原子的內部是什麼樣的?微觀世界中的原子已包含了整個宇宙

2020-12-04 奇點使者

審核:小文

引言:世間萬物都是由基本物質組成的,而學過中學化學的朋友就知道,基本物質都是由基本粒子組成的,其中基本粒子就有原子和離子。那麼你知道原子內部結構是怎樣的嗎?原子和離子存在什麼關係呢?

我們所生存的這個世界可以分為兩種,一種是不藉助顯微鏡就能觀察到的宏觀世界,另一種是微觀世界。在大多數人看來,宏觀世界才是最精彩的,因為在地球上存在各種各樣的生物,在人類社會中存在形形色色的人。然而也有人認為,微觀世界同樣精彩,只是很少人能夠發現其中的奧秘。無論是宏觀世界還是微觀世界,它們都是由物質組成的,而物質則是由基本粒子組成的,常見的基本粒子就有原子和離子。

人類最早對原子進行探索應該是在十九世紀,著名物理學家盧瑟福在提出原子模型之前就已經有科學家提出了最初的原子模型,並且認為它是實心的。但是盧瑟福和他的學生在利用阿爾法粒子撞擊原子結構的時候,發現只有少數粒子發生了反射現象,其他的粒子都透過了原子外層進入了原子的內部。該實驗說明了原子的內部結構並非是實心的,因此盧瑟福對原子結構模型進行了修改。

隨著越來越多科學家從事這方面的研究,原子結構逐漸完善了起來。在中學生所學的物理化學中就已經能夠接觸到原子結構了,估計還有很多朋友記得原子內部存在一個原子核,而原子核外面則是不斷運動的電子。原子核中還存在質子和中子,兩者的數量是相同的。對於原子來說,質子數是決定原子性質的重要因素,比如我們接觸最多的氧原子中就有八個質子,而碳原子中只有六個質子。

除此之外,科學家也將質子數定義為原子序數,元素周期表就是根據原子序數進行排列的,如果仔細研究的話你就會發現元素周期表的排列規律。然而原子結構中的微粒數目並非一塵不變的,因此就產生了同位素。所謂的同位素指的是同一種元素的原子中具有不同的中子數,換句話說就是質子數相同而中子數不同。中子數的差異也會影響原子的性質,例如碳原子中就有6個、7個甚至8個中子的同位素,我們聽說過的碳13就擁有7個中子。

原子核中的質子是帶正電的,而整個原子呈現中性,這是為什麼呢?因為原子核外還存在不斷運動的電子。曾有科學家想研究電子運動具有什麼樣的規律,最終發現核外電子的運動無章可循。從觀察的情況來看,電子的運動軌跡確實十分隨機,有時候一個軌道上同時存在兩顆電子。當有強大的力量施加在原子核外部時,電子就會被強行壓入原子核內成為中子,這就是中子星的形成原理。

由於原子核外的電子並非都是穩定的,因此常常出現電子被剝奪的現象。被剝奪電子或者奪來電子的原子就變成了離子,離子分為正離子和負離子,它同樣是組成物質的基本粒子。不得不說微觀世界還有很多奧秘等待著人類去探索。

