2013年12月25日 星期三

微小原子核中的巨大力量


原子核內的質子帶正電,正正相斥,但為何不會彈開?
http://ocw.nthu.edu.tw/ocw/upload/42/746/2%E8%98%8A%E8%97%8F%E5%9C%A8%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A0%B8%E4%B8%AD%E7%9A%84%E8%83%BD%E9%87%8F.PDF

http://www.islam.org.hk/cou/html/creation_atom03.asp


原子核的力量
空氣、水分、山脈、河流、動物、植物、你的身體以及你的座椅,簡言之,你所看到的、觸摸到的和感覺到的一切,從最重的東西到最輕的東西都是由原子構成的。你手中書本的每一頁都是由千百億原子組成的。原子是極小的微粒,即使利用最大的顯微鏡也不可能看見它,因爲其半徑還不到十萬億分之一毫米。 .
人類不可能想象出原子的具體大小。因此,我們試用下面的例子來加以說明。 
設想你手中有一把鑰匙。毫無疑問,你根本不可能看見鑰匙中的原子。如果你一定要看見它,那你只有把它放大,放大到地球那大。一旦鑰匙真的變得和地球一樣大的時候,其中的原子也只有櫻桃那大。(注1
下面我們用另外的一個例子來說明原子的微小、以及它的無處不在。
假設我們想數一數一粒鹽中有多少原子,同時假設我們每秒鐘可以數10億個原子。即使我們擁有了如此嫺熟的手法,要想全部數完這小小鹽粒中的原子,我們也必須數上500多年。(注2
如此小的原子它的內部結構怎樣呢?
儘管原子如此這般的小,但是其內部結構卻是完美無缺、非常獨特並且極爲複雜的,堪與我們在宇宙間看到的星系的結構相比美。
每個原子由原子核和許多電子組成。電子在圍繞距離原子核很遠的橢圓形軌道上繞行。原子核內部還有其他微粒,叫做質子和中子。
在此章中,我們將看到原子的非凡結構。原子是構成萬物的基礎,無論是有生命的還是無生命的,我們還將看到原子是怎樣結合起來形成分子、以及怎樣最終形成物質的。
 
原子核中蘊藏著的能量  
子核位於原子的正中央,由一定數量的質子和中子組成,它們的數目由原子的性質來決定。原子核的半徑是原子半徑的一萬分之一。用具體的數位來表示,原子的半徑是一萬億分之一釐米,而原子核的半徑則是一萬兆分之一釐米。因此原子核的體積等於原子體積的一萬億分之一。
Protons and electrons are made up of groups of three quarks
A set of three quarks-these make up a proton-would have strings at their heart
由於我們根本不可能想象出它們究竟有多的微小,讓我們還是以櫻桃爲例,即我們手中的鑰匙被放大到地球那大時,其中的原子也僅僅和櫻桃一樣大小。在這種情況下,也不可能看到原子核,因爲它實在是太小了。假設我們非得看見原子核,我們還得必須把代表原子的櫻桃再放大到直徑爲200米的巨大的球體。即使在這種難以置信的比例下,原子核也頂多是一粒極其微小的塵埃。(注3
既然如此,如果我們比較原子核的半徑——10-13(十萬億分之一)釐米和原子的半徑——10–8(一億分之一)釐米,我們會得出以下結果:假設原子爲球體,如果我們希望用原子核裝滿這個球,我們就需要一千萬億(1015)個原子核。(注4
然而還有另外一件更加令人驚訝的事:儘管原子核的體積只有原子的一萬億分之一,但是原子核的質量卻占了整個原子質量的99.95%。原子核的質量幾乎構成了整個原子的質量,但是它在原子中卻幾乎沒有占什空間,這怎可能呢?
原因是整個原子的質量密度分佈非常不均勻。整個原子的質量幾乎全部集中在原子核。這就比如說,你擁有一所占地一百億平方米的別墅,那你就得把所有的家具都放在一間一平方米的屋子裏。你能做到這一點嗎?肯定地說,你做不到。原子核卻能做到這一點,因爲它具有不同於宇宙間任何其他力量的巨大力量。這個力量就是“強核力”,它就是我們在前面一章中提及的宇宙間四種基本力量中的一種。
我們知道“強核力”是自然界中最強大的力量,可以保持原子核完整無缺並且防止它解體。原子核中的所有質子都帶有正電荷,並且由於電磁力的作用,它們之間互相排斥。但是,強核力比電磁力大一百多倍,因此它抵消了質子之間互相排斥的力,並且把質子聚攏在一起。
總之,在我們根本看不到的小小的原子中,存在著兩種相互作用的巨大的力量。它們的強弱程度極其精確並且互相制衡,因此確保了原子核成爲一個整體。

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