α粒子散射实验说明了
提个问题:人是由什么构成的?
学过生物的大概都想说,是由细胞构成的;或者水、蛋白质、碳水化合物等物质构;再或者,可以说是由钙、镁、碳、钾、钠等化学元素构成的。
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人体是由什么构成的呢?
以上这些答案都没错,但进一步往微观范围上看,所有化学元素是由无数的原子组成的。在化学反应中,原子是小到无法再分的基本微粒,构成人体的各种化学元素都是原子构成的。然后这些化学元素又组成了细胞,组装成了一个完整的人体。
原子质量非常小,而且内部还是空心的,但人体却是实实在在的,有血有肉,还能通过加强饮食和锻炼变的很壮实,这是怎么回事呢?空心的原子是怎么组成现实中客观存在的物体的?
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空心的原子是如何组成“实心”物体的呢?
原子的内部情况
首先让我们从原子的构成入手,看看它的内部都有些什么东西。
原子分为正原子和负原子,正原子包含致密原子核以及围绕在它周围的负电电子。
致密原子核是什么意思呢?
致密顾名思义就是结构很紧密的意思,原子核是由质子和中子构成的,如此紧密的原子核质量占原子的99.96%以上,而体积却小到只占整个原子体积的几千亿分之一。
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原子核是由质子和中子构成的
负原子则刚好反过来,原子核带负电,而周围的电子带正电。不过这不会影响原子核的体积小到可怜。
原子核外的空间非常大,如果用棒球场比作原子的话,那么原子核就是场上比赛用的小棒球,所以电子可以在这个空间里自由地做高速运动。因此,原子可以说基本上是虚空的状态。
一开始,研究原子的人们认为,原子不可再分,那它肯定是实心的,就像一个西瓜一样,或者说,像一个星体,比如我们的地球,内部有固态核心,核心外面有流动的岩浆。
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地球内核外部存在流动的岩浆
后来有了量子力学,研究人员发现,原子核外的电子不是胡乱做的运动,它们有很多轨道,会在不同的轨道间来回蹦跶,并且边蹦跶边释放能量。
这个蹦跶的过程,使这些电子看起来像电子云的状态,加上它们运动的速度快,观察起来,就像实心的了。
那人们又是什么时候发现原子其实是空心的呢?
这就要提到英国物理学家欧内斯特.卢瑟福了。他率先提出放射性半衰期的概念,并做了一个颠覆传统认知的α粒子散射实验。
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欧内斯特.卢瑟福的α粒子散射实验
他用α粒子轰击金箔,发现α粒子能直接穿过薄金箔,然后不改变方向继续前进,几乎不发生偏转行为,接着他又根据这个实验现象提出了原子核式结构模型。
这个模型表明,原子中的电子对α粒子运动的影响非常小,它内部的微粒体积也非常小,所以内部空间其实很大。
空心原子组成触感实在的人
不过,原子的空心并不会影响人体的构成,因为人体的细胞实在太多了,组成细胞的原子也连接的相当紧密。
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细胞内部结构其实也很复杂
原子先按特定的顺序和空间排列,形成一个致密的分子整体,原子在分子内部相互作用,使分子能保持稳定的结构和状态。
分子可以是气态、液态和固态,这三种形态都存在于人体中,比如细胞液、血液和水分是液态的分子,脂肪、肌肉、骨骼等是液态的分子,氧气是气态分子。
但不管是哪种形态,都有一定的密度和质量,这些物质通过强烈作用结合在一起,就有了我们看的到、摸得到的人体实体。
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不同形态的分子通过各种强烈作用结合在一起,组成人体
这是人体看起来很实在的原因之一。
另外,我们生活在三维世界,所有的物体都是有形的,多角度的,而不是平面的。
人的眼睛在看物体时,有双眼效应,这是光进入眼睛在视网膜上的成像效果,光会发生折射和反射,使物体看起来更多面化,大脑再把接受到的画面信息整合一下,就有了立体感。
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眼睛接收信息之后会将信息传递给大脑
除了视觉效果,大脑还会帮人区分接触到的物体有什么特征,比如,软硬度不同,表面纹理不同,重量不同。
因此,就算原子内部是空的,通过一定的排列组合和相互作用,重新组成的更大结构就有实在感了。而且,原子非常小,我们所谓的它是空心的,是从微观世界上来看,不知道放大了多少倍,但它的数量足够多,从宏观上来看,原子构成的物体就相对而言是实心的了。
可以想象一下气球,它的里面只有气体,没有其他实物,我们可以说它是空心的,但充满气球的气体也是物质,你能说气球里面什么都没有吗?
