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爱丽丝漫游真空

2017-11-17 10页 doc 24KB 41阅读

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爱丽丝漫游真空爱丽丝漫游真空 爱丽谩游真空 爱丽丝是英国童话小说中的 一 位小姑娘,她曾经漫游了奋幻仙 境和镜中世界,现在她叉去了一个 谁也想不到的地方一一真空王国. 那里发生的事情太惊心动魄了,下 面就是她的经历. 爱丽丝喝了一种神奇的药水 之后,变成了一个小不点,她推开了 真空王国的门.”哎呀,这是什么 地方?难道是我走错地方了吗?” 好奋心强的爱丽丝惊叫起来.展现 在她眼前的是一个火树银花般的 世界:在漆黑的夜空中不断地产生 一 个个耀眼的光球,它们在空中快 速地飞行着;有时眼看就要滚到爱 丽丝脚...
爱丽丝漫游真空
爱丽丝漫游真空 爱丽谩游真空 爱丽丝是英国童话小说中的 一 位小姑娘,她曾经漫游了奋幻仙 境和镜中世界,现在她叉去了一个 谁也想不到的地方一一真空王国. 那里发生的事情太惊心动魄了,下 面就是她的经历. 爱丽丝喝了一种神奇的药水 之后,变成了一个小不点,她推开了 真空王国的门.”哎呀,这是什么 地方?难道是我走错地方了吗?” 好奋心强的爱丽丝惊叫起来.展现 在她眼前的是一个火树银花般的 世界:在漆黑的夜空中不断地产生 一 个个耀眼的光球,它们在空中快 速地飞行着;有时眼看就要滚到爱 丽丝脚下了,爱丽丝几乎要大叫起 来,可是令人莫名其垂少的是,它们 叉突然消失在黑暗中了;有时,看 着一个光球在空中飞行,光焰突然 熄灭,化为两个黑乎乎的圆球,这 最后撞着 两个球在空中飞了一阵, 了从别处飞来的圆球,”嘭”的一 声,它们叉化作了一个光球…?? ?莲雾/文 “这怎么叫真空?”爱丽丝自 言自语地说,”还不如叫它做一缸 沸水呢.”“不,爱丽丝,这就是真 空!”忽然,从空中一个光球里伸 出一条火舌,左右摇摆着对目瞪口 呆的爱丽丝说起话来.”咦,这个 光球还会说话,真新鲜!”爱丽丝 高兴地叫起来.至于为什么这个光 球还知道她的名字,爱丽丝可没 多想,因为这一路走来,随口能叫 出她的名字而她叉从来都不认识 的东西实在太多了.”你叫什么名 字?”爱丽丝对着空中的光球问. 名人名言礼貌使有礼貌的人喜悦,也使那些受人以礼貌相待的人们喜悦. —— 孟德斯鸠 ?真空中不断产生正负粒子,又不断湮灭?随着距离的接近,夹在两块镜子之间的光子越来越 少 “我叫光子,就是构成光线的那 种粒子.”“那么,那两个黑乎乎的 圆球昵?”“它们一个口U电子,带 负电,一个叫正电子,带正电:它们 是一对双生子,同时叉是一对老冤 家,只要碰到一块就会同归于尽.” “可是,真空里不是应该什么也没 有么?怎么会有这么多东西?”“是 啊,爱丽丝,你的想法已经藩伍_jro 过去人们认为真空里什么也没有. 可事实上,真空远比人们想像的复 杂.在这儿,光子,正负粒子不断 地产生叉不断地消失,简直像一个 沸腾的大海.”“是呀,这一切我都 看到了,可要是我回去对人说,准 是谁也不会信的爱丽丝带着哭 腔说道.”你别急,我先演个节 目你看看,你回去也照着做一番, 这样谁都不会不相信你了.”. 说话间,两堵非常光滑的巨 墙移到了爱丽丝面前.这两堵墙面 对面平行立着,表面镀了一层金属 膜,闪闪发着光.”这是什么?”爱 丽丝问.”哈哈!怎么?这东西都 不认得啦?这就是你每天早上起 来对着它发呆的镜子呀}不过也 难怪,你现在已经变成了一个小不 点,当然就不认得了.让我们还是 开始表演吧.”光子吐着火舌说. 他们的表演其实很简单,无 非是把这两面称作”镜子”的墙不 断移近,同时要保持绝对的平行. 当两面镜子相距几厘米时,什么也 没有发生.当相距几个微米时,也 还是看不出镜子有什么动静,爱丽 丝只是觉得夹在镜子当中的那部 分真空里,光子似乎变得稀疏了. 再推进到相距1O纳米(相当于一个 原子的100倍)时,两面镜子之 间的光子越发少见了.这时突然发 生了一个奇迹:谁也没有推它们, 这两面镜子竟像着魔似的紧紧吸 在了一起!幸好爱丽丝没站在镜子 当中,否则一定会被夹扁的. “这种在真空中当两块金属 板(表面镀了膜的镜子也起到了金 属板的作用)距离足够近时,彼此 相互吸引的现象,叫?卡西米尔效 应?,这种力叫?卡西米尔力?,因 为是由丹麦物理学家亨利克?卡西 米尔首先预言的.”光子告诉爱丽 丝. “这种力的大小与两块板的 面积戍正比,与两板之间距离的四 次方成反比.虽然对于两面间隔 几厘米的镜子,卡西米尔力是太微 弱了以至于无法测量,但当它们相 距只有几个微米时,它还是可以测 的.