分子原子内部不停地在高速运动,运动需要的能量来源于哪里?

终极问题开拓者


纠正一下,中子在原子核里。

运动是绝对的,讨论的静止只是相对静止而已。无论小到原子这样的微观粒子,还是大到宇宙中的天体,运动都是绝对的,如果说这一切的能量从哪里来,从宇宙之初而来,现在的一切包括了物质与能量皆是从奇点而来。

电子绕原子核运动,这是最早的“行星模型”,不过电子并不是这样运动的,或者说我们不知道它究竟是怎样运动的,因为在一个时刻不可能精确得知电子的动量与位置,只可确定其一,因此不知道它下一秒会出现在哪里,量子力学中描述电子用电子云模型,描述的是电子出现在某位置上的概率。

(电子云)

运动需要能量,这是我们惯有的思维,但是量子的隧穿效应怎么说呢?电子等微观粒子在较低能量的情况下依然可以穿越位势垒,这种现象用经典物理学无法解释的,经典物理学会认为只有当你的能量高到可以穿越的高度才可以穿越,事实并不是这样。

所以,以惯有的思维去理解量子力学会感觉到与常识相矛盾。

个人浅见,欢迎评论!

本回答由一枚游戏科幻迷原创,感谢点赞关注,我们一起科幻想象、畅游宇宙!予人玫瑰,手有余香!


一枚游戏科幻迷


图示:宇宙大爆炸之后大约100秒之后,伴随着空间的膨胀,温度下降到允许电子这样的微观粒子产生出来,当然它是由先期产生的夸克等组合而成的。这个产生电子的过程,同时也是赋予电子能量的过程。伴随着质子的诞生,质子和电子组合成为原子,至于原子核中的中子也很重要,没有中子就无法让多个质子结合在一起了,因为质子带正电会彼此排斥,而中子则由电子和质子组合而成。当微观粒子组合成原子的时候,电子围绕着原子核运动一事就成了困扰经典物理学最重要的问题。

而题主所问的问题,【分子原子内部不停的在高速运动,运动需要的能量来源于哪里?】在一定程度上,就是一个典型的经典物理学问题。而经典物理学解决不了这个问题,因此发展出量子物理学。

但对原子,体系的不同量子态由电子轨道刻画,不同的电子轨道具有不同的能量。这句话的意思就是说,电子本身是自带能量的,这个世界上不存在能量状态为0的电子。而电子的能量由两个部分构成,一部分是当它静止时候的静止质量与光速平方的乘积,即著名的爱因斯坦质能方程所决定的,而另一部分能量则由其运动质量与静止质量的差值与光速平方的乘积,因为电子这样的微小的物体,通常的运动速度都直接用光速作为单位了,比如0.5C诸如此类的。

另外,必须指出的是。微观粒子不能像想象一个小球那样去想象电子,电子可能是一个弥散的场,也可能是所谓的弦,还可能是能量的分布函数等等。如果回到最初,那所有这些微观粒子的诞生,都来自于大爆炸之后的冷却过程,我们这整个宇宙的总能量,都来源于那次想象中的大爆炸。对电子轨道的理解和解释,成就了现代物理学最神秘的分支——量子物理学。电子云的概念,将几率和波函数引入物理学中。而电子能够吸收和释放能量,从而在不同的轨道中跳跃或者跃迁。

而要进入诡异的量子物理学世界,那得做好充分的思想准备工作。


三思逍遥


这个提问反映了两个问题。

一是我们仍然习惯于用经验来考虑问题,“能量从何而来?” 这反映出我们,习惯上仍然是用亚里士多德物理学的思想在考虑运动。亚里士多德认为,有力(能量)才能够维持物体的运动。但是伽利略和牛顿告诉我们,物体运动是有惯性的,物体可以保持它的运动状态,不需要外界提供能量,除非要克服外界力运动的阻碍。也就是力是改变物体运动状态的原因。我们人类的运动需要带上补给,人是铁饭是钢,一顿不吃饿得慌。可是我们不能拿这一点去衡量所有的物体。