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氦气球里面的气体物质是氦气
如果我们往气球中充满比空气重的气体,比如二氧化碳,拿10万只这样的气球组成一个整体结构,它触碰起来也是实在的。更何况人体是多种物质构成的,当然更加实在。
宇宙是空的还是实在的
把原子构成实在人体的理论再往大了看,由原子构成的宇宙也不像我们看起来的那么空旷。
宇宙中除了被人类观测到的天体,被我们认为是空旷的地方都充斥着许多物质,才让宇宙中到处都存在着引力。
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宇宙中除了有天体,可能还存在着许多物质
古希腊原子唯物论的创始人之一德谟克利特认为,宇宙虽然从本质上来说是由原子构成的,但原子在不停地运动,所以它们构成某种物体都是临时的,有聚集也有消散,因此宇宙也在这种无限的虚空中运动着。
按这个理论,原子虽然不可分割,但原子的结合体在几何上是可以分割的,当原子消散时,物体也消失了,那么它的引力也不存在了,于是宇宙中质量缺失,引力不平均的问题就可以解释了。
不过,现代科学提出了暗物质的概念来解释这个问题。但暗物质是什么呢?目前没有人能确实证明它的存在,它对宇宙的作用都是推断出来的。
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目前人类其实并没有证明暗物质的存在
而且,原子是有外壳的,暗物质是什么形态,有外壳吗?按宇宙由原子组成的说法,那它必然有边界;如果宇宙中确实有暗物质,它可能就是无限的,那么这个无限的宇宙是空的还是有实体呢?
抛开不确定的暗物质不谈,即使是黑洞这么虚无的地方也是有物质存在的,并不是空的。
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黑洞也是有物质存在的
把范围缩小回到人体身上,人也像一个完整的微型宇宙,而且人体有清晰的边缘,可测量,就是具有实在感最大的优势。而且生物从诞生以来就能感受到自身内部的变化,对自己非常熟悉,更加增大了实体感。
而且从习惯上来说,世界上的所有物质,只要人熟知的东西,哪怕看不见摸不着,都能确定它的存在。比如风,它的实质是空气的流动,你能说空气不存在吗?
因此,尽管原子内部几乎为虚空状态,只要构成了物质,就能实在感受到。
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原子只要构成了物质,就基本能够感受到
参考资料:
【1】《物质的构成—原子学说》中科院高能物理研究所
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甄咸胁2381卢瑟福的α粒子散射实验的现象证明了什么是错的 -
谈购刻17361732404 ______[答案] 1911年卢瑟福提出原子的有核模型(又称原子的核式结构模型),与正电荷联系的质量集中在中心形成原子核,电子绕着核在核外运动,由此导出α粒子散射公式,说明了α粒子的大角散射.卢瑟福的散射实验证明了汤姆森关于原子模型的错误.
甄咸胁2381下列说法中正确的是( ) -
谈购刻17361732404 ______[选项] A. α粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的 B. 天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构 C. 普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说 D. 光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性
甄咸胁2381α粒子散射实验表明了 A.原子核还可再分 B.原子中有一个很小的核 C.原子核集中了原子的全部 -
谈购刻17361732404 ______ B α粒子散射实验现象,表明了原子中有一个很小的核,B对,A、C、D错.
甄咸胁2381a粒子散射实验说明了什么(3点) -
谈购刻17361732404 ______ 什么是α粒子散射实验
甄咸胁2381下列说法中正确的有 ( ) -
谈购刻17361732404 ______[选项] A. α粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构 B. 电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性 C. 放射性元素的半衰期与原子所处的物理、化学状态有关 D. 玻尔将量子观念引入原子领域,并能够解释氢原子的光谱特征
甄咸胁2381下列说法中正确的是( ) -
谈购刻17361732404 ______[选项] A. 卢瑟福α粒子散射实验的结果证明了原子核是由质子和中子组成的 B. α射线比γ射线的电离本领强 C. 四个核子聚变为一个氦核的过程释放的核能等于四个核子的质量之和与光速平方(c2)的乘积 D. 质量为m的铀238经过2个半衰期的时间,铀238衰变了的质量为 1 4m
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甄咸胁2381α粒子散射试验说明什么啊(选择题) -
谈购刻17361732404 ______ C 这个实验说明了原子的核式结构模型的正确.
甄咸胁2381如图所示,四个示意图所表示的实验中,能说明光具有粒子性的是:______. -
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