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量子理论建立在概率的基础上,一切都因为电子太诡异了!

发布时间:2018-11-12 09:49:53  作者:宇宙探索  来源:宇宙探索  阅读:237

      学过中学物理的读者一定知道原子模型的发展历史。在一百多年前,大部分的科学家认为原子是由原子核和核外电子构成的。原子核的质量越大,其外围就会笼络越多的电子。可是当时的科学家却认为,电子绕原子核的运动就像是行星绕恒星那样规矩。这种观点认为,原子核和电子之间有很大的真空。有人计算过,如果原子核直径是1米,那么电子大约就在原子核100公里开外的位置上运动。形象地比喻,原子核如果是一个在北京的成年人,那么远在天津就有一群小屁孩围绕着他在运动着。原子核和电子之间就留下来了巨大的真空带。
    量子理论建立在概率的基础上,一切都因为电子太诡异了!
      按照100年前科学家的理解,电子绕原子核是规律地做着圆周运动,这样才符合牛顿力学。但是科学家随后还发现,电子会发出电磁波,也就意味着电子在不断辐射着能量。如果电子规律地绕原子核做圆周运动,那么就不可能既辐射了能量还不改变其运动轨道。按道理来说,电子辐射了越多的能量,电子轨道就越靠近原子核,直到落到原子核上,但是事实并不是这样。这个问题困扰了科学家几十年,直到20世纪初,量子力学的建立才解决了这个问题。
      量子力学认为,电子绕原子核运动并不是那么规律,它们是分立的发射出一份份不连续的能量,从而改变了能级。电子在原子核外的运动没有确定的规律,原子此刻在A位置,下刻就不知道在哪了。理论上,电子可以出现在空间中的任何一个位置,所以量子力学只能用概率描述电子出现在某一点的几率。
    量子理论建立在概率的基础上,一切都因为电子太诡异了!
      那么我现在再问你,真空还存在吗?原子核和电子之间确实存在很大的空间,这种空间在一般人看来就是真空。但是电子诡异的运动,使其真空中随时有可能再次出现电子。也就是说,谁都不知道真空中在哪一个时刻会蹦出来一个电子,那么这还是真空吗?
      其实科学家还认为,所谓的真空未必真的空无。真空只是物质间的和谐状态而已。我们都知道,原子核之所以带正电是由于质子带正电,核外电子同时带负电,而这些粒子都有它们的相反状态,这也就是反物质。自然界中正常物质的电子只会带负电,如果有一个带正电的电子,那么这个正电子就是电子的反物质。质子带正电,所以质子的反物质就是负质子。当正常物质和它们的反物质相遇时,大家都会湮灭掉,从而在空间中消失,也就是变成了真空。所以真空也是正常物质和反物质一种和谐状态,它们相遇就会湮灭。同样地,在真空中也可以激发出正常物质和反物质。
    量子理论建立在概率的基础上,一切都因为电子太诡异了!
      说到这里,你或许也就明白了,真空未必是真的空!现在有科学家认为,宇宙大爆炸以前之所以没有物质,是因为正常物质和反物质全部湮灭了。由于某种原因打破了这种平衡,正反物质才被释放出来了,于是就有了宇宙大爆炸!但是科学家认为既然宇宙早期正反物质总量可能相等,为什么现在的宇宙却是由正常物质主宰着,反物质都去哪了?其实这个问题也是现代物理学的一个难题!