那么科学家们为什么要费尽心思地制造这个球体呢?难道只是为了向大家证明 , 现实中不存在完美的球体吗?显然不是的 , 科学家们制造这个球体的本意是为了定义1千克到底是多少 , 因此要让它的数值尽量精确 。 换句话说 , 这个完美球体在物理界充当的角色就像我们想在生活中看到的“秤砣” , 而它就代表着1千克重量的定义 。
要知道 , 物理界的某个刻度的标准是会影响到多个领域的科学研究的 。 如果起始数值就出现了错误 , 那么当后续的一连串错误出现时人们甚至都找不到原因 , 这一结果非常严重 。
相关报道指出:为了验证圆球体的精确度 , 科学家们利用X射线晶体检测器来测量球体硅28原子之间的空间距离 , 确定在一些极端条件下该球体不发生明显的原子变化 。
最完美球体最初本来是要取代原有的定义1千克的圆柱体 , 所以即使与理论上的完美球体有一定的偏差 , 也不会再次对它进行打磨了 。 毕竟打磨意味着质量有所损失 , 这与制作它的初衷是相互违背的 。
现实世界存在完美球体吗?从上文的相关介绍可以看出 , 科学家们费时费力研究了五年多 , 都未能打造出完美的球体 。 虽然后来是因为不能再使质量损耗 , 才停止打磨 , 但是不得不说 , 即使再打磨几十年 , 完美的球体在现实世界中也是不存在的 , 这是为什么呢?
首先我们来看看完美球体的相关定义 , 在相关百科上是这样描述的:
可见 , 不论我们再怎么努力 , 仍然会有误差存在 , 即使这个误差只有微小的40个原子尺度 。 要知道 , 物质是由无数个基本粒子组成的 , 即使我们知道具体的“大小” , 也很难将微小的粒子完全统计清楚并且让它们按照我们的想法分布在球体上 。
“完美球体大约为乒乓球大小 , 外层镀上了一层超薄的铌 , 相对于真正的完美球体的误差大约只有四十个原子的尺度(小于10纳米) 。 ”
此外 , 完美的球体是相对的 , 为什么这么说呢?因为如果从物理学的层面来看 , 完美的球体必须在绝对失重的环境下才会出现 , 并且这一球体还不能“自旋” 。 如果在现实世界中 , 想用肉眼直接看到完美的球体也是不可能的 , 因为它需要位于“完美的平面”上 。 不然即使制造出来 , 当它压在平面上时 , 也会发生形变 。
不过值得一提的是 , 其实按照我们肉眼能看出的偏差范围来说 , 科学家们使用高纯度硅28制作出来的那个球体其实已经很完美了 。 它的误差之所以会出现 , 是因为物理学界将观测的尺度放在了微观层面 。
理论上的完美球体诚然 , 在现实世界当中不存在完美的球体 , 因为我们不论怎么努力都很难克服一些现实因素的影响 。 但是理论上完美球体却是存在的 , 比如在数学领域 , 我们就可以通过相关数值的约束 , 轻而易举的得出一个存在于“纸面上”的完美球体 。 不过 , 这种没有实物只存于理论的东西 , 对于我们而言并没有什么意义 。
还记得我们在前文中提到宇宙当中的众多星球吗 , 它们形态各异 。 其中有一类 , 就被部分人认为是“完美的球体” , 它的名字叫做中子星 。 如果经常了解宇宙天文知识的人大概对中子星这个神奇的天体都不陌生 , 毕竟它可是目前人类发现的密度仅次于黑洞的天体 。
而且有些中子星的旋转速度非常快 , 还能发出一闪一闪的光 , 看起来就像是舞厅里闪烁的“灯球” 。 表示中子星是完美球体的人指出 , 如果中子星的旋转速度足够慢 , 那么它的直径差就会非常小 , 大约只有一个质子的大小 。
但是中子星是无法停止旋转的 , 只要在转动 , 那么它看起来就是一个“椭圆形” 。 需要注意 , 这个椭圆形以我们的肉眼是可以轻易看出来的 。 因此完美的球体中子星也只存在于理论之中 , 在现实世界中是没有的 。
千克的演变科学家们制作这个“最完美球体”是为了替换原来定义1千克的那个物体 , 那么替换成功了吗?相较于那一物体的磨损情况 , 这个完美球体确实可以替换它 , 可是千克的定义在后来几年中又发生了演变 , 因此这个花费重金打造的球体 , 最终的命运应该也就是“搁置”或者“展览”了 。
其实千克的定义经过很多次演变 , 作为一种计量单位 , 它的定义当然随着人类认识世界的角度和深度一起变化 。 作为国际单位制的七个基本单位之一 , 千克最初被定义时是在1791年 , 那时科学界用长度来定义了它 , 规定1立方分米的纯水在4摄氏度时其质量为1千克 。
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