物理学:一枚の紙を引き裂くと、量子レベルで何が起こりますか?


ベストアンサー

その質問に答えるのは難しすぎます。何百万もの繊維を個別に調べて、分子結合に何が起こったのかを説明する必要があります。おそらくすべてが同じ種類のものではないでしょう。

より簡単なケースは、鉄の棒がきちんと半分にスライスしました。まず、庭のさまざまなツールを使用したことがある場合は、実際にはきれいにカットしていません。切削工具によって無数の方法で一時的に変形された可能性のある2つの表面にディボットとバンプを揃えることは、実際には不可能です。

では、中間のステップを1つか2つ入れましょう。まず、望遠鏡のレンズのように滑らかにするための技術的能力を備えた最高の研磨ツールを身に付けます。誰もが管理できる限り完全に平らになるまで、2つの表面を磨きます。それらを表面から表面に置くと、それらは互いにくっつきます。 (顕微鏡用の2つのスライドもこのようにくっつきます。私がこれまでに発見した唯一の方法は、接触領域がはるかに小さくなり、覆われていない領域で引っ張るための大きなレバーアームが得られるまで、横にスライドさせることです。残りの部分を自由にスライドさせます。)それらは原子の力によってくっついていますが、2つのブロックの間にはまだ境界線があります。それらは2つの表面の力によってのみリンクされます。

次に、2つのブロックをジグに入れて、それらを整列させ、横に動かしたり滑らせたりしないようにし、巨大なハンマーを真上に配置します。 。この巨大なハンマーを落下させると、最大の強度が必要とされないマイナーな表面間溶接に使用されることがある一種の圧力溶接が得られます。数枚の金属シートを一緒に固定し、溶接したい場所に一種の電気ハンマーまたは油圧ハンマーを置きます。これにより、2枚のシートに大きな衝撃が与えられ、表面領域が融合します。

1つの鉄の塊から2つの鉄の塊を作って、再び「一緒に戻る」ことはできますが、それは完全な接合ではありません。それは、治癒し始めた骨折のようなものですが、それでも震えすぎて実際に圧力をかけることはできません。 (そのため、彼らは私の腕を8週間ギプスに入れました。)

「再び一緒に戻す」ための本当の方法は、2本のバーが実質的に再液化される実際の溶接を行うことです。結合すると、元の開いた表面の痕跡が残りません。

回答

ズームインするときは、正確に何をズームインしているかを尋ねることが重要だと思います。 。分子のレベルでは、紙を構成するリグニンとセルロースの共有結合の一部が壊れることは正しいですが、リッピングの多くは、水素結合によって互いにくっついている分子の密集した鎖を分離するだけです。どちらの場合も、1つの原子を拡大しただけでは、水素結合が切断されると原子の周りの電子密度がわずかにシフトし、共有結合が切断されるとかなり大幅にシフトすることがわかります。その原子は残っている可能性があります。イオンまたはラジカルとして、そしてナノ秒のスケールでしばらくの間、それはこのかなり不安定な状態にとどまるでしょう反応する前に、その時点で電子密度が再びシフトするのがわかります。また、分子の振動状態にかなりのエネルギーを導入したので、原子の平均位置がかなり無計画に振動するのを観察します(おそらく、紙は少し熱くなるでしょうが、おそらくあなたがそうするほどではありません)触れた場合は注意してください。

紙の化学構造は非常に複雑であるため、このプロセス全体で電子密度がどのように見えるかを正確に予測することは非常に困難です。このプロセス中に多数の原子を見ると、各プロセスは原子ごとに少し異なって見えることがわかります。

もちろん、構造がどのようになっているのか本当に興味がある場合は核の変化のうち、Pratikは正しいです:それらに重要なことは何も起こりません。核は、私たちが手でそれらにできることにはかなり不浸透性です。核内の粒子の密度は、観測可能な量によってほぼ確実に変化しません。

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