楠木軒

知乎日報:今天中午吃什麼好呢?

由 宗政從蓉 發佈於 經典

  聰明的你已經發現了,這是一道比吃反物質還要炸裂的題目,相比之下吃太陽吃中子星的都弱爆了!!!如果知乎 er 硬要把所有東西吃一遍的話,那麼一勺電子絕對是一道壓軸菜。

  吃電子的勇敢的題主,也將成為一朵最壯美的煙花,恭喜!

  d( ̄▽ ̄*)b

  子曰:工欲善其事,必先利其器

  為了題主能吃到純正的電子,我特地從知乎借來了鎮站之寶:

  題主要吃的電子有很強的負電,我們就讓這個勺子能屏蔽電場磁場。

  正片開始!

  【數量篇】

  題主是一名優秀的富土康流水線操作員。

  你看,勤勞的題主已經在勞作了!

  ①一小勺是多少?

  1 毫升。10^-6 m³

  ②一個電子多大?

  這個説法實際上相當不常見。

  電子的波動性較強,我們通常用“電子雲”來描述電子,而不去考慮電子的體積。

  甚至有的科學家認為電子沒有體積,這在歷史上曾有過爭論。

  1948 年,理論物理學家根據量子電動力學的理論,得出電子是沒有體積的結論。

  1964 年,實驗物理學家經過實驗得出了相反的結果——量子電動力學是錯誤的,電子有半徑、有體積!

  圖:不同的電子雲

  圖:雲的多樣性

  我們雖然不知道電子直徑多大。但知道最大不超過多少。

  1989 年華盛頓大學的漢斯·德默爾特發現發展離子勢阱技術獲得當年的諾貝爾獎,其通過實驗是看能不能把電子放進我們能製造最小的勢阱裏。到現在為止我們還不能做出小到放不進去的勢阱,但起碼這樣可以得到電子直徑的上限。這種實驗(Penning Trap)現時結論是電子直徑不大於 10^-22 米(即 10^-20cm)

  我們取上述材料電子直徑的上限,10^-22 m

  為方便計算,我們將電子視為稜長 10^-22 m 的小立方體。

  ③需要多少電子?

  我們將小勺子裏塞滿電子!誠意滿滿!

  10^-6 m³/ (10^-22 m )^3 =

  1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 個

  也就是

  10^60 個

  卧槽!這麼多!去哪找這麼多電子昂?

  地球上夠嗎?

  還真不夠!

  地球質量:5.965*10^24kg

  地球的平均密度約為鐵的一半;

  1 個鐵的原子質量: 9.288×10^-26kg

  地球的原子個數大約為:

  5.965*10^24/9.288×10^-26×2=1.2845*10^50 個

  假設每個原子攜帶十枚電子。

  10^60/10*1.2845*10^50=7.7851*10^8

  這麼看來,只需要把 7.7851 億個地球的電子全部收集起來就可以了誒!

  好了好了,都散了吧。

  然而!

  為了題主能如願以償地遲到電子,我把目光轉向星辰大海!

  鄰人欣慰的是。

  我們的宇宙還是能提供這麼多物質的。

  目前已知在宇宙中質量最大的恆星是大麥哲倫星系的 R136a1,具有約 260 倍太陽質量。

  只需要找六顆類似的同級別恆星,把它們的電子全部找出來就能滿足題主的需要啦!

  開心伐!

  (別問我怎麼把這六顆藍超巨星拿過來用筷子夾)

  【電磁力篇】

  繼續工作!

  在題主添加第二個電子的時候,出現了一些狀況

  電子相互排斥,而且難以靠近。

  為了抵抗這個作用力,

  將電子靠在一起需要很大的能量。

  所以我打算嘗試用電子加速器把他們按在一起。

  我將目光投向了 CEPC

  CEPC(Circular Electron Positron Collider)是在建的、全世界最大的電子加速器 。

  圖:CEPC-SPPC 是一個長達 50–70 公里的環形加速器,是中國獨立提出的新一代加速器的概念

  The first phase will construct a circular electron-positron collider in a tunnel with a circumference of 50 – 70 km, and detectors installed at two interaction points. The machine is expected to collide electron and positron beams at the center-of-mass energy of 240 – 250 GeV, with an instantaneous luminosity of 2×10^34 cm^-2 s^-1.

