本文目录
本篇文章给大家谈谈费米估算,以及它的磁性会越来越弱吗相关的内容,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。

费米估算,它的磁性会越来越弱吗?

这是个有趣的误解呢。磁铁并不是靠消耗自己的磁性来做功的,虽然磁铁与其他磁性物质之间的关系让人看起来魔幻无比,但实际上磁场和弹簧在某种程度上是类似,所以磁性或者磁场只是蓄积和释放能量的一种渠道。一块被放入磁场中的物质,它具备的能量是由放入的那个力来提供的,而不是磁场提供的。

上图:弹簧被压缩后存储能量,但释放之后就释放等量的能量。这个情况也可以由磁铁来模拟,其本质是能量在势场中的存储和释放。

磁体磁性的来源

磁体磁性的本质是磁体内部微观单元(例如原子或晶体单元——磁畴)磁场磁极方向的一致性,只要磁体内部的的小磁场不因为某种原因发生磁极方向的混乱,磁体的磁性就不会丢失。这些小磁场的顺磁性质是磁化事件留下的微观结构状态,并没有存储太多的能量。甚至有的化合物在形成晶体时就能形成天然的磁性,例如四氧化三铁晶体。

上图:磁畴的磁场方向的一致性决定了磁体的磁场性质。

因此,磁性是物体的一种内在性质,不因为做功而损耗。磁体的磁性丢失是磁体内部微观磁畴的磁场构像无序化所造成。而电磁场需要有电流来维持磁场,只要磁场不向外输出能量,电能也不会发生消耗(只消耗在线圈的电阻上)。

磁体做功会消耗磁性吗?

磁体如果没有能量输入也不会对外做功。

普通的一对相排斥的磁体,必需要有外力以对抗排斥的方向推动其中一个磁体才能做功,才可能能使另一个磁体获得更大的磁场势能而被推动做功。

普通的一对相吸引的磁体,必需要有外力先将该磁体分离一定的距离获得磁场势能,然后释放才能做功让两个磁体运动并吸附到一起。[头条·小宇堂——未经许可严禁转载]上图:实际上扳手是人为被预先放到了距离磁体一定距离的位置上的,这个过程为扳手提供了磁场势能。扳手被磁铁吸附过去是这种势能的释放。

电动机则是利用了持续地磁场势能的输入来提供动能的输出,但这个过程中消耗的是流经磁场的能量而非磁场本身。

总结

磁铁很奇妙,但是磁铁不会因为做了功或者不做功而变得没有吸引力。O(∩_∩)O~

现在人类发现不了外星人?

对于未知的事物,人类总是充满好奇

要想发现外星人,就必然需要进行外太空探索,先看一下人类关于外太空的科技成果

目前人类关于外太空探索的成果:

人类最远登陆距离:月球——1969年7月20日,美国宇航员N·A·阿姆斯特朗和E·E·奥尔德林登上月球,人类首次登陆外星球,虽然月球只是地球的卫星,但这仍然是整个世界的骄傲。

人类观测最远宇宙距离:130亿光年——1999年4月,美国纽约州立大学斯托尼布鲁克分校的研究人员利用哈勃望远镜,从拍摄的深空图像中发现了宇宙边缘附近有一个距离地球130亿光年的古老星系,这是迄今为止人类所发现的最遥远的天体。

人类探测器最远登陆距离:土卫六——2005年1月14日,欧洲空间局研制的惠更斯号成功在土卫六表面着陆,这也是迄今人类探测器登陆过的最遥远的星球。

人类探测器最远飞行距离:刚离开太阳系——旅行者1号于1977年9月5日发射升空,截止2013年9月12日,美国宇航局NASA确认“旅行者1号”探测器已经离开太阳系。

从目前人类探索太空成果来看,人类科技仅能获取的其他星球的样本最远为“土卫六”

