Fizyka: co dzieje się na poziomie kwantowym, gdy rozrywam kartkę papieru?


Najlepsza odpowiedź

To pytanie jest zbyt trudne. Musiałbyś przyjrzeć się milionom włókien pojedynczo i wyjaśnić, co się stało z wiązaniami molekularnymi. Prawdopodobnie nie wszystkie byłyby tym samym.

Łatwiejszym przypadkiem byłoby to, co dzieje się, gdy żelazny pręt jest starannie pokrojone na pół. Po pierwsze, nie wykonałeś dokładnego cięcia, jeśli użyłeś jakichkolwiek narzędzi ogrodniczych. Ustawienie linii i wypukłości w jednej linii na dwóch powierzchniach, które prawdopodobnie zostały tymczasowo zdeformowane na niezliczone sposoby przez narzędzie tnące, byłoby praktyczną niemożliwością.

Przejdźmy więc do kroku lub dwóch pośrednich. Po pierwsze, wyposaż się w najlepsze narzędzia do polerowania, takie, które mają techniczne możliwości, aby uzyskać gładkość jak soczewki teleskopowe. Wypoleruj dwie powierzchnie, aż będą tak blisko, że będą idealnie płaskie, jak ktokolwiek mógłby. Kiedy umieścisz je na powierzchni, skleją się ze sobą. (Dwa szkiełka do użytku mikroskopowego również sklejają się w ten sposób. Jedyny sposób, jaki odkryłem, aby je rozdzielić, to przesuwać je na boki, aż obszar styku będzie znacznie mniejszy, a odsłonięte obszary dadzą ci dużą dźwignię do pociągnięcia i zsuń je do końca.) Mimo że są sklejone ze sobą przez siły atomowe, nadal istnieje powierzchnia demarkacji między dwoma blokami. Są połączone tylko siłami działającymi na dwie powierzchnie.

Teraz umieść dwa bloki w uchwycie, który utrzymuje je w jednej linii, nie pozwoli im poruszać się na boki ani ślizgać się, i umieść ogromny młot bezpośrednio nad . Niech spadnie ten ogromny młot, a otrzymasz rodzaj zgrzewu ciśnieniowego, który jest czasami używany do mniejszych spoin powierzchniowych, gdzie maksymalna wytrzymałość nie jest wymagana. Kilka arkuszy metalu jest zaciśniętych razem, a następnie w miejscu, które chcesz przyspawać, kładzie się rodzaj młota elektrycznego lub hydraulicznego, który daje obu arkuszom potężne uderzenie, które zmusza ich obszary powierzchni do stopienia się ze sobą.

Mógłbyś dostać dwa kawałki żelaza zrobione z jednego kawałka żelaza, aby znów „wrócić do siebie”, ale nie byłby to idealny skręt. To byłoby trochę jak złamana kość, która zaczęła się goić, ale wciąż jest zbyt chwiejna, aby naprawdę wywierać nacisk. (Dlatego przez 8 tygodni trzymali moją rękę w gipsie).

Prawdziwym sposobem na „ponowne ich połączenie” byłoby wykonanie prawdziwego spawu, w którym dwa pręty są praktycznie ponownie upłynnione a gdy są połączone razem, nie pozostawiają śladu po oryginalnych otwartych powierzchniach między nimi.

Odpowiedź

Kiedy powiększasz, myślę, że ważne jest, aby zapytać, w czym dokładnie powiększasz Na poziomie cząsteczki masz rację, że niektóre wiązania kowalencyjne w ligninie i celulozie, z których składa się papier, pękną, ale większość zrywania polega po prostu na rozdzielaniu ściśle upakowanych łańcuchów cząsteczek, zlepionych razem przez wiązania wodorowe. W obu przypadkach, gdybyś zrobił zbliżenie na pojedynczy atom, zobaczyłbyś, że gęstość elektronów wokół atomu zmieniłaby się nieznacznie, gdyby wiązanie wodorowe zostało przerwane, i przesunęłaby się dość drastycznie, gdyby wiązanie kowalencyjne zostało zerwane. Ten atom może pozostać. jako jon lub rodnik i przez pewien czas w skali nanosekund pozostawałby w tej raczej niestabilnej te przed reakcją, w którym to momencie ponownie zobaczysz zmianę gęstości elektronów. Wprowadziłbyś również dużo energii do stanów wibracyjnych cząsteczek, więc obserwowałbyś średnie położenie atomów oscylujące raczej przypadkowo (papier byłby nawet trochę cieplejszy, chociaż prawdopodobnie nie do tego stopnia, że zauważ, jeśli go dotknąłeś).

Struktura chemiczna papieru jest bardzo złożona, więc dokładne przewidzenie, jak będzie wyglądała gęstość elektronów podczas całego procesu, jest bardzo trudne. Gdybyś spojrzał na dużą liczbę atomów podczas tego procesu, stwierdziłbyś, że każdy proces wyglądałby trochę inaczej dla każdego z atomów.

Oczywiście, gdybyś był naprawdę ciekawy, jak struktura jąder się zmienia, to Pratik ma rację: nic znaczącego się z nimi nie stanie. Jądra są raczej odporne na wszystko, co możemy zrobić z nimi rękami. Gęstość cząstek wewnątrz jądra prawie na pewno nie zmieni się przy żadnej możliwej do zaobserwowania wielkości.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *