德国哲学家莱布尼茨在担当宫廷顾问期间,曾经对国王说过这样的一句话:“天地间没有两个彼此完备相同的东西”,侍女们听到了这句话,便走进花园,纷纭探求起叶子来,结果真的没能找到两片完备相同的叶子,于是便有了前面的那句话:“天下上没有两片完备相同的叶子”。这是一个哲学问题,但也是一个科学事实,由于在宏不雅观天下之中的确找不到两个完备相同的东西。叶子是自然长成的,找不到相同的是天经地义,难道人造物品也找不到完备相同的吗?是的。
家中成套的玻璃羽觞,看起来每个杯子都千篇一律,但只要我们将其放到显微镜下,就能够看出他们每一个之间都存在差别,而且非常明显。
那么天下上为什么找不到两个完备形同的东西呢?由于宏不雅观天下的物质构造都太过繁芜了,就拿玻璃杯来说,构成一个玻璃杯的原子可谓是不计其数,根本不可能担保这些原子的组成都千篇一律,况且宏不雅观天下的一次轻微打仗,在宏不雅观天下看来不会引起任何的变革,但却会引起微不雅观天下的巨变,从而导致两个看似一样的物品在微不雅观视角下变得千差万别。那么,在宏不雅观天下里找不到两个完备相同的东西,那么在微不雅观天下又当如何呢?
微不雅观天下里有什么?
原子,便是我们最常听到的微不雅观物质,它的基本构培养是原子核与核外电子,而原子核又由质子和中子所组成。不同的原子肯定是不一样的,比如在元素周期表中排在第一的氢原子,它的布局非常大略,只由一个质子和一个电子所组成。而排名第二位的氦原子核内则拥有两个质子和两个中子,很显然,氢原子与氦原子的的差别是非常巨大的。两种不同的元素之间有着明显的差异,同一种元素的各个同位素之间差异一样很大,比如氢的同位素氘的原子核内有一个质子和一个中子,而另一个同位素氚的原子核内则拥有一个质子和两个中子。
不同的元素,以及同一种元素的各个同位素之间都是存在差异的,那么如果便是两个氢原子,它们是否完备一样呢?
要判断两个氢原子是否完备相同,就必须要着眼于氢原子的内在构造,而非外在属性。这就好比一个人,他的内在构培养是构成他身体的组织细胞,而外在属性便是他的衣着和行为等等。那么氢原子的外在属性是什么呢?便是它所拥有的能量,比如运动速率较快的氢原子拥有更高的动能,而运动速率较低的氢原子的动能则较低,但这是可以改变的,以是并不能以此来判断两个氢原子是否相同。那么什么是氢原子的内在构造呢?便是组成它的质子和电子。
从实质上来讲,要判断两个氢原子是否一样,就必须要判断组成它的质子和电子是否完备一样,但这是做不到的,至少现阶段做不到。
为什么做不到呢?由于它们太小了。质子的直径为1.6~1.7x10∧-15m,如此小的物质,我们根本没有能力去不雅观察它们之间是否存在着差异。但这并不是说我们就没有办法对两个原子是否相同作出判断,我们可以从原子的量子态入手。所谓原子的量子态便是指这个原子系统的状态,这个中包含了很多的内容,比如微不雅观粒子的波函数、质子或电子的自旋等等。以自旋为例,如果两个氢原子中质子和电子的自旋不同,那么这两个氢原子便是不一样。
如果两个氢原子中的质子和电子的自旋、粒子的波函数等所有量子态都相同呢?那么我们就可以说这两个氢原子是完备相同的,在物理学中就将这样的粒子称之为“全同粒子”。
关于“全同粒子”,在量子力学中还有着这样的一个假设,那便是系统内的任意两个全同粒子交流位置,不会改变系统的状态。现在我们知道了,宏不雅观天下的规则与微不雅观天下并不相同,宏不雅观天下里找不到两片完备相同的树叶,但在微不雅观天下却可以找到两个完备相同的原子。不过微不雅观天下的“完备相同”还是要加上一个引号,由于它们只是在现有的认知条件下完备相同,至于二者是不是真的完备相同,现在还不能作出终极的定论。
转载请注明:片头模版 » 世上没有两片相同的叶子那有没有两个相同的原子呢