相關焦點

  • 原子就是一個宇宙,微觀世界到底是什麼樣的?
    筆者:三體-小遙隨著人類文明的不斷發展,我們擁有了越來越先進的科學技術,可以從宏觀和微觀角度去觀察整個宇宙。在此過程中,人們不僅發現了宇宙正在以超光速的速度膨脹,還發現了更加微觀的層面。科學家們並不認可相關說法,宏觀與微觀無法混為一談,原子仍然屬於物質,即便放大無數倍,其中仍然能夠擁有很多結構,只要人類的科技不停進步,就能夠將其不斷細分。這樣一來,就形成了人們在面對宇宙與原子時的比較,原子中的無數結構就好比宇宙中的浩瀚星辰,但是二者只有相似之處,其中仍然受到不同作用力的影響。
  • 微觀盡頭的世界:原子放大1億倍能再看見一宇宙?劉慈欣道出真理
    傳統的宇宙結構:一個無窮無盡的空間包含無數星球在傳統的宇宙認知中,我們認為宇宙是一個無窮無盡的空間,宇宙是沒有盡頭的,根據目前科學家的觀測,人類可觀的宇宙大小就高達930億光年,更不用說人類無法觀測到的宇宙部分,因此宇宙的大是人類無法想像的,即使人類能夠製造出超光速飛船,也無法飛遍整個宇宙,而且光速與宇宙大小還存在一個尖銳的矛盾。
  • 原子的結構和宇宙驚人的相似,科學家:宇宙可能就是一個微觀世界
    學過物理學的可能都知道這麼一個基本事實,那就是我們的原子內部是由原子核和圍繞原子核不斷運轉的電子組成,與此同時,我們的宇宙中無論是太陽系的結構還是其他星系的結構都和原子的結構驚人的相似,於是就有科學家提出宇宙可能就是一個微觀世界的觀點。
  • 宏觀宇宙源於微觀世界?科學家:把原子放大十億倍將呈現宇宙框架
    眾所周知,宇宙是非常大的,大的根本找不到邊際,跟宇宙相比,無比廣闊的銀河系甚至都不如一粒沙子。而原子是極其小的,如果我們拿一個原子跟桌球相比,就相當於拿桌球跟地球相比,簡直小到了極限。實際上,原子並不是最小的物質,今天我們要講的就是,如果將原子這樣小的物質放大十億倍後,會是一番什麼景象,接下來我們就一起去看看吧。大部分科學家喜歡在茫茫太空中探索適宜人類居住的類地行星,盼望著有朝一日人類能夠殖民這些星球,但是這樣艱巨的任務並不是在短時間內就能完成的,就算我們發現了適合人類居住的類地行星,以人類目前的科技來講,我們也到不了那裡。
  • 微觀世界的奧秘:如果原子放大一億倍,可能在裡面看到宇宙?
    微觀世界的奧秘:如果原子放大一億倍,可能在裡面看到宇宙?根據愛因斯坦提出來的,宇宙大爆炸理論。這個宇宙是由一個奇點爆炸而來的,在爆炸中,現在這個宇宙中的所有物質,都是來自這個奇點中的。那麼在爆炸的巨大衝擊力下,這個宇宙的邊界還在不停地擴大,所有這個宇宙理論上來說,是無邊無際的。那麼在這個浩瀚無限的宇宙中,存在著非常多的,讓我們人類難以理解的事物。就比如,為什麼這麼巧,剛好在我們的地球上,就有了可以讓出現生命的條件?為什麼在太陽系的其他行星上沒有這種條件出現?這個宇宙到底有多大?難道這麼一大個宇宙,就只有我們地球上有生命的存在了?
  • 宇宙很空曠,原子內部也一樣,但空曠處並非一無所有
    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。
  • 宇宙很空曠,原子內部也一樣,但空曠處並非一無所有
    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,強行在了一幅圖中,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。
  • 宇宙和原子有什麼關係?科學家:原子放大之後就是宇宙!
    宇宙是原子的可能性有多大?科學家:原子放大之後就是宇宙宇宙和原子是世界的兩種極端現象。宇宙有無邊界,範圍又是如何一直困擾著人類,目前科學家認為:宇宙可觀測直徑為920億光年。那麼極端微小的原子其直徑又是多少呢?
  • 原子放大千萬倍後是什麼樣子?科學家認為,那可能是縮小的宇宙
    那麼我們的地球,在這龐大的空際空間中,簡直可以忽略不計,無異於塵埃一樣的存在!宇宙是如此的龐大,我們想要目睹整個宇宙的全貌,那必須要在宇宙之外,這是一個很難實現的目標。既然我們很難去究竟浩大的宇宙,那我們能不能轉換一下方向,向小的方向進軍呢?當科學家們把目光轉向微觀世界的時候,有了驚人的發現,認為從微觀的物質中也能發生宇宙的規則!
  • 把原子放大一億倍,它是否就是一個宇宙?劉慈欣終於揭開真相
