漫畫(huà)微觀物理學(xué)的諸子百家

攸斌

諸子百家，是指中國(guó)先秦時(shí)期的管予、老子、孔子、莊子、墨子、孟子和荀子等人，他們各自創(chuàng)立了一派學(xué)說(shuō)。

現(xiàn)在的微觀物理學(xué)領(lǐng)域也是諸予云集，像粒子、分子、原子、質(zhì)子等。這些微觀物理學(xué)的諸子，都是肉眼看不見(jiàn)的微小粒子。這個(gè)子，那個(gè)子，它們都代表什么，有什么作用？哪個(gè)大哪個(gè)?。磕膫€(gè)輕哪個(gè)重？哪個(gè)是先發(fā)現(xiàn)的，哪個(gè)是后發(fā)現(xiàn)的？

下面我來(lái)幫大家逐個(gè)分析，弄清諸予之間的關(guān)系。

粒子

諸子中最霸道的當(dāng)屬粒子。它像個(gè)大口袋，不管什么“子”都往里裝。

其實(shí)，它不是具體指某種物質(zhì)，而是這些微小物質(zhì)的統(tǒng)稱(chēng)。粒子是能夠以自由狀態(tài)存在的、最小物質(zhì)組成部分。只叫粒子還不夠勁，又弄出個(gè)“基本粒子”。原來(lái)，剛發(fā)現(xiàn)分子時(shí)，分子就被稱(chēng)為基本粒子，等發(fā)現(xiàn)更小的原子，原子又成了基本粒子，接下來(lái)是電子接班。所以說(shuō)，所謂基本粒子是變化的、比較而言的。

分子

分子是諸子中的大哥大，它的定義如下：分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小粒子。

舉例說(shuō)明，一杯水是由無(wú)數(shù)個(gè)水分子組成的。如果把單個(gè)水分子再分開(kāi)，它的物理性質(zhì)上就變了，就不是水了，而是變成一個(gè)氧原子和兩個(gè)氫原子。

分子是由原子按照一定鍵合順序和空間排列而結(jié)合在一起的整體。分子的物理性質(zhì)不僅取決于組成原子的種類(lèi)和數(shù)目，還取決于分子的結(jié)構(gòu)。這就像搭積木，同樣數(shù)量的積木立著搭就搭成一座高樓，橫著放就搭成一座橋。

1811年，意大利人阿伏伽德羅提出分子說(shuō)。

原子

古希臘時(shí)期，哲人開(kāi)始思考宇宙是由什么構(gòu)成的。

腦洞大開(kāi)的古希臘哲學(xué)家想到把一塊大石頭敲成小塊，再把最小的小塊敲碎，如此不斷地敲下去，最后，無(wú)法再繼續(xù)敲的就是“原子”。其實(shí)這是哲學(xué)意義上的“原子”，我們現(xiàn)在所說(shuō)的物理學(xué)的原子，是指化學(xué)反應(yīng)中不可再分的微小粒子。

質(zhì)子

它是原子的大兒子，住在原子核中。原子家的事由質(zhì)子做主，原子核中質(zhì)子數(shù)目決定其化學(xué)性質(zhì)和它屬于何種化學(xué)元素。

1918年，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福被公認(rèn)為質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)者。

中子

中子是組成原子核、構(gòu)成化學(xué)元素不可缺少的成分。雖然原子的化學(xué)性質(zhì)由核內(nèi)質(zhì)子數(shù)目確定，但是如果沒(méi)有中子，由于帶正電荷質(zhì)子間的排斥力，就不可能構(gòu)成原子。所以中子自豪地說(shuō)，別瞧不起我，除了只有一個(gè)質(zhì)子的氫原子之外，沒(méi)有我，你們都成不了原子。

電子

電子是電量的最小單元。它個(gè)頭小，質(zhì)量輕，也很淘氣。平時(shí)，它都由原子核管制著，如果看不住，它就會(huì)脫離束縛，定向運(yùn)動(dòng)而形成電流。

離子

原子或原子團(tuán)得到或失去電子后形成的帶電微粒被稱(chēng)作離子。原子得到核外電子時(shí)，它帶有負(fù)電，叫陰離子;失去電子時(shí)，它帶有正電，叫陽(yáng)離子。

量子

量子是微觀物理學(xué)諸子中的明星。

一個(gè)物理量如果存在最小的、不可分割的基本單位，則這個(gè)物理量是量子化的，那個(gè)最小單位就是量子。

1900年，物理學(xué)家普朗克提出，“能量子”是能量的最小單位，原子吸收或發(fā)射能量是一份一份地進(jìn)行的，也就是說(shuō)不是連續(xù)的。

1905年，愛(ài)因斯坦把量子概念引進(jìn)光的傳播過(guò)程，他提出“光量子”的概念，并提出光同時(shí)具有波動(dòng)和粒子的性質(zhì)，被稱(chēng)為光的“波粒二象性”。光量子簡(jiǎn)稱(chēng)光子，是傳遞電磁相互作用的基本粒子。

從普朗克提出量子這一概念以來(lái)，經(jīng)愛(ài)因斯坦、玻爾、德布羅意、海森伯、薛定諤、狄拉克和玻恩等人的完善。初步建立起了量子力學(xué)理論，開(kāi)創(chuàng)了微觀物理學(xué)的新紀(jì)元?？茖W(xué)家通過(guò)研究和實(shí)驗(yàn)提出一些新的假設(shè)，但是，一些神秘現(xiàn)象還沒(méi)有得到合理解釋?zhuān)?，量子糾纏、量子隧穿、量子自旋和量子躍遷等神奇現(xiàn)象。

雖然如此，目前，大多數(shù)科學(xué)家已經(jīng)把量子力學(xué)作為理解和描述自然的基本理論。量子力學(xué)是一把打開(kāi)宇宙奧秘大門(mén)的金鑰匙，是一座五光十色等待我們?nèi)ネ诰虻膶殠?kù)。

最后我們做一個(gè)小小的總結(jié)。

微觀物理諸子論體積從大到小排隊(duì)是分子、原子、質(zhì)子、中子、電子。粒子是隊(duì)長(zhǎng)，不在隊(duì)伍之內(nèi)。

論出生時(shí)間從先到后是原子、分子、電子、量子、質(zhì)子、中子。

諸子之間的物理關(guān)系是，由原子組成分子;由質(zhì)子、中子、電子組成原子：當(dāng)原子的電子數(shù)與質(zhì)子數(shù)不等時(shí)，原子會(huì)帶電，帶電的原子叫離子。當(dāng)原子得到核外電子時(shí)，它帶有負(fù)電，叫陰離子：原子失去電子時(shí)，它帶有正電，叫陽(yáng)離子。

量子跟原子、電子根本不能比較大小，因?yàn)榱孔优c其他微觀粒子完全不是一個(gè)范疇的概念。量子力學(xué)是研究和解釋微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)說(shuō)。