  由此可知,我大天朝的 CEPC 能產生 250GeV 的能量,這個能量足夠嗎?

  要將兩個電子互相靠近在直徑以內,則需要……

  k*e*e/r= 2.3103*10^-6 焦耳

  也就是 14420GeV,顯然不夠

  這還是第一個電子呢。。。

  每加入一個電子,電勢就會變得更低(負高),消耗的電勢能就會更大。這樣的電子要往小勺子裏塞進 10^60 個!

  接下來求塞滿 10^60 個電子所需要的能量!

  設第 n 個電子加入的電勢能為 En,則

  En=k*(n-1)*e*e/n^1/3*r

  考慮到 n 很大,將 n-1 項近似為 n

  En=k*n^(2/3)*e*e/ r=2.3103*10^-6* n^(2/3)

  我再積個分求總能量

  E=(163651249280*x^(5/3))/118059162071741130=

  1.3862*10^94 焦耳

  以上

  便是所需能量。

  好了好了,都散了吧。

  但是為了題主能順利的吃上一勺電子!我特地借來了這雙筷子

  圖:可以憑空創造能量無視物理規律的筷子。

  圖:無論天黑天藍天紅天白天綠都在夾電子……

  終於,

  滿滿一勺子電子夾完了!

  成就感 MAX!!

  【質量篇】

  雖然電子質量很小,但是

  1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

  個電子的質量也是相當可觀的。

  m=10^60*9.1 × 10^(-31)=9.1*10^29 kg

  參考:

  地球:5.965*10^24 kg

  木星:1.90*10^27 kg

  太陽:1.9891*10^30 kg

  這勺電子的質量相當於半個太陽!

  如果這個勺子突然出現在地球上,我們模擬一下會發生什麼(電場已被屏蔽)

  首先給我地球配一個半個質量太陽的黑洞(模擬小勺子)

  地球瞬間爆炸

  這個時候移民火星的人才能活下來。

  從火星看,天空中有兩個太亮(一個是灼熱的地球)

  太陽系徹底崩潰

  雜亂無章的 N 體運動

  火星被引力彈弓彈走。

  人類,完。

  其實剛才對於質量的計算方法是不對的。

  實際上,題主一小勺電子要比半個太陽重得多。

  下圖原因。

  這麼説來,那一勺電子的質量不是半個太陽

  將電子之間的電勢能換算成質量,是

  1.5402e+77kg

  其實不算多,也就比宇宙的總質量多出了 24 個數量級。

  24 個數量級……

  24……

  ……

  【尾聲】

  題主覺得時機成熟,

  於是拿起了 1000000000000000000000000 倍全宇宙質量的小勺子,

  吃!

  在一個普朗克時間內,小勺子的屏蔽消失,

  巨大的電場力和引力波以光速向四面八方輻射。引力波將原子質子等等撕的稀爛。

  光錐所能觸及到的地方,一律毀滅。什麼三體啊,歌者啊還是歸零者,統統被引力波拉長,統統被電離

  電離的光輝將照亮整座黑暗森林!

  由於帶電的特性,整個宇宙都籠罩在 RN 型黑洞的內視界中。這個黑洞,便是由那一小勺電子形成的。

  在內視界,空間並不都指向奇點。物體不會永遠落入奇點。這是一種只存在於理論的黑洞,然而卻被題主實現了。

  基本粒子在這場席捲中大洗牌,宇宙將以全新的面貌繼續存在。可能會有新型星球,新的生命形式……

  題主便成了這個宇宙的上帝(雖然早就掛了)

  “要有吃的!”