网络上发布电子显微镜下原子图像是真的吗

网络上发布电子显微镜下原子图像是真的吗

科学界的研究正在向两头发展,宏观和微观。但这个两头的图像很多都是理论建模构想的,不是真实拍摄到的。

比如原子,现在网络或者杂志上有很多图片,一个个电子围绕着中间的原子核旋转,较多图片有三个或四个电子运行的轨迹,中间一个原子核,这种图已经成为现代科学的象征。

当然还有被无数点状包围着的一个球,也是原子的图像,科学界认为这更接近于真实的原子图像。这是因为电子具有波粒二象性,其运行轨迹是不确定的,只能以电子云的方式来表现,因此只有一个电子的原子,也是一个模糊电子云包裹着的球状体。

其实这些原子形象都不是直观的拍摄到的,是科学家们经过多年的观测和研究,在对原子性质和运行规律不断认识的基础上,通过理论建模构想出来的。但这些不是随意的想象和猜测,而是科学建模,是科学界共识。

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这些建模包括了间接得到的图像。

光学显微镜最大的显微能力只能达到最小几百nm,而原子级别只有0.1nm。既然直接难以看到,科学家们就利用原子的特性,通过间接的方法来了解其结构。

量子力学里面的量子隧穿效应解决了这个难题。电子是一种量子形态,具有能够穿入或者穿越位势垒的量子行为,根据这个原理,科学家们研制出了扫描隧穿显微镜(STM)。STM通过移动的探针与物质表面的相互作用,表面与针尖间的隧穿电流反馈出表面某个原子间电子的跃迁,并由此确定出物质表面的单一原子的排列状态。

还有一种是通过原子力显微镜(AFM)来里了解原子的状态,这种方法主要针对一些不具备导电性能的样品。原理是通过敲击样品,探查原子间细微的作用力,再用计算机把这些细微变化记录下来,形成图像。

所以迄今为止,我们所看到的原子形象都不是直观拍摄到的真正原子样子,但通过隧道扫描显微镜和原子力显微镜得到的原子形态都是目前最接近真实的图像。

网络上发布电子显微镜下原子图像是真的吗

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无独有偶,现在宏观天体中的黑洞、恒星图片绝大部分其实也不是直接拍摄到的真实照片。

因为由于距离太远,绝大部分恒星即使是最大的望远镜也很难达到圆面成像的视角,只有一个亮点;而黑洞则完全看不到,只是通过它对周围时空的扰动,或者接近其引力范围天体被吸积的状况,才能感知和探测到这种天体的存在,通过射电或者红外望远镜,才能拍摄到那个天区射线能量的状态,通过计算机建模成像。

所以绝大多数网络上的恒星黑洞图片,也像微观世界的原子一样,都不完全是真实的样子。

科学界发布的是通过科学方法得到的科学建模,最接近真实状态,而一些艺术图片或者随意想象的图片则只可作为审美欣赏,不可当真。

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