最大的球体有多大(耗资千万历时5年)
在我们身边,球形的东西实在太多了,且不说体育上的足球、篮球、乒乓球,就连我们脚下踩的,也叫作地球,夜里抬头看去,看到的也叫月球。
可是,话虽这么说,所有的这些所谓的球体,都不是完美的球体。比如地球,两极的半径大约是 6356.752千米,赤道半径大约是6378.137千米,有二十多公里的偏差。
同样的,所有的球形物体,在我们的肉眼范围内看都好像很完美。然而实际测量的话,都会或多或少有一些误差。
很多人感慨:原来,制造出一个完美的球形物体,竟然这么难。
可不是吗,不仅是难,而且,按照现在的科技,根本就是做不到。
科学家也是对此不太甘心,非要做出一个完美的球体不可。为此,他们耗时5年的时间,来制造这个传说中的球体。
首先,要用什么来制作这个球呢?科学家选择了硅28。
不过,对于硅的选择,也不是选好了就完事那么简单的。因为在自然界中,最常见的硅是硅28,但也有极少量的硅29。为了制作这个最完美的球,科学家要求硅28的纯度尽可能地高一点。
2014年的时候,美国科学家将硅28提纯到了99.9999%。不过,那已经为时已晚了,这个球在此之前就已经被制作,其硅28的含量略低,为99.994%。尽管如此,他们还是动用了当初制作核武器时提炼铀才使用的离心机,才提纯到了这个级别。
用超高纯度的硅28做出来球体之后,还远远没有结束。这个球刚被制作出来,其完美程度和世界上其他的球也没什么本质上的不同,所以也需要细致的打磨才可以。于是,它又辗转到了澳大利亚、德国等地,经过了非常精细的处理,才最终完工。就这样,历时5年、耗资千万之后,科学家们终于制作出了世界上最完美的球体——截至目前。
据介绍,这个93.75毫米直径的球体,误差在纳米级别。简单来说,如果这个球有地球这么大的话,两极的直径和赤道的直径只有不到10米的差别,和现在四十几公里的差别相比,已经微乎其微了。
尽管如此,它依旧不是完美的球体。
有人会问:为何不继续打磨呢?
这就要说到它的用途了。科学家打造这个球只是为了好玩吗?显然不是,他们是为了定义1千克到底是多少。
我们知道,质量是物理学的最基本单位,如果质量不确定,在物理学上我们寸步难行。在打造这个球的时候,人类对于千克的定义是一块保存于巴黎的一块特殊打造的铂铱圆柱体,学名叫做国际千克原器,简称大K。
不过,随着大K的磨损与消耗,它的质量有了微弱的变化。数字上很小,但是在科学领域是非常巨大的影响。因此才有科学家希望制作出一个完美的球形,来定义1千克的质量。这就要说到为什么科学家选用硅28了,它在自然环境下会呈现出晶体结构(有均匀的排列结构),每个晶胞含有8个硅原子。因此,只要计算出晶胞的体积,按照阿伏伽德罗常数计算出的数字来制作实际的球体,就是标准的1千克(这也是一定要尽量减少硅29含量的原因)。
因此,当科学家制作出来这个球体后,尽管有一点点偏差,但它代表着1千克的含义, 不可以再打磨。
就这样,科学家耗资千万,历时五年,终于做出了这个完美的球体。
可尴尬的是,这个球制作出来仅仅几年的功夫,在上个月,科学家根据最新测定的普朗克常数以及光速的数据,从量子领域规定了1千克的质量。从此以后,我们再也不需要通过某个实际物体来判断1千克有多重了。
这个完美的球体,貌似就这么下岗了……
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