单靠人类单方面来确定是否有外星人,基本不太可能

最有望确切知道外星人是否存在的方法有两个

1、等待外星人捕捉到旅行者号飞船(共两台:旅行者1号和旅行者2号):

旅行者1号和2号都携带有一张特殊的镀金唱片“地球之音”,上面录制了有关人类的各种音像信息:60个语种向“宇宙人”的问候语、35种自然界的声音、27首古典名曲、115帧照片。

2、利用射电望远镜发射和捕获外星人信号:500米口径球面射电望远镜(FAST):位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇大窝凼的喀斯特洼坑中的FAST是我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。

这两个方法都有局限性,就是必须外星人愿意主动和人类接触,否则就无法确切知道外星人是否存在

综合来看,人类无法发现外星人大部分原因是因为人类科技不足

人类航天发展史一百年都不足,就有如此成就也是整个人类共通努力的结果

未来的路任重而道远,相信终有一天,人类会踏入宇宙

如何理解一加一大于等于二?

谢邀。

这是个好命题,可以启发智慧。建议最好改成“如何理解1+1=2与1+1≠2”。这样更具有一般性。

1+1=2,是最鬼魅最伟大的数学智慧

这是一个数学公理。左边的两个“1”忽略了事物具体特性,即抽象的1。右边的“2”是两个抽象“1”的叠加数。

例如,父母二人,不考虑性别、身材、年龄、基因、性格等各种差别,只考虑独立的个数。即把“[个]”作为隐含的纯数量计量单位。

严格讲,世界上不存在两个绝对相同的东西,不同的东西是不能相加的。但是,当我们只考虑某种共有的特性指标时,不同就有了可叠加的相同。——这叫抽象思维,也叫数学思维。

父与母二人,有多样化的抽象数量。例如:

就抽象个数而言,作为最简单的叠加方式,可以用数学符号写成:1+1=2。

就抽象长度而言,若父1.7米,母1.6米,则可以写成代数式:1.7+1.6=3.3[米]。

就抽象力气而言,若父1马力,母0.5马力,则可以写成代数式:1+0.5=1.5[马力]。

显然,数学上只考虑纯个数的抽象模型,因为其它模型最终还是1.5个[马力]的个数模型。

可见,数学是以纯个数为抽象单位的加法技术,是一个统计技术系统。

有了1+1=2,就有加减乘除、乘方开方、指数对数、微分积分、叉乘内乘等所有复杂统计。

学过计算机原理都知道,三百多个库函数及其复杂的叠加函数,都可以用晶体管PN结的断0与通1两个位元,最终简化到最简洁的1+1=2。

可是,大家千万不要忘记,数学只能是纯技术手段,只是科学研究的工具,不是科学本身。

科学的任务是探索物理现象的规律与本质。所有物理科学原理都不是基于数学技术原理。

1+1≠2,是最实际最灵活的物理智慧

人类文明进步基于两大智慧世界:基于1+1=2的数学世界;基于1+1≠2的物理世界。

在物理世界,为什么1+1≠2?最简单的理由,如上文所说,不同特性的两个事物不可叠加。

人类的结婚:是物理行为,不是数学行为。夫妻相互作用,生儿育女,数量关系是1+1>2,或者写成:1+1={3,4,5,...}。

两人的互动:若是同心协力,叠加效应远大于各自独立操作,即1+1>2;若是离心离德,叠加效应远小于各自独立操作,即1+1<2。

以上两个例子,也太通俗而腐朽了,可谓无师自通,群居动物天生就懂这个道理。

不过,1+1≠2用在最小作用量或熵增加、同斥异吸、同频共振,就颇有化腐朽为神奇之效!

