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1700910063 只有一个除外。那个光子不见了。
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1700910065 消失了。
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1700910067 它去哪儿了?
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1700910069 你环顾四周,惊讶不已,最后你留意到你的氢原子外围那个捉摸不定的电子摇摆得不一样了。作为包围原子核的波,它的相邻波峰间距离变短了。
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1700910071 怎么会这样?
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1700910073 它被激发了。
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1700910075 它吞下了光子。
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1700910077 记得前些时候,在本书第二部分我们第一次看到的这个奇怪现象吗?当时我们正在确认宇宙第一原则。
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1700910079 但现在发生了一些更有趣的事情:过了一小会儿,那个电子突然以随机的方向分裂出一个光子,这个光子与刚才自己吞掉的那个消失的光子完全一样。
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1700910083 你花了一点时间思考,得出了唯一可能的结论:电磁场最出名的两种基本粒子,也就是电子和光子,可以也的确发生了相互作用。电子与光子可以互相转化。
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1700910085 你又思索了几分钟,意识到自己实际上早就知道这一点:当你沐浴在太阳光下时,不是能够感觉到温暖吗?面对冬天壁炉里熊熊燃烧的木头,你的皮肤不是会觉得发热吗?你的皮肤与世界上所有的物质一样,都由原子构成。这些原子的外层充满了电子。当来自太阳的光线照到你的皮肤,皮肤上的原子及其电子们会捕获一些光子,从而进入激发状态。在激发状态下,电子们摇摆得更快,于是产生了你身体所享受(或痛苦)的热量。
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1700910087 这是一个很惊人的发现,所以我再次重复:物质与光可以也的确在互相转化。
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1700910089 在我们这个世界,所有一切都是物质与光的游戏。
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1700910091 但不止于此。
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1700910096 极简宇宙史 [:1700907489]
1700910097 极简宇宙史 第4章 坚强的电子世界
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1700910099 在上两章里,虽然你只观察了冰箱贴与冰箱的相互作用并看了原子的表面,但已经有了重要发现。你揭开了电磁作用的“超距”之谜,也看到了物质与光如何互相转化。当然,这种转化只是我们世界的一个小小侧面,但我们渺小人类的感官正依赖于此才能够感知外部世界。光不停地撞击我们的身体上,激发我们血肉之躯中的电子(包括我们眼睛里视网膜上的电子),让构成我们身体的物质发热,给它们能量。原子也能吐出它们的电子所吞噬的光子,让我们和其他物体以一种或多种颜色“发光”,那些颜色就是被某个原子——或某组原子——的电子所吞噬又随后被释放出的光的颜色。就是这个原理给了我们的眼睛、皮肤、头发和衣服,以及所有植物、岩石等物体以色彩,就像它给了遥远的恒星各自独特的色调一样。当光线照到西红柿上时,除了红色之外的其他所有可见光都被西红柿吸收变成热能或其他能量被储存,红光对西红柿的原子没有用,因此被吐出来,重新开始它们的旅程,直到进入我们的眼睛,告诉我们自己正看着一只可爱的红色西红柿。如果没有电子与光子,我们无法看见西红柿或我们彼此,也无法知道我们的宇宙由什么构成,无法了解远处的世界遵循着与我们所处世界一样的物理定律。更奇妙的是,我们的感官让我们的身体能够将所有这些怪异的相互作用转换成能被我们大脑处理的感觉信号。依靠它,人类了解了这些相互作用背后的科学,以及遍布整个宇宙的场的存在。这不仅令人惊讶——简直可以说就是奇迹。
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1700910101 那么原子的内核——原子核里又有什么故事?它也是由电子构成的吗?是否又是电磁场的另一种表现?它必须是,在某种方式上,因为不管你怎么看,你所看到的整个氢原子是电中性的。因此核心必然带有电荷,与围绕着它的电子电荷相反,让从远处看时彼此在电荷上互相中和。但为什么你看不到它?
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1700910103 缩微版的你仔细看着那漂浮在你厨房中间的氢原子,突然意识到氢原子这个家伙看起来实在是一个空空的空间,不管那个内核由什么构成,原子本身就没有多少地方真正被物质占据。这个事实——内核与电子之间空间之大——是宇宙中所有已知原子共同的特点。
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1700910105 奇怪。
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1700910107 为什么冰箱贴不穿过冰箱表面?冰箱贴原子里巨大的空间与冰箱的金属门上原子里的巨大空间完全可以让两者互相穿过而不碰到彼此。为什么两者会牢牢地粘在一起?碰撞中的两个原子难道不应该互不碰撞,就像交错而穿过的两片蒸汽云,不用意识到另一方的存在?幸好不是这样的,不然我们的世界将不再牢固。电子——而不是原子核——是造成这个结果的缘由。要想搞明白为什么如此,你早先准备好的金原子就是最方便的例子。
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1700910109 你观察至今的氢原子是所有原子里最小的。你的那个金原子大了很多。你一下子跳到了它的边上,开始观察。
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1700910111 你首先注意到的是,并不是只有一个波状电子孤独地围绕原子核,而是有七十九个,这七十九个电子中的每一个都与那个孤独地围绕着氢原子核旋转的波状电子一模一样。
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