病人最害怕的是,一種特效藥突然失效。日常人最害怕的是,突然置身于一個(gè)陌生的環(huán)境。科學(xué)家最擔(dān)心的是宇宙的規(guī)律會(huì)在時(shí)空中變化。
電子是帶負(fù)電的亞原子粒子,它們決定了世界上幾百萬(wàn)種化合物的存在形式。根據(jù)量子力學(xué)的觀點(diǎn):電子是物質(zhì)的基本單位,電子沒(méi)有結(jié)構(gòu)。雖然科學(xué)家們已經(jīng)研究電子很久了,但電子的確切半徑還不知道?,F(xiàn)在只能給出電子的庫(kù)倫半徑。
理論上,電子的體積是0。當(dāng)然零體積的東西是沒(méi)辦法測(cè)量的。丁肇中教授曾經(jīng)用把電子裝到足夠小的“口袋”里的方法來(lái)測(cè)量電子的直徑。這種足夠小的“口袋”叫做“勢(shì)能陷阱”。
實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示:無(wú)論口袋做的多小,電子都能被放進(jìn)去。
》在人類的測(cè)量范圍里面,電子的體積沒(méi)有下限的。
電子是1897年由英國(guó)物理學(xué)家約瑟夫·約翰·湯姆森爵士發(fā)現(xiàn)的。1913年,美國(guó)物理學(xué)家羅伯特米利坎精確測(cè)量了電子的電荷。最新的研究表明,電子的電荷為1.60218×10-19庫(kù)侖,質(zhì)量為9.10939×10-31千克。
尼爾斯·玻爾、沃爾夫?qū)づ堇热嗽?0世紀(jì)20年代發(fā)現(xiàn)了電子在原子中分布的模式,電子排列在離原子核不同距離的地方,排列成稱為殼層的能級(jí)。
》電子沒(méi)有體積、沒(méi)有結(jié)構(gòu),卻具有功能,這本身是一件很神奇的事情。
原子核帶有不同的質(zhì)子數(shù),質(zhì)子數(shù)越多,電荷越大,對(duì)于電子的吸引力也就越大!最內(nèi)層的電子距離原子核的距離也就越近。
這一點(diǎn)和萬(wàn)有引力很像,兩者之間的吸引力也是和半徑的平方成反比!
一個(gè)恒星系統(tǒng)縮小以后就會(huì)變成類似原子的結(jié)構(gòu)。這不能不讓我們思考宇宙之間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是否在大和小之間有某種簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)換。
最外層的電子數(shù)決定了原子的化學(xué)行為。如果一個(gè)原子與另一個(gè)原子結(jié)合形成一個(gè)分子,那么最外層的電子就從一個(gè)原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)原子,或者在原子之間共享。
氫原子是最簡(jiǎn)單的原子。只有一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)圍繞著質(zhì)子旋轉(zhuǎn)的電子。
》描述電子的參數(shù)有4個(gè):主量子數(shù),角量子數(shù),磁量子數(shù),以及自旋數(shù)。
不過(guò)這個(gè)自旋數(shù)是固定的,都是1/2。
電子是費(fèi)米子的一種,費(fèi)米子自旋數(shù)全部是半整數(shù)。
電子的這4個(gè)參數(shù),我們可以用一個(gè)人來(lái)比喻,分別對(duì)應(yīng)于一個(gè)人的容貌,身高,膚色,體重。
現(xiàn)在問(wèn)大家一個(gè)問(wèn)題:人的容貌、身高、膚色和體重可不可以分離的?
當(dāng)然是不可能的,因?yàn)檫@幾個(gè)屬性都是附屬于具體的人的身上的。
但是在電子的身上卻不一樣,這些屬性是可以被分離的??茖W(xué)家目前可以做到有條件分離電子身上的幾個(gè)屬性。
如果一覺(jué)睡醒來(lái)發(fā)現(xiàn)自己全身變得透明,人是不是感覺(jué)很驚悚?
但是在量子的世界就是如此!
這說(shuō)明量子力學(xué)是唯象的,不是唯物的!
如果世界的本質(zhì)是唯象的,那么歷史是不是可以被任意涂抹?
這句話可以理解成量子力學(xué)誕生以前的世界,和量子力學(xué)誕生以后的世界是不一樣的。很多人對(duì)這個(gè)解釋有反感,但是實(shí)際上這個(gè)是量子力學(xué)的哥本哈根詮釋:基本粒子在不被人類測(cè)量之前,是一種模糊的存在形式。
》電子的屬性在被觀測(cè)之前,是不存在的。
那么什么是一個(gè)觀測(cè)?