■ 最小作用量,也叫熵增加或浓度扩散。一个物质体系,其密度分布总要趋向最低能态,高能态总要向低能态扩散。

例1:墨汁滴入水中,过不了多久,会自动均匀分布在水中,这叫浓度扩散效应。

墨汁的浓度高,能量比较集中,有序性强,稳定性较差,属于高能态;

水的浓度低,能量比较分散,无序性较强,稳定性较好,属于低能态。

高能态区域总要自发向低能态区域发散,其混合区域的密度分布最终达到动态平衡状态。

这种浓度扩散效应,也叫熵增加原理。写成一个逻辑链与两个抽象公式:

水熵(1)<混合熵(1+1)<墨熵(1)。

滴入前:1+1>1;滴入后:1+1<1。

例2:你站在墙头上,觉得很不稳定,因为你的重力势能较大,你有跌到地面的倾向。写成逻辑链与两个抽象公式:

墙头位能(1)>混合位能(1+1)>地面位能(1)

跌落前:1+1>1;跌落后:1+1<1。

■ 大家知道“同性相斥异性相吸”,简称“同斥异吸”,这与熵增加原理有异曲同工之妙。

例3:两块等量磁铁A与B,各有南北两极。有两个典型事件。

当异极相吸时,两块磁铁的位能急剧下降;写成逻辑链与抽象公式:

A或B位能(1)>>混合位能(1+1),1+1<<1。

当同极相斥时,两块磁铁的位能相互抵消。写成逻辑链与抽象公式:

A或B位能(1)>>混合位能(1+1),1+1≈0。

■为什么“引力<<电磁力<<强力”?笔者认为,宏观物体的万有引力,主要是因为同斥异吸的弱化效应,写成公式是“1+1<<1”。

我们不敢肯定也不敢否定,万有引力方程同样适合微观世界,因为我们没有实验证据。

有一点毋容置疑:F=GMm/R²中的引力场半径R不可能是无穷小的,否则引力会无穷大。

那么,R的上下限是多少呢?教科书没有告诉我们。这是物理科学不能容忍有的一个盲区。

不过,即便无法实现直接的测试手段,也可以通过“间接实验+逻辑外推”而有所作为。笔者认为,至少下面的两点,是可以预设的。

其一,就核子环境而言,引力场半径R不能小于核内电子的简并压半径,大约是质子震荡半径:R*≥1.5费米。这个预设适用于脉冲星、磁星乃至黑洞。

由此,我们可暂且估算核子之间的万有引力,并与强力比较。核子质量m=1.67×10⁻²⁷kg,核子引力场半径为:R*=1.5fm。

F万(核子)=Gmm/R*²,

=6.67×10⁻¹¹×(1.67×10⁻²⁷)²÷(1.5×10⁻¹⁵)²

=8.2×10⁻²⁵[N]

而按牛顿第二定律估算的强力为:

F强(核子)=mc²/R*

=1.67×10⁻²⁷×(3×10⁸)²÷(1.5×10⁻¹⁵)

=1.0×10⁵[N]。

用引力方程估算中子内部质子与电子(m₀)之间的万有引力为:

F万(核子)=Gmm₀/R*²

=G×1.67×10⁻²⁷×9.1×10⁻³¹÷(1.5×10⁻¹⁵)²

=4.5×10⁻³⁸[N],

而按库仑定律方式计算电子抵抗质子的简并压力,即所谓的弱力为:

F弱(核子)=ke²/R*²

=9×10⁹×(1.6×10⁻¹⁹)²÷(1.5×10⁻¹⁵)²

=1.0×10²[N]

可见在核子半径尺度范围,强力对于引力倍数=(8.2×10⁻²⁵)÷(1.0×10⁵)=8.2×10³⁰。强力对弱力倍数=(1.0×10⁵)÷(1.0×10²)=10³倍。弱力对引力的倍数=(1.0×10²)÷(4.5×10⁻³⁸)=2.2×10³⁹。

