宇宙很空曠,原子內部也一樣,但空曠處並非一無所有

2020-07-07 科學信仰


宇宙很空曠,原子內部也一樣,但空曠處並非一無所有

在地球上生活,我們很難找到一個完全真空的環境,我們的眼前總是充滿了各式各樣的物質,即使我們將自己封閉在一個漆黑且看似空無一物的房間裡,在我們的眼前仍然存在著大量的氣體分子,而其中大部分都是氮和氧。

我們的身邊雖然物質充盈,但放眼宇宙,空曠卻是永恆的主題。溫度的本質就是運動,而物質的運動永不停止,即使一塊冰冷的石頭,它內部的原子也始終處於運動之中,只不過它們的運動並不是很快,所以石塊的溫度並不是很高。如果運動完全停止,那麼溫度就會降到最低,也就是我們所說的絕對零度,即-273.15攝氏度。由於溫度的本質是物質的運動,所以在一個空間之內,物質的密度越低,空間的溫度也就越低,而宇宙的溫度為-270.42攝氏度。

宇宙很空曠,原子內部也一樣,但空曠處並非一無所有


-270.42攝氏度,這是宇宙微波背景的溫度,它與絕對零度已經相當接近了,這個數字直觀地說明了宇宙十分空曠,它幾近真空。

在普通人的印象中,宇宙被各式各樣的天體所佔據,就太陽系而言,八大行星有序排列,衛星、小行星夾雜其中,熱鬧非凡,而這種印象的由來就是失真的太陽系圖片。為了能夠讓人們直觀了解到太陽系的結構,科學家們將太陽系的所有天體距離進行壓縮,強行畫在了一副圖中,但這與真實的太陽系差距甚大。

如果按照真實的比例,根本無法在一張紙上畫下整個太陽系。舉例而言,如果我們在一張紙上畫一個直徑為一釐米的太陽,那麼地球應該畫在哪裡呢?地球應該畫在距太陽一米以外的位置,因為地球與太陽之間的距離是太陽直徑的108倍。

宇宙很空曠,原子內部也一樣,但空曠處並非一無所有


由此可見,宇宙中天體之間的距離實際上非常遙遠,宇宙的空曠令人顫慄。

然而世界上空曠的地方不僅宇宙,與浩渺宇宙相對的微觀世界同樣空曠異常,比如原子,原​子是一種微觀物質結構,它很小很小,只有藉助於能夠放大數百萬倍的電子顯微鏡,人類才能夠看到原子的真容。令人感到意外的是,就是這樣一個小小的原子,它的內部其實也是極度空曠的。

就拿氫原子來舉例吧,氫是宇宙誕生之後最早出現的元素,它質量很低,而且原子結構也極其簡單。氫原子由一個原子核和一個核外電子所組成,而氫原子所謂的原子核實際上就是一個質子而已,這個正價的質子與負價的電子就組成了氫原子。那麼質子有多大呢?質子的半徑約為0.833*10∧-15米。

宇宙很空曠,原子內部也一樣,但空曠處並非一無所有


質子很小,而電子的個頭比質子還要小得多,而其具體的半徑現在還無法確定。

有趣的是,氫原子的體積比一個質子加上一個電子的體積要大得多,如果我們在一張紙上畫一個直徑為一釐米的質子,那麼氫原子則是一個直徑在一公裡以上的大圓,而這個直徑一公裡以上的大圓之中只有一個直徑為一釐米的小球以及一個比這個小球更小的電子,其空曠程度完全可以和宇宙匹敵。

現在問題來了,為什麼宏觀的宇宙世界與微觀的原子內部都如此空曠呢?如果說宇宙和原子真的如此空曠,這確實是一件令人費解的事情,但一位英國的物理學家卻認為宇宙並不空曠,原子也是如此,所謂的「空」只是看起來的樣子,實際上宇宙和原子都充斥著某種東西,而這種東西就是希格斯場。

宇宙很空曠,原子內部也一樣,但空曠處並非一無所有


希格斯場充盈在所有的空曠空間之中,它既存在於宇宙之中,也存在於原子內部。

值得注意的是希格斯場並不是假說,而是客觀存在的,希格斯場的存在已經在2013年得到了證實。希格斯場雖然無影無蹤,但卻與我們身邊的一切緊密相關。我們知道物質都是具有質量的,那麼物質的質量是從何而來的呢?就是希格斯場帶來的。

