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原子的诞生和动态

永恒运动

每个人心中都有一幅曼妙夜景图,我心中的夜景是这样的:一望无际的大海上一丝风也没有,海面像镜子一样倒映出天空,皎洁的月亮身边陪伴着一颗星星,金星伴月美丽如斯。四周静悄悄的,连海鸟都窒息于这样的美,一声不发只是默默地看着这一切。这样的夜景确实存在着,所以,有时候人们就会产生这样的感觉,世界是静止的。

但是,真的静止吗?

打开无线电收音机,旋转转钮,你便听到各种声音。它们都是电磁波,有的波长短只有几米,有的波长却长达几千千米,这些电磁波冲上高空又折回地面,彼此重叠,用人耳无法察觉的振动充斥着全世界。

整个世界都是躁动的。哪怕是看上去从没移动过的星星也是以每秒几百几千千米的速度飞驰在整个宇宙中。有些星球以非常大的速度旋转着,卷出瑰丽的星云;有些星星则是直线冲向未知的宇宙空间,一直向前遨游;最有名的那个星球叫作太阳,它“领导”着一群我们看不到的天体,向着银河飞去。

太阳表面的温度非常高,可以将四周的物质变成蒸气,蒸气以每秒几千千米的速度向上冲,很快就生成几千千米高的气流,成为 日珥

不止在星球表面,那些星体的内部,也有物质在沸腾着。在高达几千万摄氏度的环境下:小粒子分开,原子核分裂,核外电子汇集成电子流跑到星体的上空,感应而出的电磁波则经过千百万甚至是几千亿千米的距离来到地球,扰乱了大气的安静。

宇宙是动荡的,在大约公元前100年,就有一位名为 卢克莱修 的学者说得非常贴切:

不用说,那些原始的天体,

在辽阔的空间到处得不到安息。

相反,它们不断做出各种运动,相互追赶,

有一部分彼此碰撞而远远飞散,

有一部分却分散在相离不远的地方。

该说说我们的地球了。看上去仿佛非常安静,其实它也是活的。它的表面充满了生命活动,每一寸土壤里有千百万个细菌;地心深处奔腾着火热的熔岩;大海中的分子永远在移动,而且它们的振动路线既长又复杂;大气与地球也永远在交换原子,氦原子由地下深处发散出来,它的速度大到可以挣脱地心引力。氧气分子可以从空气转入有机体,二氧化碳分子也可被植被分解参与碳循环。

向细微处看去,一块纯净的晶体,很坚硬也很安静,好像晶体里那些小格子是固定的,格子交点上的原子也一动不动。但是不要被假象骗到,原子不会那么“乖”的,它们在各自的平衡点上颤动,彼此之间交互着电子,那些电子顺着错综复杂的轨道运动着。总而言之,我们周围的一切都不是死的。

在很久以前的古希腊时期,有一位生活在小亚细亚岛的著名哲学家,他叫 赫拉克利特 。他洞彻了宇宙,并且说过一句话。他说:“一切都在流动(万物皆流)。”这句话被赫尔岑奉为人类史上最有天才的至理名言。

赫拉克利特的这句话说明他是以永恒运动的思想看待整个世界的。人类便是以这种思想来度过历史上的各个时期的。卢克莱修根据这种思想创立了关于万物本质和世界历史的哲学原理。

科学家 罗蒙诺索夫 则是在此思想上构建了他的物理学,他认为自然界每个点都有三种运动形式:直线的、旋转的、摆动的。在科技飞速发展的今天,许多现象均证明了这个思想是正确的。

所以,我们也要学会用这种眼光看待周围的世界,探索物质的规律。

我们可以观察的宇宙范围是非常广大的,大到用千米来丈量它都太小了。比如太阳和地球,它们之间的距离大约是14960万千米,哪怕是以光的速度跑,也需要499秒。所以,科学家们提出了使用“ 光年 ”这个单位。我们所看到的星光很多都是经过了千百万年才到达地球。

压力、温度、放射

宇宙中数量最多的物质是氢。氢原子在万有引力和原子间一种特别的力的作用下聚集起来。当聚集的原子个数达到一定数量时就出现了星。但宇宙中并不是充满了星,大部分的空间是空的,每一立方米可能只有10个或100个原子,所以那里的压力只有 1个标准大气压 的千万亿分之一。同理,可以想象那些星,它们之所以密实是由星体深处的压力决定的,星体深处拥有几十亿个标准大气压力,再在几千万或几亿摄氏度的高温下,这里成为各种原子的诞生室,而氢便是实验的原料。

一面是空荡的星际空间,只有零星的原子在其中飞行着,这里的温度几乎是 绝对零度 。另一面是星体的中心,那里的原子在千百万摄氏度的温度和千百万个大气压下,克服排斥力聚集成一块相当密实的物质。这是在地球上从未看见过的,化学原子便是由此演变而来。照这样的原理,不同的地方造出不同的化学原子。有的原子重,储藏的能量多;有些比较轻,则上升到星体的大气层中聚集成星云;还有一些因为性质不活跃,留在了星体表面上。

不只有温度和压力的作用,还有放射作用也会对元素的产生有影响。放射的能量非常大,大到可以破坏稳定的原子核,所以有些原子分裂了,有些原子生成了。原子们开始了宇宙旅行,有些原子像钙和钠,在宇宙空间里自由翱翔;有些原子比较重,它们聚集在星云的某些部分中。一旦温度降低,原子便连成一片生成简单的化合物分子:碳化物、碳氢化物和乙炔等,这些化合物便是原子结合的最初产物,也是存在于星体灼热表面的物质。在稍温和的环境条件下,这些简单的分子逐渐形成整齐的系统,构成宇宙的第二个环节——晶体。形成1立方厘米的结晶需要千万亿个原子,所以晶体显示出完全不同于原子的性质——晶体的性质。

曾经我们认为原子是不可分的,是与永恒相并存的。但是经过上述分析,我们明白了原子也是要听时间的话的。就像原子在炽热的星体里生成、发展和死亡以及放射性原子会衰变成其他原子。

我不需要再接着描述下去了,因为我相信你们已经感受到了世界的复杂性和运动性。我们人类对于世界的认识只是万千中的冰山一角,若想获得更多的真理,还需要一代代的人们继续探索。

这时候我只想采用2000年前罗马哲学家卢克莱修的诗句来总结:

原始的时候只是一片混沌和暴风,

一切的开端都是没有秩序地乱哄哄,

在混乱的交战里产生了

空隙、路线、结合、吸引、冲撞、相遇和运动。

因为它们的形状样式各不相同,

大的和小的互相冲散,各奔西东,

它们之间的运动毫无规律,

性质不同的部分彼此分散,

相同的部分联合占据一部分世界,

然后在这世界里发展、合作和分工。

其实,人的理智也反映了永恒运动和发展的过程:刚开始时是糊涂混乱,然后是慢慢看清事物之间的联系,明白运动是合乎规律的,最后产生了宇宙统一的认识……这也是现代科学向我们展现的世界。 cXyZpOlB/to7jPg0V/wHjfVTUlwt+2LHEthqWKRgyadREf6mwQ51x7tWvJzZp4Qg

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