原子有多小?難以想象,不可置信

原子真的是小的荒謬又難以置信!一個人的頭髮大約是50萬個碳原子迭起來那麼厚,看看你的拳頭,它包含著好幾兆個原子,如果一個原子的大小跟一顆彈珠一樣,那你的拳頭將會有多大呢?呃......相當於地球的大小。嗯......還是很難想象嗎?

原子有多小?難以想象,不可置信

圖解:道爾頓《化學哲學新體系》一書中描述的各種原子和分子。1808年

讓我們嘗試一些不同的東西,看著你的小拇指想象一下:它就跟你正坐在裡面的那個房間一樣大,而房間裡充滿著米粒,其中一粒米代表你小拇指的一個細胞,現在讓我們放大那粒米,一個細胞就跟你正坐在裡面的那個房間一樣大,我們再次的填滿飯粒,這次差不多是一個蛋白質的大小,讓我們以沙子塞滿米粒之間的空隙,原子大概就是這麼渺小。

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圖解:氫原子的玻爾模型,展示了一個電子在兩個固定軌道之間躍遷並釋放出一個特定頻率的光子。

原子是由什麼構成的?

讓我們假裝一分鐘的時間原子看起來像這樣,以便更容易理解,原子包括三種基本粒子:中子,質子和電子。質子和中子結合在一起,構成原子的核心,受到強烈的相互作用(在宇宙裡四種基本力的其中一種)而在一起,它們是由夸克構成並由膠子結合在一起。

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沒有人確切的知道夸克有多小,就像幾何試著把他們當作是零維,我們猜想,夸克和電子是物質在宇宙中最根本的構件,電子圍繞著原子核轉。他們在裡面行徑的速度約每秒2200公里,速度快到可以18秒繞完地球一圈。就像夸克,我們認為電子是一種基本粒子。

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99.999999999999%的原子體積是空的...其餘的都不是原子,我們覺得空虛,那其實是用來填充量子波動的空間潛在能量的領域、建造和自然的瓦解這些波動的根本,對帶電粒子如何相互作用有所影響。但是,這是其他文章的話題。

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有多少空間是原子核和電子真正佔去的?如果你去除所有原子核之間的空隙,帝國大廈會變成米粒般的大小,人體所有的原子大約是一茶匙,在某些極端物體中,這種狀態實際上是存在的。在一顆中子星中,原子核被壓得很緊以至於很密集,照這樣子的話,三個太陽連起來的長度只有幾公里。

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對了,原子長什麼樣子?好吧,有點像這樣,電子就像一個波函數還有一個粒子同時存在,我們可以計算出在任何時間內電子可能出現的地方。這些概率雲,被稱為軌道,有大約95%的確定性為電子的著落處。

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圖解:一個質譜儀的簡易原理圖

找到一個電子的概率接近0要進一步我們必須擺脫原子核,但它實際上不會永遠是0,這意味著,從理論上講,原子中的電子可能在宇宙的另一邊。好吧,等一下!這些奇怪的東西組成所有在宇宙中的物質。對於幾十種已知的元素,你並不需要用幾十種粒子來表示,只需要三個:拿一個質子和一個電子,你得到了氫,添加一個質子和一箇中子,你得到了氦氣,再加一點,你得到碳,再多一些,就是氟,加更多——金,以此類推……

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每一個元素的原子是相同的,例如:所有的氫原子在宇宙中是相同的;在你身體裡的氫同樣也是在太陽的氫你現在會覺得困惑嗎?我們肯定是的!在我們的世界上,宇宙的這個尺度上沒有什麼意義,而我們甚至還沒有開始談量子力學和粒子動物園,這更加奇怪!從我們最初的設想到現在,原子模型已經改變了許多次,而現在的模型肯定不會是最後一個。因此,讓我們支持的科學家和研究,並等待下一波關於我們這個陌生的世界的新的信息。

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相關知識

原子是元素能保持其化學性質的最小單位。一個正原子包含有一個緻密的原子核及若干圍繞在原子核周圍帶負電的電子。而負原子的原子核帶負電,周圍的負電子帶“正電”。正原子的原子核由帶正電的質子和電中性的中子組成。

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圖解:氦原子基態

負原子原子核中的反質子帶負電,從而使負原子的原子核帶負電。當質子數與電子數相同時,這個原子就是電中性的;否則,就是帶有正電荷或者負電荷的離子。根據質子和中子數量的不同,原子的類型也不同:質子數決定了該原子屬於哪一種元素,而中子數則確定了該原子是此元素的哪一個同位素。

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. Amara- Kurzgesagt – In a Nutshell

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