Может ли кто-нибудь сказать мне, как принцип запрета Паули придает устойчивость материи? Я знаю, что два электрона не могут находиться в одном и том же энергетическом состоянии, поэтому мы не можем сжимать объемную материю до предела, и этот принцип отвечает за то, чтобы мы не упали на землю, пока стоим. Но мой вопрос в том, если это так, мы не должны умеем нырять в воду, а мы умеем. Почему? И почему за это не может быть ответственно электростатическое отталкивание? Из-за того, что мы состоим из электронов, как и все, что нас окружает, так что это может быть одной из основных возможностей, я полагаю? Нужен ли принцип исключения Паули для объяснения этого?
Постараюсь дать качественное представление. Существует множество сил, работающих вместе на разных расстояниях и с разной силой, которые стабилизируют объемную материю. Принцип Паули, вероятно, можно считать одним из самых низких фундаментальных уровней.
Принцип исключения Паули часто путают с причиной макроскопических эффектов, таких как ответственность за то, что атомы или молекулы не занимают одно и то же пространство, но на самом деле это не полная картина. Ведь атомы и молекулы в основном представляют собой пустое пространство. Принцип исключения лишь частично объясняет, почему материя макроскопического масштаба не может находиться в одном и том же месте в одно и то же время.
И стабильность самих электронов в атоме не связана с принципом запрета Паули, который строго касается квантовых состояний фермионной материи. В этом отношении фермионная материя должна занимать некоторый конечный объем. Электроны каждого атома не могут все попадать на орбиталь с наименьшей энергией и должны последовательно занимать все более крупные оболочки, которые не могут быть сжаты слишком близко друг к другу.
Эндрю Ленард рассмотрел баланс сил притяжения (электронно-ядерных) и отталкивающих (электронно-электронных и ядерно-ядерных) сил и показал, что обычная материя коллапсирует и занимает гораздо меньший объем без принципа Паули. Но это не означает, что вы не можете сжимать объемную материю с миллионами атомов и молекул более плотно друг к другу, вам просто нужно сначала преодолеть другие силы отталкивания. В то время как принцип Паули устанавливает окончательные ограничения для всех битов, которые являются фермионами.
В повседневных ситуациях, например в сценарии «ныряние в воду», ведущим действующим лицом является электромагнитное отталкивание. Принцип запрета Паули не важен в макроскопическом масштабе (конечно, макроскопические объекты состоят из атомов, так что в некотором смысле он важен даже здесь). В любом случае, если плотность достаточно высока, принцип запрета Паули может быть фундаментальным: просто подумайте о нейтронных звездах. В этих звездах сила вырождения от фермионов противостоит гравитации, которая стремится сжать звезду.
пфнюзель
гаку13
Джинави