如果說(shuō)觀測(cè)只是人類能夠進(jìn)行的話,那么問(wèn)題就大了。宇宙的存在性從何而來(lái)?量子力學(xué)誕生不過(guò)100年。
而人類認(rèn)為宇宙已經(jīng)誕生了138億年。如果說(shuō)100年前宇宙不存在,那么古人是如何生活的。
唯一的合理解釋就是,宇宙一直就被某種智慧操縱。
當(dāng)然,這個(gè)觀點(diǎn)是沒(méi)有辦法100%確定證實(shí),但是有一些現(xiàn)象,與這個(gè)解釋不矛盾。
為什么人類能夠操縱的物質(zhì)世界都會(huì)被限定在光速以內(nèi),但是我們?cè)谟钪嬷锌梢园l(fā)現(xiàn)一些超光速的現(xiàn)象。
》如果古代的光速和現(xiàn)代的光速有差別,可以證明宇宙運(yùn)行的規(guī)律被改變過(guò)。
遙遠(yuǎn)的星光射到地球上,都是在宇宙中旅行了上億年的時(shí)間,我們只要能夠測(cè)量這些光的速度,就可以證明古代的光和現(xiàn)代的光到底有沒(méi)有差別,不過(guò)可惜的是這些光的速度是沒(méi)有辦法直接確定的,然而我們可以用另外一種方法。
這種方法就是:研究原子光譜的譜線。
》原子光譜的譜線不連續(xù),如同超市條形碼。
當(dāng)電子在原子核外軌道運(yùn)行的時(shí)候,從不同的能級(jí)向另外的能級(jí)跳躍,就會(huì)吸收或者發(fā)射不同波長(zhǎng)的光,這些不同波長(zhǎng)的光之間有一條非常細(xì)的空白地段,會(huì)形成像超市里商品條形碼那樣的結(jié)構(gòu)。
如果光速是不變的,這些譜線中間的空白帶寬度就不會(huì)改變。
只要測(cè)量一下遙遠(yuǎn)星光的原子光譜,和地球上的原子光譜之間的差別,就可以確定古代的光速有沒(méi)有改變。
澳大利亞科學(xué)家曾經(jīng)測(cè)定過(guò)1.5億年前外星原子光譜,發(fā)現(xiàn)譜線間距有1/10萬(wàn)的差別。
1/10萬(wàn)的差別,看起來(lái)很小。光速30萬(wàn)公里每秒,1/10萬(wàn)的差別就意味著3公里每秒的差距。
這個(gè)差距是不允許的。因?yàn)楦鶕?jù)量子力學(xué),只允許光速產(chǎn)生普朗克尺度的誤差。
》科學(xué)家擔(dān)心宇宙的規(guī)律會(huì)在時(shí)空中變化。
有些宇宙學(xué)理論,特別是那些屬于“多元宇宙”理論范疇的理論,確實(shí)允許在不同空間區(qū)域的規(guī)律是不同的,盡管一般情況下只有在比我們所能觀察到的要大得多的尺度上。一般說(shuō)來(lái),在這類理論中,真正意義上的隱性基本定律在任何地方都是一樣的,但宇宙在不同地區(qū)的演化方式卻是如此的不同。
也許真的存在熱力學(xué)第二定律可以被逆轉(zhuǎn)的“天堂”。
當(dāng)宇宙從非常高的溫度冷卻下來(lái)時(shí),它可能經(jīng)歷了各種各樣的轉(zhuǎn)變,或多或少類似于相變,其中最初的對(duì)稱狀態(tài)變成了不太對(duì)稱的狀態(tài)。在這些轉(zhuǎn)變中,最終狀態(tài)的產(chǎn)生可能有不同的方式,可能存在著完全不同種類的粒子。
宇宙中可能有不同的區(qū)域,在這些區(qū)域中,對(duì)稱性的破壞會(huì)以不同的方式進(jìn)行,在這種情況下,“明顯的”定律在不同的區(qū)域會(huì)完全不同,但可能只有在比我們所能看到的大很多數(shù)量級(jí)的尺度上。
不管是東方還是西方,古代的人往往認(rèn)為,神仙比我們正常人類的身材要高大的多,也許古人真的發(fā)現(xiàn)了什么秘密。
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