Physics 版 (精华区)

发信人: FDTD (放荡*坦荡), 信区: Physics
标  题: 生命是什么 -- 7
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年05月09日11:16:26 星期五), 站内信件


发信人: saaa (钩月), 信区: Science
标  题: 生命是什么 -- 7
发信站: 瀚海星云 (Sun Aug 11 14:53:29 2002)

7. 它们的精确性是以大量原子的介入为基础的。第一个例子（顺磁性）

    我想用几个例子来说明这一点。这是从许多例子中随便举出几个，对于初次了解事

物的这种状态的读者来说，不一定正好就是他最满意的例子。这里所说的事物的这种状

态在现代物理学和化学中是基本的，就象生物学中的有机体是细胞组成的，或天文学中

的牛顿定律，甚至象数学中的整数序列1,2,3,4,5……等基本事实一样。不应该指望一

位十足的外行人读了下面几页就能十分理解和领会这个问题，这个问题是同路德维希·

玻尔兹曼和威拉德·吉布斯的光辉名字联在一起的，在教科书中称之为"统计热力学"。


    如果你在一个长方形的水晶管里充氧，并把它放入磁场，你会发现气体被磁化了。

这种磁化是由于氧分子是一些小的磁体，它们象罗盘针似的有着使自己与磁场平行的趋

向。可是你千万别认为它们全都转向了平行。因为如果你把磁场加倍，氧气中的磁化作

用也会加倍，磁化作用随着你用的场强而增加，这种按比例的增加可以达到极高的场强。


    这是纯粹统计学定律的一个特别清楚的例子。磁场要产生的取向不断地遭到随机取

向的热运动的对抗。这样斗争的结果，实际上只是使偶极轴同场之间的锐角比钝角稍占

优势。虽然单个原子在不断地改变它们的取向，然而平均地来看（由于它们的数量巨大

），一种朝着场的方向并与之成比例的取向稍占优势。这一创造性的解释是法国物理学

家P.郎之万作出的。它可以用下面的方法来验证。如果观察到的弱磁化确是对抗趋势的

结果，就是说，如果确是梳理了所有分子使之平行的磁场、同随机取向的热运动的对抗

趋势的结果，那就应该有可能通过减弱热运动来增强磁化作用，即用降低温度来代替加

强磁场。实验已经证明了这一点，实验结果是磁化与绝对温度成反比，与理论（居里定

律）是定量地相符的。现代的设备甚至能使我们通过降低温度把热运动减低到如此的不
明显，以致能够表现出磁场自己的取向趋势，如果不是完全地表现，至少也足以产生"

完全磁化" 的一个实质性部分。在这种情况下，我们不再指望场强加倍会使磁化加倍；

而是随着场的增强，磁化的增强越来越少，接近于所谓的"饱和"。这个预期也定量地被

实验所证实了。

    要注意的是，这种情况完全依赖于产生可观察的磁化时进行合作的分子的巨大数量

。否则，磁化就根本不会是恒定的，而将是无时无刻都在十分不规则地变化的，成为热

运动同场之间相互抗衡消长的见证。


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天下英雄出我辈，一入江湖岁月催；
王图霸业笑谈中, 不及人生一场醉！
※ 来源:．瀚海星云 fbbs.ustc.edu.cn [FROM: 202.38.76.218]

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我要离开尘世的喧嚣,漂流到宇宙的彼岸,

去用心聆听苍穹深处最美妙的音符.

※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: 202.118.247.106]