《量子的世界--扶好你将被惊掉的下巴》
第6节

作者: geffect_fraily
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  然而如果太阳冷却以后的质量仍然达到现在太阳的1.4倍以上,那么万有引力将强大到电子简并压也不足以抵抗,于是星球会继续压缩,自由电子将被压到原子核中,这就类似于上述的原子坍塌的状况,星球的物质将变为由不带电原子核,也就是全部由中子组成,而中子之间也会产生类似于原子的既有吸引又有排斥的力,排斥力将可以抵抗万有引力从而保持星球稳定。这种星球叫做中子星。
  如果太阳冷却后质量达到现在太阳的3.2倍(奥本海默-沃尔科夫极限),中子间的排斥力也不足以抵抗万有引力,星球将继续坍塌,形成黑洞。最为极端的情况,当质量大到引力冲破最后一道防线(这道防线的排斥力的名字暂时想不起来了,以后查到再补充),所有物质将不可避免地被压缩到一个点,这个点的大小是0!这是一个奇葩的状态,所以被叫做“奇点”(咳咳……)。
  回到正题,现在我们知道了,行星模型对于原子来说根本不靠谱,那么原子内部究竟是什么样的呢?还没有等到解决这个问题,又有了新的发现
  日期:2013-03-19 16:19:35

  十七补、黑洞的概念
  其实掺入白矮星、中子星、黑洞什么的已经跑题了,但还是想要补充一点。对黑洞方面很了解的朋友直接略过就好。
  白矮星和中子星,都是按照组成成分来命名的,然而黑洞这个概念却并非如此。黑洞指的的是一个物体,它的引力大到光速的物体也逃不脱它的束缚。和它的组成成分是没有关系的。
  那么怎么才能光速逃不脱的要求呢?我们假定在你的面前一定距离处有一个球,比如1米。那么这个球的半径就要小于1米。现在要使这个球对你刚好达到黑洞的要求,也就是要使它的引力足够大,你和球的距离是一定的,所以就要求它的质量足够大,而它的半径又是限制的,所以只能是它的密度足够大。
  所以黑洞的要求就是密度足够大。密度的大小将决定能不能成为黑洞,质量的大小将决定黑洞的大小。

  继续说量子力学,不扯天体了。
  日期:2013-03-20 09:31:23
  十八、颜色,原子的名片
  卢瑟福实验证明了原子是原子核+电子的结构,但要像解开原子的秘密,显然还需要更多的信息。
  原子那么小,怎么得到它的信息呢?完全无从下手嘛。呵呵,这只能说明咱们是睁眼瞎。
  现在,环顾你的四周,看到了什么?不管你的四周有什么,一定可以看到不同的颜色!为什么不同的物体会有不同的颜色呢?
  回答这个问题得首先回答一个更显白痴的问题,我们为什么可以看到物体。这要分两方面来说,对于太阳,电灯这种自己会发光的物体,当然直接看就行了,而那些不会发光的墙壁,桌子什么的就要靠反射其他物体发的光来让我们看到。现在可以回答颜色的问题了,那就是什么颜色的光进入到我们的眼睛,我们就看到什么颜色。
  对于发光物体来说,发什么颜色的光就看到什么颜色,比如太阳是白色的,钨丝灯是红色的。发射什么颜色的光就叫发射光谱,所以红橙黄绿蓝靛紫组成的白色光就是太阳的发射光谱,红色光就是钨丝灯的发射光谱。
  那不发光的物体呢?比如太阳的白色光照射在大地上,大地反射这些光到我们的眼睛,然而我们看到了黄色的大地(俺是山东人,俺那里是黄土地~)。什么颜色的光进入我们的眼睛我们就看到什么颜色,反过来就是我们看到了什么颜色说明什么颜色的光进入了我们的眼睛。所以呢,就是白色的太阳光照射在大地上,反射出来的是黄色光。然而我们知道白色光是由所有颜色的光混合而成的,于是就很明显了,大地吸收了除黄色以外的其他颜色。大地吸收了哪些颜色的光,就叫做大地的吸收光谱。

  现在,我们也可以学科学家一样拽点名词了,不发光的物体呈现不同的颜色是因为它们吸收光谱不同,发光的物体呈现不同颜色是因为它们的发射光谱不同。很有点学者范了吧,哈哈。

  物质都是由原子组成的,所以物质的光谱也就是原子的光谱。我们的世界是五颜六色各不相同的,说明不同原子的光谱各不相同,于是我们就可以根据不同的光谱来区分不同的原子。喜欢看科普书的朋友一定经常看到科学家告诉我们多少亿光年以外的星球是由什么物质组成的。科学家又没去过,他们怎么知道的呢?靠的就是分析他们照射过来的光的光谱,然后和各个已知原子的光谱进行对照得出来的。

  然而,这么多原子靠我们的肉眼来区分是肯定不行的。正如科学家凯尔文所说:“如果你能测度你的研究对象并以数字表示之,那么谓之有所知;如果你不能用数字描述研究对象,那么你的知识就是粗浅而片面的”,我们必须得用精确的数字来描述颜色才行。造成光的颜色不同的原因是频率的不同,所以我们就不用颜色来描述光谱了,应该以频率来数字化描述光谱。
  现在就要来具体研究研究各原子的光谱了,当然要从最简单的开始,那就是氢原子,因为它只有一个电子。
  日期:2013-03-20 16:28:01
  十九、把垃圾扫成堆,也能获得诺贝尔奖
  上图中是氢原子的可见光部分的光谱。黑线就代表可见光中氢原子辐射的光的频率。我们暂且不去考虑这些黑线的分布规律,只注意一点:它们是分离的完全不连续的。

  这意味着什么?我们知道电子的运动会辐射电磁波,按照我们的常识任何运动的改变都应该是一个连续的过程,所以它辐射的电磁波的频率也应该是一个连续的区域,而不会是上图那样几个分离的线。
  现在,科学家摊上事了,摊上大事了。绞尽他们所有的脑汁,皱烂他们的眉头也想象不出这该死的电子怎么运动才能稳定状况下不向外辐射能量(否则就是原子坍塌),更加想象不出怎么才能让电子跳动着改变运动状态。就像想象不出什么样的东西才能像光那样又是波又是粒子一样。
  当然了,我们现在看到这个不连续,一定会联想到前面所说的“量子”的概念。当时也有人这么想,所以他就获得了诺贝尔奖。
  他叫玻尔,你可能不是很熟悉他,但只要提两件事,联系起来就可以知道这个人的重要性:第一,他于1920年在他的祖国丹麦创建了“哥本哈根物理研究所”;第二,在物理学中,量子力学的“哥本哈根解释”基本上就等同于量子力学。
  玻尔在1912年3月出于对卢瑟福的仰慕,去他的实验室工作了4个月。在1913年,在朋友的介绍下获得了大量类似于我们上面所说的光谱的实验数据。结合已经出现的“量子”的概念,他创建了自己的理论,并因此获得了诺贝尔奖。
  所有人都想不通的问题他为什么可以给出答案?他是怎么想通的?告诉你,他也没想通。想象一下打扫卫生的场景:灰尘满天飞,垃圾遍地跑。然后我们擦一擦,扫一扫,把这些垃圾全部归成堆,倒入垃圾篓里。垃圾变少了吗?没有。但家中却变得干净漂亮了。这就是他的理论所做的事:
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