二是,当然对于原子分子在内部的高速运动,按照伽利略和牛顿时代的经典物理学来讲,运动状态肯定发生了改变。但是我们也要想到,经典物理学涉及的是宏观运动,物理学家们正是在研究原子分子这样微观运动时,发现在微观情况下的运动规则和经典物理学是有差异的。

物理学家最初把原子结构看成像太阳系一样,行星在轨道上绕太阳运动,电子在轨道上围绕原子核运动。但是根据经典的电磁学,微观上这样的运动是难以持久的,因为如此高速的圆周运动会发出强烈的电磁辐射,要不了多久电子就会把自身的能量损失完毕,掉到原子核上去(这跟这个问题确实是一样的)。所以玻尔提出了“定态”的概念,也就是在微观上,粒子的能量和运动,跟我们在宏观上经典物理学看到的状况是不一样的。保持定态的运动,不需要提供额外的能量,也不会损失能量。

定态假设成为玻尔发展量子力学的一个基础,让我们了解不一样的微观世界,开拓了量子力学这个20世纪两大物理学分支之一。实际上,科学家们一直告诉我们,在不同的尺度、能量的层级上,他们的基础规律应该是一致的,但是表现出来的规则,却可能差异甚大。有的是复杂性的原因,有的是他们遵守的规则发生了重大变化。解开它们背后隐藏的秘密,正是科学家们数百年来持之以恒探究世界的动力。


松鼠老孙


首先,我一直强调的。能量是量化物质运动及其转换的工具, 运动是本质是绝对的,不需要理由。运动在前,能量在后(能量是种把握物质运动的数学概念)

运动是绝对的,没有原因,找原因只是人类为了符合自己因果逻辑的惯性定势。如果还要找原因只会陷入哲学中的对外关系说 最后达到神学 但是对问题的解决毫无卵用。。。为了避免这种思维死循环,我们认为能量只是为了量化的描述运动!

其次 电子不是严格绕核运动的,只能通过概率统计它的运动

比如现代电子云模型


科学认识论


大部分答案都是在一本正经胡扯。

先要搞清楚几个概念:

1、电子围绕原子核转动,这里的“转”其实只是形象的比喻,实际上是

电子以原子核为中心,在以某种规律做运动,它的轨迹,不一定是圆形。

2、物质都有温度,温度是什么?就是电子云围绕原子核运动时的运动

强度,运动强度越大,温度越高。

3、温度从哪里来?不同物质之间会进行热量传递,这种热量传递改变温度,

也改变电子云运动的剧烈程度。

4、所以,电子云不断运动,是靠温度传递带来的能量进行维持的,也并非

能一直无消耗运动下阕,当温度降为绝对零度时,运动就静止了!


芒果猪的小粉丝



分子是原子构成的,而原子内部是原子核,围绕着原子核的是核外电子,原子核本身是由质子和中子构成的,质子是由两个上夸克一个下夸克构成的,中子是由两个下夸克一个上夸克构成的。

电子围绕着原子核在不停的运动,但是这种运动是随机的,也就是说我们不可能知道电子的准确位置,只能用“概率云”的方法来预测它。我们平常看到的科普图都把电子围绕原子核运动描绘成地球绕太阳运动的样子,但这是不正确的,正确的应该是电子在原子核外任意一点随机出现,而不是规规矩矩的绕原子核转圈。


在我们的思维里,一个物体运动肯定是需要能量的,那么电子的一直在不停的运动,能量来自哪里?

电子运动所需要的能量全来自宇宙大爆炸,宇宙大爆炸的能量让电子得以绕原子核运动。其实宇宙中是不存在静止的,任何物体都在不断的运动,构成任何物体的原子和分子也在不听的运动,而这些运动所需要的能量都来自于138亿年前的宇宙大爆炸。

宇宙大爆炸的一瞬间产生了物质,也产生了原子电子等微观粒子,这些微观粒子形成了我们现在的宇宙,我们平常说的一个东西“停下了”,其实是因为我们人类的感官不够敏锐,只看到宏观世界,看不到构成物体的原子和分子都运动。



宇宙探索未解之迷


分子原子内部不停的在高速运动,运动需要的能量来源于哪里?

很多朋友对于原子内部的世界还停留在经典的原子内部结构模型里,认为电子会如行星一样围绕中间的恒星公转!在同一时刻,这颗行星的位置和速度我们都能清楚了解,但电子不是,因此这是一个不同于经典力学的世界!

