刀能切开纸,是因为刀刃进入了原子的缝隙? 还是将原子切碎了?为什么?

都不是。刀刃的厚度顶多是微米级别,而原子的尺寸和原子的间隙距离都是纳米尺寸,刀片不可能切入原子,也不能插入原子之间的缝隙,仅仅是将联结在一起的植物纤维切断。

纸是怎么造的,作为中国人大概都有了解吧,那就是将植物纤维经过漂白粉碎等步骤制成纸浆,植物纤维在纸浆中分布比较均匀,然后用竹帘捞纸浆,植物纤维就胡乱地交叉在一起构成一张完整的纸张。纤维之间的连接靠的是摩擦力,不是靠化学键也不是靠原子的相互吸引,当然这些力也存在,但却不是主要的,仔细观察一张纸就能看到纸张中植物纤维交错排列的方式。所以植物纤维不是原子态,而是分子团,是由大量的大分子小分子聚集在一起形成的细长丝状物质,并不像金属或者其它由单一分子构成的物质形态,而是混合物,也是分子团。植物纤维本身可以很长,只是纸张加工的过程将纤维粉碎缩短了,不过其长度依然是大于刀刃的厚度,用刀切开纸张只是切断了纸张中的纤维或者纤维之间形成的连接,两者之间没有了摩擦力等,就会分开,同时留下一个平直的切口。

原子态或者分子态的物质的尺寸都小于人工可以打造出的刀刃的厚度,刀刃最薄是微米厚度,比如吉列剃须刀片的刃锋厚度大约0.4微米,无论怎么磨制,刀刃的厚度都是远远超过原子的纳米级别的尺寸,所以刀刃是无法直接切原子的,而原子之间的间隙也远远小于刀刃的厚度,刀刃也不能插入原子间隙,刀刃的尺寸顶多是和一些生物大分子的尺寸相当,切开一个生物大分子还有可能。而且要撕碎原子可不是那么容易的,尽管化学变化中,原子外部的电子活动发生了变化,但是不同的元素原子的电子依然在那些原子周围,原子的性质并没有根本性地变化。如果要直接操纵原子就需要用到电子显微镜和分子探针,可以从物质表面拨取原子然后摆在某个地方,也能再放回原来的位置,或者用电极等方式,使原子的电子自由流动和能够发射,总之不是用刀切那样常规的手段。

不过现代纸张种类和材料多样,比如塑料纸张,塑料多是某种有机物的多聚物形态(由键重复连接而成的高分子量可达10^6的化合物,分子长度可以很长很长,其中的分子就有可能用刀切断,多聚物分子和原子已经不是一个级别的尺寸了,不过可能性也比较低罢了。

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  • 发表于 2021-12-30 01:14
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  • 分类:科学