    劉慈寧在書中是這樣描述的:目前科學家發現比原子更小的物質,也就是夸克,為了證實這個結論,科學家利用強子對撞機對夸克內部進行進一步挖掘的時候,不僅沒有任何發現,還導致強子對撞機失靈,這似乎在表明,微觀世界確實在影響著宏觀世界,當對夸克施加作用力的時候
  • 原子放大會成為一個宇宙嗎,為什麼?
    這樣宇宙就是宇宙,原子就是原子。這個問題至少有兩個誤區和矛盾:一是誰能證明有其他宇宙?其他宇宙的原子怎麼會成為我們宇宙?既然其他宇宙的原子是我們宇宙,那麼我們宇宙不還是包括在「其他」宇宙中,又何來「其他」宇宙,這不是自相矛盾的悖論嗎?
  • 《三體》劉慈欣的微觀世界:原子放大一億倍,它是否就是一個宇宙
    《三體》劉慈欣的微觀世界:原子放大一億倍,它是否就是一個宇宙自古以來,人類就對宇宙充滿好奇之心,而到了近現代隨著人類相繼發明了天文望遠鏡、火箭、宇宙飛船、太空探測器等,人類對宇宙的認識得到很大提高,但是人類對宇宙的真實結構依然一無所知。
  • 有科學家提出了猜測,將一個原子放大一億倍或許能看到整個宇宙
    長久以來,人們一直在研究宇宙的結構,關於宇宙之外的情況,各種假設也在不斷衝擊著人們的原有認知。無論是宇宙圍牆論,還是平行宇宙論,終究離不開宏觀層面的研究。 而受科技發展水平的限制,人們很難真正飛出太陽系甚至銀河系,更不要說藉此探索整個宇宙的結構了。
  • 把原子放大一億倍後,一個宇宙模型完美出現了,微觀世界如此真實
    相對於浩瀚宇宙而言,人類猶如滄海一粟,極為渺小,宇宙中存在很多疑團等待著我們去解決。曾經有科學家提出,如果能夠將原子放大1億倍,會不會是一個小的宇宙模型?現在人們已知的物質的最小單位是夸克,有科學家在書中曾提到,現在學界認為,夸克作為微觀的盡頭,一旦採用某種力量對夸克進行撞擊或者施以其他影響,很有可能會影響到整個宇宙。由小及大,宏觀世界也是由一個個微觀粒子組成的,因此,如果能夠將原子放大1億倍,就能夠看到一個完整的宇宙框架。
  • 微觀世界分子原子粒子為什麼都在振動或運動?
    在哲學層面,這個世界運動是絕對的,靜止是相對的。不管是遙遠的天體,還是風吹草動,運動都無時不刻都在進行。只有宏觀物體,我們才能夠看到相對的靜止,比如一棟房子或者一張桌子,我們看到的可能是靜止畫面,但從微觀世界來說,所有的物體內部深層次的分子、原子、亞原子粒子都在不停的運動變化,這種靜中有動的運動,主要方式就是振動。
  • 專家說原子就是一個宇宙,那麼微觀世界到底是什麼樣的?
    隨著人類文明的不斷發展,我們擁有了越來越先進的科學技術,可以從宏觀和微觀角度去觀察整個宇宙。在此過程中,人們不僅發現了宇宙正在以超光速的速度膨脹,還發現了更加微觀的層面。如果將一個原子不斷放大,我們就能夠從另一個層面看到與宇宙十分相似的場面。甚至有觀點認為,每一個原子中都是一個宇宙。
  • 宇宙難道真是一顆巨大的原子?若將普通原子放大一億倍又會如何?
    拋卻理論的推測,原子可以說是世間萬事萬物的基本組成微粒,換言之,任何物體都是由原子組合排列而成。從某種意義上來說,宇宙是宏觀世界的最大臨界值,而原子是微觀世界的最小臨界值,如果突破了這兩個臨界值,會如何呢?
  • 把原子放大一億倍,它是否就是一個宇宙?微觀世界究竟有什麼秘密
    火星來的探索家帶您走進宇宙深處,探索茫茫宇宙中的奧妙無窮。如果我們把原子放大一億倍,是否能呈現出一個宇宙?微觀的盡頭能不能看待成宏觀?隨著人類科技的飛速發展,我們對宇宙的認知也越來越多,一個很奇怪的現象被天文學家發現:地球圍繞著太陽旋轉,太陽圍繞著銀河系旋轉,而銀河系的中心卻是一個超大質量的黑洞。整個宇宙看起來非常的有規律,就像一個整體密不可分。愛因斯坦曾經說過,宇宙中速度的極限就是光速,如果我們無法超越光速就永遠無法撼動巨大的宇宙,這是否是宇宙的一種自我調節保護方式?
  • 微觀宇宙到底是什麼樣子,探秘微觀宇宙
    可是我們人類十分聰明,科學家們通過對宇宙的研究發現,既然宇宙無限廣袤,人類根本不可能短時間內探索,那麼人類可以從微觀宇宙下手,因為微觀宇宙就在我們的眼前,我們只要了解宇宙的微觀世界,那麼就能夠打開宇宙奧秘的大門,這點是毫無疑問的事情。
  • 三體:一沙一世界,一個原子竟蘊含一個宇宙?科幻正被證明為事實
    在這些疑問中,有一個始終令人困惑的問題:如果將原子擴大1億倍,我們是否會得出宇宙模型?《微觀盡頭》中提到了一個實驗:許多科學家認為,夸克是宇宙中最小的結構,它是微觀世界的終結。如果我們對夸克產生一定的影響,那麼它可能會影響整個宇宙。