倍的强相互作用力场;

(4)如果继续接近氢原子核(质子),会发现质子由三个夸克组成,由于夸克禁闭,夸克无法独立存在;

在微观,基本粒子不再具有实体表面,它们更像是一种由力场包围起来的能量团,根据相对论质能方程,粒子的质量对应着相应的能量,所以你是不可能在原子核表面刮出什么的!

当然,上面只是个人的猜测,人类目前对微观事物的了解还不够,试图用经典思维去描述微观事物是非常不恰当的。


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