比如说,两面l平方厘米,相距 1微米的镜子,它们间的卡西米尔 力大约是1O牛顿,差不多是直径 为半毫米的水珠的重量.而当间隔 为lO纳米时,卡西米尔力陡然上升 到了1牛顿. “卡西米尔效应虽然对我们 的日常生活没有影响,但对一些微 型的机械影响却很大.比如,弄不 好那些纳米机器会在真空里紧紧 粘在一起而不能正常工作.正因为 如此,这一现象近些年来已经引起 纳米工程师们的高度重视. “不过,爱丽丝,对于物理学 家来说,尤其重要的是,卡西米尔 力直接与真空的性质有关呢.”光 子最后又加了一句.前面的话爱丽 丝听得惜懵懂懂的,但这句话却引 起了她新的好奋. “那么,光子朋友,为什么冈 量际空漉不论时光如何匆匆,永不改变的是《大科技》优质的服务,精彩的呈现l 湖北省麻城市实验高中郑彬17 两面平行而立的镜子真空中的电磁涨落 才那两面镜子靠得很近时就会自 动吸到一起呢?”惊魂甫定的爱丽 丝问. “要回答这个问题,我们必须 对真空要重新认识,”光子说.”爱 丽丝,你自己已经看到,从一无所 有的空间里不断会产生我们这些 光子,正负粒子.我们这些粒子都 是有能量的,所以产生它们的真空 也必定有能量.这个能量科学家现 在称之为?零点雏?.你可以把这个 能量想像为真空的每一点都在摆 动,即使在绝对零度(按照我们过 去的理解,在绝对零度,任何运动 都应该停止了),也不例外,这样真 空就具有了不为零的能量. “真空的这种能量对于原子 结构十分重要.我们知道,在原子 核外面,电子是绕着某些固定的轨 道跑的,这些轨道有的能量低,有 的能量高.电子呆在能量越高的 轨道,原子就越不稳定.这就好比 山尖上有一块圆石头,稍有震动, 它就要滚到山谷.对于原子里的电 子也是如此.原来能量高的电子 会释放出能量跑到?山谷?,即靠 近原子核的轨道上去.同样,有的 时候,电子从外面获得了能量,叉 从能量低的?山谷?跑到能量高的 „山尖?上去.虽然那种状态是不 稳定的,但假如没有?震动?,它们 兴许会一直呆在那儿.那么,是什 么?震动?使它们后来叉跑回能量 低的?山谷?去了呢?科学家说,起 作用就是这种真空的摆动. “还有的科学家把宇宙大爆 炸的原动力归因于这种真空能.当 整个宇宙都压缩成一个粒子那么 小的时候,那时真空能的密度一定 非常非常之高,它产生的膨胀力也 一 定大得惊人,所以宇宙就?嘭? 地一声爆开了. “爱丽丝,现在我们再回过头 来解释—下卡西米尔效应是怎么回 事.请你把两块平面镜之间的间 隙看成是一个空腔.我们知道,光 既是粒子又是电磁波,电磁波有不 同频率,所以你在真空王国里看到 的这些光子,事实上有着不同的频 率.假如真空不用两块板?夹?起 来,这些不同频率的波的?浓度? 分布是有一定的规律的.但在一个 腔里,电磁波被两面镜子不停地来 回反射,原来的那种分布规律就被 破坏掉了.浅显一点说,夹在两面 镜子之间的电磁波有一副怪脾气: 你要容纳我,那必须以整数个半波 长的形式接纳我.这就好比说,你 买西瓜的时候,卖瓜人嫌麻烦,只 能卖给你半个,1个,1个半……西 瓜,你要买1/3,2/3个,因为不好 估计他就不卖了.夹在两面镜子之 间的电磁波也是如此.可是一旦两 块镜子之间的距离太,J,了,对于某 些电磁波,因为它们的波长太长, 恐怕连半个波长都容纳不下,那这 个波就只好被挤到腔外去了.这一 来,两块镜子距离越小,挤到腔外 的电磁波就越多.而电磁波同时又 是一个个光子呀,这意味镜子外侧 的光子要比镜子之间的光子密集. 这些光子不停地撞击镜子两侧,夹 在两镜子中间的光子抵挡不住撞 击,两块镜子就被推到一起了. “卡西米尔效应是真空存在 能量的最有力的证据.但这种能量 有多大,我们能不能利用,目前科 学家们还没有达成共识.前些年, 有些科学家宣称真空能将是我们 人类取之不尽,用之不竭的干;争 能源,甚至说永动机也是完全可能 的,因为只要造出一种机器,从真 空中获得能量,那么机器就可以永 不停息地转动了.但大多数科学家 对他们的异想天开的想法嗤之以 鼻.当然,这些争论只能留待后人 去解决了.” 听了光子的讲解,爱丽丝似 懂非懂.时间不早了,家里妈妈还 在等着爱丽丝吃晚饭呢,所以爱丽 丝就告别了真空王国.在回家的路 上,她一边走,一边想:”假如有一 天人类能够利用起真空能那有多 好!”但是从来不喜欢占人家便宜 的她叉转念一想:”在宇宙中,免 费的午餐是可能的”圆 星际交流祝愿江苏省丹阳市五中高二(1)班小高考取得优秀成绩 江苏省丹阳市第五中学袁华斌
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