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1 # 科普作家張軒中
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2 # 手機使用者58903279720
在發現了“放射性現象”的e指數衰變規律之後,科學家進行了一系列的實驗,透過改變“外部條件”,包括溫度、壓力等,看看是否能夠影響“e指數衰變規律”。得到的結果都是“否定的”。這是一個“客觀事實”。
後來科學家對此作出解釋,認為“放射性現象”是“原子核能級之間的改變”,而這種改變所涉及到的能量“很大”,通常在千“電子伏”以上,這樣的能量相對於宏觀的溫度、壓力來說,是非常大的。例如,1keV約等於“一億度”的高溫。所以,改變“外界條件”不會影響原子核的衰變規律。
從以上的介紹可以看到,這個“答案”其實是“有條件”的,因為地球上很難達到“一億度”的高溫,但宇宙中卻不是沒有更高的“極端條件”(例如白矮星),但人類目前還無法去驗證。
需要認識到,物理學基礎是“實驗”,所以,它所得到的“規律”不是那麼“絕對的”,還是需要不斷去探索。物理學的本質是一門實驗科學。
放射性物質的半衰期和放射性強度和溫度是沒有關係的。
為什麼會這樣?
原因在於,放射性物質的半衰期和放射性強度其實與原子核內的情況有關,原子核內的溫度非常高,典型的能量大概在200個電子質量以上,而一個電子的質量是511keV,這個質量對應的溫度差不多是5110000000攝氏度,而原子核內的溫度是這個溫度的200倍。如此高的溫度,所以外界的溫度——也就是我們人類所說的溫度對原子核來說是可以忽略不計的。這就好像有的富二代交朋友是不看對方有沒有錢的,反正都沒他有錢。
所以,一般的教材也上說放射性物質的半衰期和放射性強度和外部環境是沒有關係的。因為放射性物質的半衰期和放射性強度這個並不是化學性質, 而是核物理性質。涉及到原子核的東西, 往往與外部環境無關。這就好像原子彈爆炸的臨界質量與外部氣溫也沒有關係一樣。當然了,中學教科書是不會給我們解釋為什麼放射性物質的半衰期和放射性強度和溫度是沒有關係的。
雖然我們說放射性物質的半衰期和放射性強度也受到量子力學基本規律的控制,但因為原子核的體積很小,而且它們中間存在著一種強相互作用,這個作用使得量子力學效應中的量子干涉現象不是那麼容易被環境退相干的,這個情況與大部分脆弱的量子系統是非常不同的。總之,量子的很多性質確實容易被環境影響,比如光量子通訊或者量子計算機這樣的人工量子系統,但原子核這樣的天然的量子系統則具有系統的魯棒性。