其二,就地球环境而言,引力场半径R不能小于核外电子的简并压半径,大约是核外电子震荡半径:R₀≥53皮米。这个预设适用于所有非核子环境的所有物体。

在原子53皮米的尺度下,估算引力与电磁力

F万(原子)=Gmm₀/R₀²

=G×(1.67×10⁻²⁷)(9.1×10⁻³¹)÷(5.3×10⁻¹¹)²

=3.6×10⁻⁴⁷[N]

F电(原子)=ke²/R₀²

=9×10⁹×(1.6×10⁻¹⁹)²÷(5.3×10⁻¹¹)²

=8.2×10⁻⁸[N]

从核子尺度与原子尺度的估算结果来分析,万有引力之所以比强力与弱力小得几乎可以忽略不计,主要是因为亚原子之间的同斥异吸的弱化效应,这种弱化效应抽象为“1+1<<1”。

为什么“宇宙学红移”值得存疑?

考虑到前文呼应,这部分是附加的。

根据爱因斯坦的光电效应方程:光的辐射动能增量可以转换为电子的位移动能增量,即:△Eγ=△Ek,即:△(hc/λ)=△(½m₀v²),简化为:hc/λ=½m₀v²,λ=2hc/m₀v²,或:v=2hc/λm₀就是说,作为光电效应的逆过程,电子运动速度与所激发电磁波波长成反比。电子做减速运动,其激发的电磁波做加速红移。哈勃望远镜接收类星体的电磁波信号,表现为加速红移,其主要原因是:类星体的超级恒星——脉冲星、磁星或黑洞,它们释放大量的高温等离子体,诸如电子线(β射线)、质子线、氦核线(α射线),在经历外太空的历史长河中,这些粒子的旅行会渐渐的减速,与此同时,所激发的电磁波会渐渐的加速红移。这就意味着,宇宙学红移,未必是空间膨胀模式的红移,换言之,宇宙大爆炸可以不成立。而最大可能是:类星体释放宇宙射线的粒子不断减速度,导致所激发的电磁波不断加速红移。

Stop here。物理新视野与您共商物理前沿与中英双语有关的疑难问题。

宇宙的最高能量是什么?

要谈宇宙的最高能量首先要从我们人类最强的粒子加速器开始,对我们人类来说粒子加速器加速的粒子所达到的能量和速度分别是:7 Tev和99.99999988%C!这个成就相当惊人,但是和宇宙比起来不值一提,有点小儿科!

今天我通过题主的问题,一并解决三个大家关心的问题:

宇宙的最高能量

为什么宇宙的极限速度是C,为什么我认为粒子加速器十分安全,并不会像传说中的会制造什么黑洞,威胁地球,这太夸大其词了!

粒子物理学家一直在研究宇宙最高能量时的情况,这也是大型强子对撞机(LHC)的主要科学目标之一。大型强子对撞机达到了有史以来人类创造的最高碰撞能量。LHC通过运行两个5到7 TeV的粒子(其中一个TeV是1012电子伏,或1012 eV),使总可用能量达到14 TeV,而且我们人类目前创造的最高电子速度为299792457.9964米/秒,或者说是惊人的99.99999988%C,仅仅比真空中的光慢3.6毫米/秒!

这是我们在实验室中创造的最高能量也是最快的速度。通过将两个高能粒子相互撞击,这些可用能量将通过爱因斯坦著名的质能方程式,转化为新的粒子和反粒子,然后我们可以在碰撞周围的探测器中寻找生成的粒子,这是我们人类目前的成就,相当不错了!

但是在太空中有比地球上更大的粒子加速器。特别是,大质量星系中心的超大质量黑洞可以产生宇宙中最高的能量,使大型强子对撞机的能量相形见绌。黑洞创造出具有极高能量的粒子——被称为高能宇宙射线。

这时你可能会想我们人类已经在粒子加速器中达到了99.99999988%C,那么宇宙的高能射线为何依然没有超越光速呢?也可以这么说,宇宙为何不可能创造出任意高的能量粒子到达地球呢?

