人類走進科技時代之後,開啟了對這個世界背後奧秘的探索研究。在科學研究的道路上,我們逐漸發現這個世界並沒有我們想像的那麼簡單,在人類可見宏觀世界的背後還有一個神秘的微觀世界。
在我們日常生活的世界裡,我們的肉眼能夠看到的事物是非常有限的,而用肉眼能夠看到的事物,我們稱之為宏觀。在人類沒有發明顯微鏡之前,我們是不知道宏觀的背後還有微觀,直到顯微鏡出現之後,放這個世界的事物放大很多倍之後,一個神奇的微觀世界呈現在了我們眼前。
利用顯微鏡,科學家發現,在我們日常生活的周圍存在著大量肉眼看不到的微小物質和生命。生命是地球的主角,而人類是這個生命世界的主宰者,站在食物鏈的頂端,是高級的智慧生命。
從宏觀的角度,人類是一個可見的生命體,可是在顯微鏡的顯示下,人類也是由微觀的各種生命組成的。人體內有大量微生物跟我們共同,而更小的細胞則組成了各種人體機構,在結構的背後還有更小的DNA基因等這些物質。
動物的微觀世界非常精彩神奇,那麼植物的微觀世界又如何呢?朋友們都知道,地球的生命世界裡,有植物和動物的區別,植物在很多人看來是比較低級的生命,不像動物那樣豐富多彩。
植物看上去生命比較低級簡單,可是如果我們將一片樹葉放大一億倍之後,你同樣會看到一個神奇的微觀世界。當然要真正看到樹葉更深層的微觀奧秘,我們需要強大的電子顯微鏡,只有這種顯微鏡才能夠讓我們觀察到百萬分之一毫米以下的微小物質。
葉子是高等植物的營養器官。植物的葉子和生物一樣,也是由大量的細胞組成的,不同的細胞有不同的責任。我們可以用肉眼觀察葉片上的細胞脈。最外層表皮細胞透明堅韌,主要起保護作用,而內層葉肉含有大量葉綠體,負責光合作用,但我們肉眼只能觀察到這一步,更小的東西肉眼無法觀察到。
當我們拿起一片小小的樹葉之後,它並沒有什麼神奇之處,可是將它放在顯微鏡的鏡頭下面之後,一個神奇的新世界向我們打開了。樹葉通常情況下都是比較小的,只有幾百米左右,現在我們將一個1釐米的葉子放大1000萬倍後。
這個時候的長度單位是0.1納米,要知道納米是一種非常微小的物質,而將尺度從原來的1釐米縮小到0.1納米這後。我們就可以初步看到葉片的第一層微觀世界。而通過情況下一顆原子的直徑也只有1納米左右,而0.1納米已經可以進入原子的內部。
原子是化學領域是最小的單位,可是在物理學中它是可以繼續侵害的,在原子之下還有更微小的世界存在。這個時候我們對葉片繼續放大,那麼葉片原子內部的世界會再次縮小尺度。
這個時候我們會看到一個神奇的微觀宇宙,相信很多朋友都知道,地球之外的浩瀚宇宙是非常神奇神秘的。不管宇宙有多麼的浩瀚,多麼的神秘,可是有一個基本的規律卻貫穿整個宇宙。
這個規律就是運動,在引力的作用下,行星會圍繞中心的恆星運動,而恆星帶著整個恆星系又會圍繞大星系的中心黑洞運動。而像銀河系這樣的星系它也同樣不是靜止不動的,也在圍繞著更大的宇宙結構做周期運動。
雖然我們現在還無法觀測到整個宇宙的範圍,但是科學家能夠猜想到,整個宇宙都是處於運動之中,在宇宙的中心可能會有一個超乎想像的質量,它所產生的引力讓整個宇宙圍繞宇宙中心運動。如果未來多元宇宙論得到了證實,站在宇宙之外,或許我們也能夠看到,我們的宇宙也在圍繞宇宙之外的某個中心在運動。
宇宙的世界就是一個運動的空間,每一個物種,每一個天體星系等都要圍繞某個中心在運動。而在原子的內部世界裡,同樣也是處於運動狀態,最中心是原子核,周圍有電子在圍繞它運動。
原子的結構跟我們的恆星系是非常相似的,電子等粒子圍繞中心的原子核不停在運動,這種運動是否有規律,目前還沒有確定的答案。不過從宇宙的角度,我們知道運動是規律的而不是雜亂無章,否則整個宇宙早就崩潰了。
宏觀的物質是由微觀組成的,而作為微觀世界裡重要的原子,它內部的電子圍繞原子核運動大概率也是非常有規律的,不大可能是雜亂無章。只不過由於人類目前的科技實力還非常有限,我們無法真正走進微觀世界探索其中的奧秘。
原子的結構很容易讓我們聯想到地球之外的宏觀宇宙,二者的運動有許多相似之外,所以也有科學家稱原子內部是一個「微觀宇宙」,原子核就像是一個恆星,而電子就是恆星系內的行星,圍繞著恆星運動。
宏觀和微觀有著如此相似的運動規律,再一次讓我們對這個世界,這個宇宙的神奇產生了無限的興趣。事實上,目前在物理學中,量子力學已經成為未來人類探索研究世界奧秘非常重要的一個學科。如果我們只是從宏觀世界探索研究,可能永遠也無法真正了解這個宇宙。
只有走進量子世界,才能夠接觸到世界背後的一部分真相。而在量子力學中,很多的現象都是跟宏觀相悖的,宏觀世界的物理規律很多在微觀世界都不適用。這讓我們研究量子力學增加了很多難度,由此也讓科學家真正找到了科學研究的方向。
或許微觀世界的那些不可思議的現象和規律,才是真正的宇宙終極奧秘。只要我們能夠掌握量子力學中的一切微觀奧秘,或許人類離成為宇宙的霸主也就不遠了。
從一片樹葉放大一億倍之後,我們看到了神奇的微觀世界,也看到了宇宙背後的一部分謎團。如果宇宙是有意識的,他或許也會非常感慨,人類真的非常了不起,走進科技時代才不過數百年,就找到了研究物質,研究宇宙的正確方向。
當然,放大一億倍我們仍然無法看到整個微觀世界,微觀世界就像是一個多層的寶塔世界,每一層都是一個世界。一層套著一層,更高的層影響著下面的層。而我們要真正掌握微觀世界,就需要登上塔頂。而要實現這個目標,則需要我們在顯微鏡等觀測設備上繼續努力,研究出放大一億倍,十億倍甚至更高的強大觀測設備。