​當物質在希格斯場中運動的時候,希格斯場會對運動的物質產生阻礙,就如同水對於水中移動的物體產生阻力相似,而這種阻力就是物體的質量。物質都具有質量,所有希格斯場存在於宇宙的每一個角落,同樣的道理,微觀世界中的質子和電子也是具有質量的,所以希格斯場也必然存在於原子的內部。當然,宇宙中也存在著一些極為特殊的物質,它們不受希格斯場的阻礙,所以它們也就沒有質量,比如光子。

相關焦點

  • 宇宙很空曠,原子內部也一樣,但空曠處並非一無所有
    我們的身邊雖然物質充盈,但放眼宇宙,空曠卻是永恆的主題。溫度的本質就是運動,而物質的運動永不停止,即使一塊冰冷的石頭,它內部的子也始終處於運動之中,只不過它們的運動並不是很快,所以石塊的溫度並不是很高。如果運動完全停止,那麼溫度就會降到最低,也就是我們所說的絕對零度,即-273.15攝氏度。
  • 原子不是實心粒子,內部像太陽系一樣空曠?那存在實心的物質嗎?
    如果用宏觀世界中的經驗來看,原子內部絕大部分空間都是空的。可從微觀角度來看,由於物質的存在方式與我們所看到的宏觀現象不一樣,因此並不能認為大部分空間都是空的。人類對原子的認識之旅人們很早就認識到,物質是由微粒組成的。在很長的一段時間中,人們一直認為原子是不可分割的基本粒子,也就是實心粒子。直到19世紀晚期,物理學家才發現了亞原子粒子以及原子的內部結構,證明原子可以再分。
  • 宇宙真空是什麼狀態?為什麼引力會讓宇宙更空曠?
    如果以真空吸塵器為例的話,就是當吸塵器內部的空氣被排除之後,內部的壓力開始降低,從而壓力小於標準大氣壓,因此其內部產生了一個部分真空的狀態。,而且遠遠小於地球上的實驗室所能創造出來的「空曠」。引力讓宇宙更空曠宇宙的平均密度是每立方米
  • 震撼:宇宙幾乎是真空的!
    然而,宇宙實際上十分空曠。我們甚至可以認為,宇宙幾乎空無一物。我們先從微觀世界開始。組成我們周圍世界和我們自己的是原子。我們知道,原子很小。答案是:和地球一樣大。然而,原子內部基本上是空的。原子包含原子核和電子,剩下的是大量一無所有的空間,大概有這麼多:
  • 真實宇宙極為空曠
    首先需要告訴大家一個事實:宇宙真的太空曠了!而且,這種空曠超出了一般人的想像。宇宙絕對比大多數人想像的還要空曠!可見,僅僅太陽系就是多麼的空曠!而整整一個4米寬房間,實際上只有1毫米不到的空間被太陽所佔據!那麼需要告訴你的是,太陽系之外的星際空間,比這個還要空曠得多。
  • 空曠的伯利恆
    聖誕節臨近,受新冠疫情影響,約旦河西岸城市伯利恆與往年相比顯著空曠。巴勒斯坦官員近日表示,今年的聖誕慶祝活動將在嚴格的防疫措施下開展。伯利恆是世界著名旅遊城市,傳說中的耶穌誕生之地。每年聖誕節前後,馬槽廣場附近的聖誕教堂,來訪遊客絡繹不絕。
  • 銀河系的空曠讓我們意想不到
    到底有多麼的空曠呢?我給大家講解講解吧!太陽的直徑有100多萬公裡,我們的地球直徑是13000公裡左右。地球到太陽的距離是1.5億公裡左右。銀河系的直徑大慨是16萬光年,一光年是多少公裡呢?是9.4萬億公裡左右吧,好了!
  • 太陽系的「宇宙閘門」:空曠空間阻止系內外物質混合
    這可能是因為在數十億年前,太陽系曾被一道「宇宙閘門」一分為二,正是這道閘門阻止了太陽系內外的物質混合。根據一項新的研究,這道「閘門」其實是一圈塵埃和氣體,更像是一圈圍欄,研究作者將其稱為「大分水嶺」(Great Divide)。現在,這道閘門位於木星軌道之內,基本上是空曠的空間。
  • 如果讓宇宙所有原子的原子核和電子都緊挨著,那會有多大?
