作为一个学物理的研究生,经常会有人对我进行灵魂拷问——面对这种不亚于人生三大难题的问题,如果不事先准备好答案,临阵编造的话可能就会得到这样的回复——你自己都解释不清楚,好意思说你是做科研的?为了避免陷入这种尴尬的境地,我们今天就来解释一下什么是等离子体,以后遇到这种灵魂拷问就可以直接扔链接给对方了。
我们假设如下情形:有一天你买菜回家,正在拿钥匙开门的时候,这时你的邻居也回来了,你们两个面面相觑,不知道讲什么好。为了避免这种尴尬,你的邻居率先开口了——危小王啊,你平时早出晚归,都没什么机会见着你,叔叔我到现在都还不知道你是做什么的呢?来,要不要尝个橙子?
这时你心想:我一个穷博士天天朝八晚十,你当然见不到我人啦……但是作为三好学生六有青年社会主义的接班人的你,当然不能这么没礼貌地回答你慈(烦)祥(人)的邻居,你只好回答说——哈哈,叔叔见外了。我是个在读的博士生,主要研究方向是等离子体物理。我平时比较忙,今天难得有空,所以就去买了点菜回家。这时候你的邻居不出意外地发出了灵魂拷问——你刚刚说的“等梨子体”是什么?我只有橙子喎。
呃……是“等离子体”……这时候你作为一名优秀的博士生,准备从脑海里翻出为博士资格考试准备的那一套说辞,但是你转念一想——不对啊!我的邻居只有高中学历,我和他说一大堆分子动能分子势能德拜半径之类的词,他可能一个都不知道!那我该怎么办呢?一边想,你一边摸了摸自己浓密的头。Eureka!!你想出一个绝妙的比喻,但是你没有足够的纸张来书写,不过没关系——你可以用你三寸不烂之舌为邻居解释清楚什么是等离子体!
想要理解等离子体是什么很简单,我们现在假设你往你家的微波炉里放了一块冰块。这时候你看到的冰块是固体的,那么假如我们把温度调高一点,会发生什么?这时候你发现微波炉里的冰块融化,变成了一滩水。假如你狠狠心,又把温度调高了一点……你会发现微波炉里的水全部蒸发了,变成了水蒸气在你的微波炉里游荡。这时候你的邻居纳闷了——小王啊,你讲了半天微波炉里的冰块,这和等离子体有什么关系呀?您别着急嘛,这就讲到了。
假如你家的微波炉比较强力,火力特别足。你今天一狠心把微波炉的温度调到了最高,你可能会发现微波炉里的水蒸气开始发光了,像这样……啊呸……画错了……是这样。邻居好奇地问道——图里面的蓝色球和红色球分别是什么呀?问得好!等离子体顾名思义就是由离子组成的物质,因自然界存在的等离子体一般是电中性的,故此成为等离子体,也就是常说的物质的第四态。
众所周知,我们的物质是由原子构成的,图里面的红色球就是原子核,带正电;蓝色的是电子,带负电。平常电子被束缚在原子核的周围,因此你一般是见不到物质的这种状态的。但是你今天用了洪荒之力,把你家的微波炉的功能榨干到了极致,让微波炉里的水分子充分加热,以至于电子脱离了原子核的束缚,从而产生了等离子体。这个问题问得特别好!在我们这种情况下,电子和等离子体是在不停地电离和结合的。
在结合的过程中,电子会跃迁并放出光子,因此你就会看到它们在发光了。所以,其实这光是等离子体消亡的痕迹。那为什么在发光呢?哈哈,我就知道你会这么问!那好,我们现在假设你家的微波炉特别昂贵,价值100亿人民币,密不透风,用未知材料制造,并通上了三峡大坝的电缆……这时候你把微波炉的功率调到了最大,你会看到人类从来没有亲眼看到过的景象(你可能会瞎掉)。嗯?夸克……胶子……都是啥?这还是等离子体吗?
没错,这依旧是等离子体。只不过这时候你温度太高了,以至于原子核都被你拆开了。原子核是由质子和中子构成的,而质子和中子是由更加基本的夸克和胶子构成的,加上电子,这些都是构建你我的最基本的物质单元。嗯……那假如继续加热呢?……好吧……今天长见识了……我回去查查资料。小王,谢谢你哦~这个橙子给你!改天来我家尝尝梨子!哈哈,谢谢叔!我这也该去做饭了~改天聊!
现在明白了吗~下次遇到这种情况就可以直接扔这篇文章给ta了!