因为有东西挡住了去路!如果你把一颗子弹射入水箱,水会使子弹减速。

当你向宇宙发射高能粒子时,粒子是不会落入水中也没有空气阻挡。但是高能粒子会撞上了大爆炸遗留下来的辉光,即宇宙微波背景辐射。

来自微波背景光子的能量非常小:只有0.00023 eV左右。

如果你有一个能量足够高的粒子进入了宇宙微波背景,你释放的粒子会核微波辐射发生碰撞(相互作用),然后生成一个新的粒子并减速,就像子弹释放能量(主要是热、声音和压力波)并在水中减速一样。

像这样的碰撞能产生的最轻的粒子是中性π介子,每一个π介子需要消耗135Mev的能量。这里有一个相对容易计算的阈值,我们需要考虑三种能量。

来自微波背景的光子能量,E(cmb)

产生的新粒子的能量,E(new)高能宇宙射线的能量,Eray

下面有一个相对简单的公式把这三种能量联系起来:

Enew² = 2 Eray ECMB

这意味着能穿过宇宙微波背景辐射到达地球的最高能量宇宙线大约是4 x 10ˆ19 eV。

这是高能宇宙射线到达地球最高能量。当它们撞击地球时,这可不是撞在地上或者山上,而是会撞上原子,这意味着高能射线不是撞上电子就是撞上质子。那么有多少能量可以产生新的粒子,我们使用和上面一样的公式来算一下。之前公式里的E(CMB)是微波背景下光子的能量,我们现在换成E(质子),质子的质能大约是938mev。

所以,宇宙射线用多少能量制造新粒子?大约是274 TeV。这个能量是大型强子对撞机的20倍。

这些高能量的宇宙射线不太常见;每年只有几千个能量最高的粒子撞击地球。但是,如果我们问在我们45亿年的历史中有多少这种巨大的能量撞击过地球,我们得到的数字是10ˆ15!

在地球的历史上有超过10ˆ15个事件的能量远远超过了大型强子对撞机的能量,而地球也完好无损,我们也生活的很快活。这就是为什么,在战胜宇宙射线的能量之前,我相信粒子加速器永远不会威胁地球的安全,目前的说法都是无稽之谈。

2006年就发现了118号元素?

2006年就发现了118号元素,为什么到尽头了?

元素到底有多少种?宇宙中的其它地方有没有地球上没有的元素,这都是大家十分关心的话题,毕竟除了月球以外,还没有什么物质从别的星球带回来,这两个问题有答案吗?

门捷列夫的元素周期表

元素周期表是俄国化学家德米特里·门捷列夫在1869年发布的,不过在门捷列夫以前,早已有科学家试图对元素的周期特性做一个归纳,但都没有门捷列夫那么全面,不过现在的元素周期表和门捷列夫当年发布的也有不少差异。

门捷列夫将将元素按原子量横向或纵向排列,并在元素的化学性质开始出现重复时另起一行,另外还在周期表中的未知元素未知留下空缺,另一个是同族元素应具有相似性质,他会不按原子量的大小去安放元素,并且根据元素的热容量大胆修正钍和铀的原子量!

在后来根据门捷列夫的元素周期表预言的元素被发现,以及铀和钍的原子量被证实使得门捷列夫的元素周期表被科学界所广泛接受。1911年卢瑟福发现原子核后,科学家发现元素的整数核电荷数与其在周期表的排名相同,1913年,亨利·莫塞莱在X射线光谱实验中证实这一发现,确定每个元素的核电荷数,原子的核电荷数等于其质子数,并决定每个元素的原子序数。

元素和元素之间的差异究竟有什么决定的?

上文中亨利·莫塞莱发现元素的序号和核电荷数一致,其实就是是质子数,因为组成原子核有两种粒子,一种是质子,带正电,一种是中子,而中子不带电,所以亨利·莫塞拉的发现就决定了元素的属性!