    雖然液體和固體非常難以壓縮,但其實組成物質的原子非常空曠,原子中超過但由於電磁力的存在,阻止了原子被壓縮成又小又密的狀態。如果把人的原子內空間都去掉,人會被壓縮到15微米。那麼,如果壓縮宇宙中所有的原子,使原子核和電子都緊緊挨著,不留空隙,該物質會有多大? 事實上,在宇宙中就有類似這種狀態的天體,那就是白矮星。
  • 為何隕石只墜落在空曠野外,卻不掉落在城市?到底是誰在保護我們
    隕石為何只墜落在空曠的野外卻不掉落在城市當中是誰在保護我們相信許多小夥伴也都特別好奇下面我們一起來看看吧在歷史上發生過不少隕石墜落的事件但是許多人卻發現隕石總是墜落在空曠的野外很少掉落在城市當中這究竟是為什麼呢專家表示
  • 宇宙大爆炸並非宇宙的開始,而是我們認識宇宙的開始
    大爆炸並非宇宙的起點,而是我們認識宇宙的起點,也就是我們目前的認知僅限於從大爆炸開始,而大爆炸之前是什麼樣的,一切都只是假說與猜測,比較靠譜的猜測是暴脹理論。實際上,大爆炸理論並非難以理解,它基於幾個已經被證實的物理理論,因此大爆炸理論是比較靠譜的,下面聊聊是怎麼回事。
  • 由於量子的奇異性,熱能可以穿越空曠的空間
    如果你使用真空隔熱保溫瓶來幫助保持咖啡的熱度,你可能知道這是一個很好的隔熱材料,因為熱能很難通過空曠的空間。如果周圍沒有原子或分子,攜帶熱能的原子或分子的振動就不能傳播。但是國外研究人員進行的一項新研究表明,量子力學的奇異性是如何將經典物理學的這一基本原理顛覆的。
  • 雙十一過後世界上最空曠的地方是哪裡?哈哈,太真實了!
    某冰山一角,像羊雞腳一樣的雨刷,孤獨地傲立在雪中。 沒錯我實在想不出還有比我錢包更空曠的地方了,尤其是開工資前幾天是最空曠的。
  • 空曠的地面上和高樓之間,哪裡風更大?螞蟻莊園7月11日答案
    空曠的地面上和高樓之間,哪裡風更大?這是螞蟻莊園2020年7月11日的題目。芋圓任務公布,每天單筆愛心捐贈達到1元,可領3碗芋圓,每次餵食可增加0.3個蛋,每天登陸螞蟻莊園可領取180g飼料,下面逗逼小胖就為玩家帶來螞蟻莊園小課堂7.11最新答案,一起來看看吧。
  • 在原子裡面,原子核和電子之間是絕對真空嗎?為什麼?
    先說答案,在原子裡面電子和原子核之間不是絕對真空。因為宇宙中壓根沒有絕對真空。最後再結合原子來回答原子空間不存在絕對真空的原因。一,一無所有的空間是不存在的空間給人空曠的感覺,它是看不見,摸不著的,是不能被人感到但可被人知道的存在,空間的主要特徵就是「空」,「空」也是個物質,如果沒有空間,那連「空」也沒有。
  • 宇宙中最空曠的牧夫座空洞並非真空,真正的宇宙空洞其實並不空
    人類探測的宇宙中似乎擠滿了數以億萬的星系,然而科學家指出宇宙中可見物質只佔全宇宙的5%左右,在看似星雲密布的宇宙空間中存在許多星系十分稀少的區域,牧夫座空洞就是宇宙真空地帶最標準的代表區域,其實這片區域也並非完全沒有物質,科學家在這片直徑達到3.3億光年的空間中只發現了數十個星系
  • 探險地下洞穴世界 空曠隧道似通往未知世界 (4/4)
    探險地下洞穴世界 空曠隧道似通往未知世界圖片來源:東方IC 版權作品 請勿轉載 發布時間:2019-01-08 14:13:38 【編輯:李駿】 探險地下洞穴世界 空曠隧道似通往未知世界
  • 科普文章:虛空並非一無所有
    如果我們從更細微的角度去觀察,會發現他們全都是由原子所組成的。一般認為原子是宇宙中最小的基本組成物。我們現在知道,原子是微小粒子所組成,而且彼此之間還保有很大的空間距離。一顆原子究竟有多小?還有它的原子核密度到底有多大?量子物理學家用高解析度的顯微鏡,近距離觀察原子。