这是经典原子内部结构模型,在这个平面模型中,只能表现电子在某个时刻的位置,但电子并非是一成不变的,即使是其轨道,而且电子围绕原子和运动的模式并不以传统的轨道出现,而是以一种鬼魅的方式进行!

这可能是大家想象中的电子运行方式,而事实上可能会大跌眼镜!

它可能出现在任意位置,随机性出现,你无法预测它下一个点在哪里,或者一片电子概率云来描述也许会更合适一些!

请不要认为这是电子的轨道,这只是表示电子能级跌落时的示意图,电子在获得能量跃迁到更高的能级,但这是不是持久的,最终它会释放一个光子跌落会原先的能级!简单的理解我们看到的光的源头都是原子内部的电子能级跌落所发出!

但为什么电子可以不知疲倦的如此无限的出现在这片概率云中呢?其实并不是,电子也有累的时,假如您将原子冷却到绝对零度0K((0K约等于摄氏温标零下273.15摄氏度)当然这是不可能的,只能无限逼近这个温度),那么电子的热运动将彻底停止,但根据海森堡不确定性原理,即使在绝对零度的条件下,电子仍然是运动的(停止的电子热运动)!

那么这个电子运动的能量是哪里获得的呢?当然这要追究到138.2亿年前从能量转换为物质时的宇宙暴涨,宇宙中一切的物质都继承了来自于大爆炸时的能量,这个也许就是宇宙的引力坍缩能,有多大可能就不太好计算了,当然以宇宙物质的总量坍缩为起点的时的引力坍缩能似乎也能计算,但计算的却是宇宙所有物质坍缩成黑洞的引力结合能......似乎有点歪楼了,但这不是我们讨论的重点!重点是,电子的运动来自于宇宙大爆炸......这一点清楚了就行!

当然我们随着宇宙无限膨胀和逐渐冷却,也许数千甚至上万亿年后宇宙的温度会趋向于绝对零度,那时候可能电子也将从大爆炸时继承的能量绝大部分都将归还宇宙!此时,宇宙彻底终结!!


星辰大海路上的种花家


我一直都好奇一个问题。原子是由原子核和电子组成的。电子围绕原子告诉运转。那么电子和原子核之间的空间是什么形态。是真空么。是无物质形态么。夸克和夸克之间的空间也是真空么。真空是不是就是无限小。


哎唷我的小公主


按照量子力学对于电子运动的描述,电子在原子内部运动的轨迹并不是连续的,而是在空间中跳跃运动的。这种情形下其实电子并没有速度一说,因为速度要求运动轨迹要具有连续性。那么如此说来,使用动量来形容电子的能量似乎并不妥,电子似乎并不具有动能而仅仅具有重力势能。那么也就没有电子从何处获得能量一说。



如果问电子为何会不断地跳跃运动,是谁给电子如此鬼魅般地运动形式,那么答案即便是诸如爱因斯坦、普朗克、薛定谔等顶尖物理学大牛也无法给出你一个完美解释。当时科学家们刚提出来电子只能够用概率云来描述时,爱因斯坦甚至嗤笑到:“上帝怎么可能掷骰子”。由此可见,即便是世界上最伟大的科学家对于电子的反常运动也表示出疑惑。



就像是我们总喜欢问什么是电荷,光速为什么是30万千米每秒一样,这本就是没有答案的问题。电子从宇宙大爆炸之后生成,再到和原子核结合形成原子开始,它就启用了如此的运动,没有理由没有为什么。当然了,如果真的有一天人类有幸把这些问题的本质真的搞清楚了,那么我想人类也就会彻底揭开宇宙的起源之谜,把宇宙运行的方方面面弄的清清楚楚。


科学探秘频道



现在已经知道最小的物质是奇子,上边是奇子组成的转子和重子,总共五层,每个转子上最多能有五个自由奇子,再加上黄道上的三个奇子是八个这些自由奇子组成了电子和光子,引力子,波色子等这些奇子可以自由运动,温度越高奇子运动越快,奇子本身就会运动,应该是奇子运动产生了能量和质量


分享到:


相關文章: