@ 2018.05.11 , 17:00
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我们为什么不能穿墙而过

我们为什么不能穿墙而过

你可能在哪里听说过,宇宙中组成你我身体和其他所有正常物质的原子有大量的空余空间。这确实是真的——但我们似乎挺坚实致密的。

原子就像是一个人占了一排座位,你不能说我们挤一挤,在空余座位上,安排几个别的原子。我们做不到。

你可能希望出现这种情况,但是很抱歉,穿墙而过的Shadowcat将不得不留在X-Men漫画中。YouTube频道上的科普视频专栏Life Noggin的最新一期,解释了其中的原因。

这一切都与绕原子核运行的电子有关。通常,大众理解的原子的物理图像就是电子围绕在原子核的周围嗡嗡作响,所有一切都是那么地整洁有序。但事实并非如此——电子在原子核的周围变成云雾状的东西,填充了整个空间。就像是,水变成了水蒸气。当然,电子并不是真的气化了,它只是以概率的形式,充满了这个空间。

为了穿过另一个原子的领地,第一个原子的电子云雾将不得不与第二个原子的电子云雾同处在相同的空间内。简而言之,这是不可能的。

正如奥地利物理学家沃尔夫冈·保利在1925年首次指出的那样,原子中的两个电子不能同时处于相同的状态。也就是说,你不能让两个电子占用同一个空间做同样的工作。他们有点像Highlander——只能存在一个。(电影和游戏系列,其中的角色可以穿越时空,他们杀死彼此,直到剩下最后的王者)

这被称为泡利不相容原理,适用于所有的费米子。这也意味着原子非常成功地阻止了其他原子侵入其私人领域的可能意图。

这就是使固态物体坚实,并阻止它们彼此穿过的原因。但这是否也意味着我们实际上无法碰触任何东西,或者说诸如子弹一类的东西,按照不相容原理根本无法碰到我们的身体?好吧,思路不要那么跳。

这在量子力学中有时被解释为两种费米子之间的排斥力,而面向公众的科普解释是,这样可以阻止原子与其他原子接触。但是用“力”这个词来描述这些相互作用的方式,并不能据此认为,我们可以按照这个词在通常生活中的使用方式来做出理解。

根据2003年在《美国物理学杂志》上发表的一篇论文(arXiv上全文),“力”是一种可能被初学者误解的贫瘠比喻。 (虽然我们还没有更好的。)

根据诺丁汉大学物理学教授菲利普·莫里亚蒂的说法,“连接”确实存在于原子层面上——这正是有吸引力的范德瓦尔斯力平衡泡利不相容原理带来的排斥力的关键。但这不一定是“接触”。

“我们无法仅使用一般的概念来完美的诠释量子力学,否则的话,既然它可以被现有的词语所充分表述,我们就没要必要专门为它成立一门学科不是。它本来就是超越了日常经验的知识,所以你必须提出新颖的定义,”他说,“以往辅助理解的比喻就崩坏了。”

所以你也没有后危机时代post-Crisis超人那样的防御力场,Soz。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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  1. 崂山道士
    @2 weeks ago
    3810076

    喵喵喵?

  2. 3810087

    中微子可以

  3. 老王
    @2 weeks ago
    3810133

    因为你速度还不够快

  4. 夹生
    @2 weeks ago
    3810141

    额 我竟然想知道为什么我不能穿墙而过 然后点进来了解为什么我不能穿墙而过

  5. 琉璃Pst
    @2 weeks ago
    3810142

    作为没啥科学素养的普通人,感觉现代物理学真的是……很魔幻了。

  6. 明天是好人
    @2 weeks ago
    3810143

    看似弱智的问题,然后解释的也很

    弱智

  7. 景烽
    @2 weeks ago
    3810146

    所以要瞬间移动,首先要清空目标位置的全部分子,形成一个真空区域。

  8. 滑翔鼠
    @2 weeks ago
    3810151

    @景烽: 是的,站在科学的角度来讲,只念咒语显然是行不通的。

  9. viklan
    @2 weeks ago
    3810152

    痴孖筋

  10. 3810157

    谁家有金,谁家有宝,穿墙进去,我穿墙进去,拿了就跑

  11. 二是我二
    @2 weeks ago
    3810176

    茅山道士可以啊

  12. 食品级怪蜀黍
    @2 weeks ago
    3810178

    有一个假想,全宇宙其实只有一个粒子,穿越空间出现在不同的地方

  13. Mickey
    @2 weeks ago
    3810200

    花那么多年时间,耗费了那么多人力物力建墙,钱白花的么?

  14. 线条
    @2 weeks ago
    3810227

    有一部分可以,但那不是你

  15. 辣眼睛
    @2 weeks ago
    3810257

    @明天是好人: 说这一番话的人我觉得才是真弱智

  16. 颐和园
    @2 weeks ago
    3810260

    根据量子隧穿效应,只是概率太低了

  17. kiro酱
    @2 weeks ago
    3810279

    看我隔山打牛!

  18. Tentacle
    @2 weeks ago
    3810280

    @颐和园: 对单个原子还能这么说,对分子和大分子我记得直接电磁力被打碎

  19. Thewalker
    @2 weeks ago
    3810305

    @景烽: 好办法,让我们来造一个电钻

  20. 双黄蛋
    @2 weeks ago
    3810311

    谁家有金~ 谁家有宝~

    穿墙进去~ 我穿墙进去~

    拿了就跑~~~

  21. 低端小妖
    @2 weeks ago
    3810331

    @双黄蛋: 要做神仙,快乐无边,点石成金,妙不可言,烫头喝酒抽烟~

  22. 3810343

    @老王: 太快也只会核聚变,还是穿不过

  23. 3810352

    @景烽:
    某个科幻故事的瞬间移动是记录你目前身体所有原子的状态,然后把状态信息传送到另一边。另一边的机械利用状态信息和和你等量的原子进行重组,复制出另一个你。但因为是瞬间移动,所以要打散这一边的原子,令「你」只存在于另一边。

  24. 山风
    @2 weeks ago
    3810370

    为了看youtube,我就得穿墙,你懂吗?

  25. 3810511

    但是,我可以翻啊

  26. 马克吐槽
    @2 weeks ago
    3810526

    奥地利物理学家 保利 的 泡利 不相容原理

  27. Shadow
    @2 weeks ago
    3810549

    量子力学的很基本原理 有机会找些科普读物看看就好 不用大段的公式 几幅图简单介绍介绍就能明白

  28. 吐槽星人
    @2 weeks ago
    3810627

    不是说这个概率从宇宙大爆炸开始你就撞墙,到宇宙结束的时候也不会穿成功吗?

  29. 唯物大流氓
    @2 weeks ago
    3810644

    穿不了,总能翻过去吧

  30. 3810648

    如花就会无敌穿墙术

  31. 3810973

    能穿过就不能当墙用了

  32. 鸣喈
    @2 weeks ago
    3811006

    哆啦A梦的穿墙环

  33. 3811089

    那,量子呢

  34. 双黄蛋
    @2 weeks ago
    3811095

    崂山道士 (上海美术电影制片厂摄制的木偶动画片)

    《崂山道士》是根据《聊斋志异》故事改编,由上海美术电影制片厂在1981年制作的木偶动画片,由虞哲光执导,虞哲光、凌纾担任编剧。
    该片讲述了整天梦想当神仙的书生去崂山学道,学成后归家;好逸恶劳的王七把师父的“不可生邪念”的教诲丢在脑后,学了点穿墙术就打算以之行窃,结果头上撞了很多包,自食其果的故事。

  35. 哲学大叔
    @2 weeks ago
    3811185

    额。这么理解把。我们在感受力的时候,力的来源只有引力跟分子级别的力。而到原子级别的时候。力已经大了N个数量级了。也正是因为如此,炼金术变为不可能。(
    也许未来可控核聚变的发展,能制造金元素了。也说不定。哈。跑题了)

  36. 唯物大流氓
    @2 weeks ago
    3811535

    我放个屁隔壁老王都闻得到,屁穿墙啦喂

  37. 猎鲸手
    @2 weeks ago
    3817465

    说人话

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