经常听到有些中学生讨论到底是物理难还是化学难、物理重要还是化学重要。其实对于这样的问题,在物理学家眼中根本就不存在,因为在他们看来,现代化学、生物学早已演变成物理学的分支了。从表面上看,物理学和化学都是科学的分支,但其实两者息息相关,虽然在现实中的应用大为不同,但其实仅是对于问题的着手点和研究方向不同而已。归根到底,科学追求的是世界的本源问题,这种追求源于人类的好奇心和探索精神。
物理学经过几个世纪的发展,科学家们已经发现所有的自然规律都是建立在质能守恒、动量守恒、电磁理论、电荷守恒、力场守恒、薛定谔方程、海森堡测不准原理、泡利不相容原理和熵增原理等等基础原则之上,这些原则构成了我们认识世界的基础。相比之下,物理学关注的是物质内在的性质和为什么有这些性质,而化学则关注的是物质的转化和物质如何转化。下面举个有意思的例子,您一看就能明白。
我们知道,其实真正说起来,化学的发展历史要比物理学的发展历史悠久得多,如果将古代的炼金术士称为“化学家”我想一点也不过分。古代的炼金术士都曾尝试过将普通金属转化为贵金属,而伟大的科学家牛顿的另一个身份就是炼金术士,他也曾试图用巫师的大锅和玄术制造出奇怪的化学物质。虽然古人的知识有限、条件有限,但是通过不间断的实验,他们也相继制造出了一些合金、发现了从砷、磷到锌的多种化学元素,以及色素,甚至毒品,这些成就为现代化学奠定了基础。
让他们奇怪的是,无论他们怎么努力,始终没能将铅变成黄金。很显然,因为知识的局限,他们无法解释,但如今的我们运用现代物理知识就能解释其中的原因了。大家都知道,铅和金都是化学元素,二者的差异源于原子核的构成不同。金原子的原子核包含有79个质子和118个中子,而铅原子的原子核包含82个质子和126个中子。所以,如果能有办法从铅原子的原子核中取出3个质子和8个中子,那么就可以得到黄金了!
但是,这一点是化学家永远也无法做到的,为什么呢?根据化学的定义,化学反应实际上是围绕原子核运动的电子进行了重新排布,但无法影响到原子核。因为就质量而言,一个电子想要打乱原子核的构成是不可能的,这就如同一只蚂蚁想要推开大象一样困难。除此之外,质子和中子不仅质量比电子更大,而且它们还受到强核力的控制,控制电子的是电磁力,而原子核中的强核力大约是电磁力强度的20000倍!所以,化学反应产生的能量根本不足以打乱原子核的构成,当然也就无法将铅变成黄金了。
但在物理学家看来这完全不是问题,因为只要有足够的温度、密度和压力,就会产生核反应,而核反应可以制造一切,不要说黄金,就是钻石都能制造出来,人造钻石就是例子。其实说到底,我们的宇宙早期就是一个大熔炉,而恒星就是一个核反应堆,宇宙中所有那些性质各异的元素都是由这两者制造出来的,实际上也就是宇宙中四种基本力互相较量的结果。
物理学家能做到拿掉3个质子8个中子,铅就能变成黄金吗?
所以,化学反应产生的能量根本不足以打乱原子核的构成,当然也就无法将铅变成黄金了。但在物理学家看来这完全不是问题,因为只要有足够的温度、密度和压力,就会产生核反应,而核反应可以制造一切,不要说黄金,就是钻石都能制造出来,人造钻石就是例子。其实说到底,我们的宇宙早期就是一个大熔炉,而恒...
能把铅变成金子吗?
铅能通过科学方法转化为金。这个过程涉及到使用粒子加速器和高能量输入来改变铅原子核中的质子数和中子数,从而将其转换成金的原子核。实际上,科学家已经通过实验实现了这一转化。例如,美国核科学家曾利用高速的碳和氖原子核撞击铋箔,产生了包括金同位素在内的多种新原子。由于铋与铅在元素周期表中...
能把铅变成金子吗?
简单来说,铅能变成金子。不过你得有一个粒子加速器以及大量的能量供应。把铅变成金子意味着把一种元素变成另一种元素,要改变一种元素的质子数和中子数。这些亚原子粒子(质子、中子等)被强大的核力所束缚,以使原子核保持稳定。要从原子核中移除一个亚原子粒子是非常困难的,随着粒子加速器的诞生,...
金与铅的区别是不是铅的原子核里比金多出了三个质子
可以用核物理的技术打出这三个质子,历史上有科学家用某种元素通过核方法(不是用铅)成功的让这种元素变成了金,可是由于成本太高,得不偿失,并且有核辐射对人体有伤害,所以要“点石成金”还是有待新技术的发现和应用啊!
黄金能合成吗
不出科学家所料,1941年,人类数千年来的“人造黄金”梦终于变成了现实。美国哈佛大学的班布里奇博士及其助手,利用“慢中子技术”成功地将比金原子序数大1的汞变成了金。1980年,美国劳伦斯伯克利研究所的研究人员、又一次把83号元素铋转变成了金。他们把铋置入高能加速器中,用近乎光速的粒子去轰击铋的...
黄金能人工制造吗?
他们把铋置入高能加速器中,用近乎光速的粒子去轰击铋的原子核,结果4个质子破核而出,剩下了79个质于,铋原子的结构便发生了相应的突变,一跃而成为金原子。用类似的方法,他们把82号元素铅也变成了金。遗憾的是,黄金目前只能用这样的人工方法制造,且只能在极少数拥有高科技的实验室里进行。可以...
金与铅的区别是不是铅的原子核里比金多出了三个质子
金与铅的区别是不是铅的原子核里比金多出了三个质子 不能,有三个质子的原子是锂原子,锂只有两种同位素,一种含有三个中子,一种含有四个中子,不含中子的同位素不存在。
一个有关“宇宙大爆炸”的问题
物理学家可以想象得到那个领域,有如一个高温的小粒状等离子体大锅,里面既不存在原子,也没有质子和中子。参与这次研究的耶鲁大学物理学家哈里斯称:“我们希望能制造出小粒状等离子体,然后切实地去探索及了解它的特性。” 大爆炸理论:拼凑起来的故事? [美国《纽约时报》3月8日文章]题:从前有个大爆炸理论 曾几何时...
为什么铅衣能阻挡核辐射?
直到大约100年前,物理学家们偶然发现某些元素不稳定,它们神奇地会 从一种元素变成另一种元素 ,这仿佛科学版的“炼金术”,当然不是从黄铜变成黄金,恰恰相反是从“黄金”变成“黄铜”! 这种变化的规律总是从更重的元素原子变成更轻的元素原子! 所以,我才说这个变化是从黄金变成了黄铜,因为金元素原子可比铜元素...
黄金能合成吗?
概率可以说小到没有但是又确实有,反正比生命形成的条件来说黄金构成的星球不算是奇迹。黄金是原子单质,就是Au元素,理论说合成是可能的,注意是理论。但是实际要涉及原子的裂变或者聚变,能量比原子弹和氢弹还要大,就目前技术水平不具有可行性,也不经济。不符合化学反应的原则。