决定元素物理和化学属性的总共有三个要素,第一个是质子数,直接决定元素序号,第二个则是中子数,它会让元素成为另一种化学属性几乎相同的同位素,还有一种则是核外电子数,和元素的质子数一起决定了元素是金属还是非金属,是活泼还是不活泼!

元素是怎么来的?

所有的元素都是从氢元素转变而来的,当然氢元素诞生于宇宙大爆炸,这个过程就不展开了,下文主要讨论氢如何变成其它元素!

氢元素只有一个质子,它无法直接结合成两个质子的氦,需要其中一个质子经过漫长的能量吸收过程变成中子,然后在和质子一起结合成氘,接下来氘才能和氢一起聚变成氦-3,最后氦三和氦三聚变成氦四,外加两个氢原子!

这就是太阳上正在发生的过程,以太阳这颗恒星的温度,最多到碳和氧,不过比太阳大质量的恒星会继续变成更重的元素,从氦四后的过程如下:

氦-4 → 铍-8 → 碳-12 → 氧-16 → 氖-20 → 镁-24 → 硅–28 → 硫–32 → 氩–36 → 钙–40 → 钛–44 → 铬–48 → 铁–52 → 镍–56

其余的元素在红巨星内部会通过慢中子捕获,以及超新星中的快中子捕获获得更重的元素,比如黄金和更重的放射性元素等!自然界能大量存在的最大序号元素是铀(比如镎和钚在自然界中痕量存在),它最常见的同位素是铀-235和铀-238。

之后的元素都是微量或者是人造元素

有没有比118号更大的元素?

如何制造重元素?上文说的红巨星内部的慢中子捕获和超新星的快中子捕获就是,它的原理不复杂,一个原子和捕获中子后,可能不稳定,中子会经过β衰变成质子,最后得到的元素将会变成元素序号+1的新元素,它可以一直累加,但太多的质子和中子堆在一起会不稳定,当然中子数是元素变成放射性同位素的首要原因,这些放射性同位素会衰变。

当然也可以通过这种手段制造短时间内存在的超铀元素,或者用质子加速器去撞击另一种原子核,让两者聚合在一起形成新的元素,能形成什么元素那就鬼知道了,只是让某些组合可能会形成新元素的方向努力,接下来就是花老大的钱去撞击,产生一丢丢元素!

这些元素无法稳定存在,大致上元素序号越高,存在的时间就越短,所以后面的人造元素就是小时、分钟、秒、毫秒级的存在,比如118号元素Oganesson它的半衰期只有,它最稳定的同位素Og-295,半衰期为181毫秒!

稳定岛理论

上文我们说了一个事实,中子是导致原子核不稳定的罪魁祸首,很多稳定的元素的同位素具有放射性,就是中子数过多所致,而质子数过多,也会不稳定,就是高序号元素都是放射性元素!

但同时还有一个非常有趣的事实,当原子核中的质子和中子数为幻数或者两者均为幻数时,原子核表现会特别稳定!已经发现的幻数有2(氦)、8(氧)、20(钙)、28(镍)、50(锡)、82(铅)以及126(?),这126号元素是处在放射性元素中的理论稳定元素!

而118号元素都半衰期已经在毫秒内,但稳定岛理论预言126号元素是稳定存在的,所以科学家都在削尖脑袋制造126号元素,但迄今为止,除了118号元素外,还未能再前进一步,甚至预言中的119和120号元素还在天上飞呢!

当然根据精细结构常数推测出的稳定元素是137号,而以电子不可超过光速理论极限的序号是172号,但这些元素似乎距离我们太远了,即使是126号元素也还遥遥无期!但我们有理由相信,元素肯定不会止步于118号,只是我们需要更巧妙的方式来制造这些超重元素。

关于费米估算和它的磁性会越来越弱吗的介绍到此就结束了,不知道你从中找到你需要的信息了吗 ?如果你还想了解更多这方面的信息,记得收藏关注本站。