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氫原子多少毫米

生活 更新时间:2024-12-25 01:19:57

氫原子多少毫米(比普朗克長度如何)1

我們總說世界上最遙遠的距離是我就站在你面前,你卻不知道我愛你,甚至還專門有這麼一首詩來形容所謂最遠的距離。仁者見仁,從物理學上來看,如果非要說一個的話,那具有物理意義的最遠距離可能就是可觀測宇宙的半徑吧,足足有930億光年那麼長。

那世界上最短的距離又是什麼呢?浪漫的人會說,兩個相愛之人心靈間的距離最短,因為彼此就在對方心中,但是這并不具備物理意義。那麼現實中最短的距離究竟是什麼呢?

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大部分人腦海裡可能已經出現一些長度單位了,比如毫米,微米,納米等一些常見的長度單位,一般來說,宏觀世界裡的長度一般是以毫米以上的長度作為度量單位的,至于更小的長度單位,比如微米或者納米,就不是人類肉眼所能注意到的了,這些都需要特定的科學。儀器來觀測。

通過測量,人類發現氫原子的直徑隻有0.1納米左右,相當于十億分之一米,而一個水分子的直徑也僅僅隻有0.4納米。

除此以外,一些不明就裡的人可能會說,不不不,病毒的尺寸更小,它們比細胞還要小得多。其實不然,哪怕是最小的病毒,也比水分子的直徑要大得多,至少大數千倍。

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從結構上來看,一個水分子(H20)由一個氧原子和兩個氫原子組成。經過觀測計算,我們得以知道,光是一滴水(按照0.02毫升算)中就有大約2萬億億個水分子,相當于有4萬億億顆氫原子。

由此可見,氫原子可以說是十分微小的了。氫原子是所有已知元素中最小的原子,其基态原子裡隻包含一個質子和一個電子。

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那氫原子是最小的嗎?其實不是的,假如我們将氫原子等比例放大到地球那麼大,那麼原子核外的那個電子就僅僅隻有一個籃球那麼大,而其中的原子核也隻有一個直徑為150米左右的球體那麼大,其餘那麼大的空間裡就隻是虛無,啥沒有。

那電子的長度就是物理中最小的長度嗎?其實也不是的,物理學上最短的長度是普朗克長度,沒有任何一個長度能夠低于普朗克長度,并且有意義。

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根據量子力學理論,當物理存在的尺寸小到普朗克長度後,在理論上就不能夠繼續分割了,如果繼續分割,則毫無物理意義,僅僅是一個空殼的數學表示。

普朗克長度以量子力學之父普朗克命名,被認為是宇宙中最小的長度單位,他的物理意義是一個光子在一個普朗克時間裡所行駛的距離,大約為1.616*10^-35米。也可以換個說法,一個普朗克長度是一個質子直徑的1/10^22。

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普朗克長度是一個小到讓人無法想象的長度,光是看數據我們可能無法理解它究竟小到什麼程度。假如我們将一個普朗克長度等比例放大成一個成年人那麼大,那麼一個質子的大小就堪比整個銀河系大小了。

而一個氫原子的大小又相當于質子大小的10萬倍,所以一個氫原子和一個普朗克長度做對比,就相當于一個普通成年人和整個可觀測宇宙做對比。

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當我們以一個普朗克程度為邊長做一個立方體,那麼這就是量子物理學理論中存在的最小體積單位,被稱為普朗克單位,一個普朗克單位和一個氫原子相比,這個氫原子就相當于整個宇宙那麼大。

所以我們可以說,在目前的科學邊界裡,普朗克長度就是最小的長度,任何有意義的物理存在都會大于這個尺寸。所有低于這個尺寸的存在都僅僅是一個數學表示,不存在任何物理意義,這是量子物理所限定的。

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