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  • 1 # 使用者3072566056458

    常溫下的水銀為什麼是液體?如果僅僅回答說“汞的熔點低”,那就未免太浮於表面了。

    物質的宏觀特性必然由微觀結構決定,作為一種金屬元素,汞卻難以形成標準的金屬晶體,化學性質也相當獨特。

    令我們驚訝的是,這竟然是相對論效應與量子論效應的雙重結果,當我們充分了解其中的奧妙,又會不由得會對這個宇宙產生無盡的探索慾望了。

    文字稿

    汞要被歸入週期表裡最特殊的那一類元素中:它的熔點低達-38.83℃,是唯一能在常溫下保持液態的金屬,因此也是常溫下密度最大的液體——但它的沸點也非常低,只有356.73℃,所以還是液態溫度範圍最小的金屬。

    假設我們先後丟擲兩枚1塊錢的硬幣,這將有4種可能的情況:

    第一枚是1,第二枚是菊花;

    第一枚是菊花,第二枚是1;

    第一枚是1,第二枚也是1;

    第一枚是菊花,第二枚還是菊花;

    但是在量子世界,事情就大不相同了:如果我們用兩個光子做硬幣,就會只能看出場上有幾個1、幾個菊花,卻看不出誰是1,誰是菊花,好像光子都合體了,最終使得三種情況的比例成為1:1:1——這種奇怪的統計叫做“玻色-愛因斯坦統計”,服從這種統計的粒子就叫“玻色子”,光子是最典型的玻色子。

    而如果用兩個電子做硬幣,我們就會發現場上永遠是一個1和一個菊花,絕不會同時出現兩個1或者兩個菊花,好像兩個電子總要對著幹,最終使得三種情況的比例成為1:0:0——這種更奇怪的統計叫做“費米-狄拉克統計”,服從這種統計的粒子就叫做“費米子”,電子是最標準的費米子。

    在量子物理上, 全同費米子“對著幹”要被更加正式地表述成“泡利不相容原理”,即:兩個全同的費米子不能處於相同的量子態。

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