【编者按】美国国家公共电台在播报新闻时说道:“一位情报官员表示,本•拉登避免接近一切带有电子(electron)的东西,这也是他逃避追捕的方法之一。”远离电子(electron)的本•拉登真的能安然于世吗?
(文/Chad Orzel)珍妮特在博客Scientopia上指出了美国国家公共电台(NPR)的一则报道错误,播音员迪娜•坦普尔-拉斯顿(Dina Temple-Raston)是这样描述这位已故恐怖分子的:
“一位情报官员表示,本•拉登避免接近一切带有电子的东西,这也是他逃避追捕的方法之一。(One inteligence officials told us that nothing with an electron actually passed colse to him, which in a way is one of the ways they actually cought him.)”
就像珍妮特所写的,这可是件了不起的事,毕竟电子是物质的重要组成部分。但既然是在写无聊的物理博客,那我们就来认真考虑一下。假设本•拉登真的能让自己成功远离电子,那么他会更难被发现吗?
为了回答这个问题,我们先来复习一下基本物理知识。如果本拉登体内完全没有电子,那么他就会带有大量的正电荷,身上的每个质子带有相当于一个电子的电量。这些正电荷会吸引周围带有负电的物质,并排斥带有正电的物质。这种极化现象会让附近物体变成电偶极子,从而将物体吸引到他身上。这也是把气球在头发上蹭一下,就能粘到天花板上的原因。蹭的时候电子在两个物体之间传递,而带电的气球让天花板的原子和分子极化,产生将气球吸在天花板上的力。
根据这些原理,没有电子的本•拉登究竟会对周围物体产生多大的力呢?
为了方便计算,我们假设本•拉登的质量是100千克。这个数太大了,但只会造成一两个系数的差别,问题不大。当他去除体内所有电子后,身上会带多少正电呢?
人体大部分是由水组成的,所以我们可以简化一下,来看看100千克水里有多少分子。水分子中含有一个原子量为16的氧原子和两个原子量为1的氢原子。一个原子质量单位是1.7x10-27千克,因此不含电子的本•拉登大约含有3.3x1027个不含电子的水分子。每个分子含有十个质子(八个来自氧原子,另外两个来自两个氢原子),总电量是5.3x109库伦。
所以,这些正电会对周围物体(比如院子里的一个海军陆战队员)产生多大的力呢?我翻了翻大一的电磁学笔记,发现了这个计算带有电量q的物体与可极化微粒间作用力的公式:
作用力的大小由两物体中心间的距离(r)、物体的极化率(α),以及一堆常数决定。将我们之前得到的数据代入公式,再google一下水的极化率,就能算出1米外的物体受到的力是0.73牛顿。
“还不到1个牛顿,”你大概会这么觉得,“一个牛顿也就是100克那么重(比如一只苹果),不算什么吧。”
没错!但这只是一个水分子受到的力。为了估测总共受到的力有多大,我们还得将海军陆战队员体内所有水分子受的力加起来,而他体内水分子的数目与本•拉登差不多,也是3.3x1027个。也就是说,总共受到的力是2.4x1027牛顿,大约是地球与太阳之间引力的几十万倍。
当然,只有当本•拉登与海军陆战队员相距1米时才会有这么大的力,如果海军陆战队员能离他这么近,无论如何本•拉登也该完蛋了。但电场力会随着距离迅速减弱(以1/r5的系数),因此如果海军陆战队员离得远一点,他们就不会这么快发现。那么,搜寻人员离得多远时,电场力才会下降到几乎测不出来的1牛顿呢?
你可以把F=1代入上面的公式,计算出r的数值,大约是300000米。也就是说,只要300公里内没有人找他,本拉登就不用担心,当然除了周围一米的物质都被他吸引,飞速地狠狠砸向他。
所以,“远离电子”并不太适合国际逃犯,“远离电子设备”可能是个更好的主意,当然也不是万无一失……
博主介绍: Chad Orzel是纽约Union College in Schenectady学校,天文和物理学院的一名讲师,曾获得马里兰大学物理学博士学位。坚实的物理根基使他善于发现生活中的点滴小事儿,并能够将小事儿在脑中YY壮大,因此,有了其看问题的独特视角。学科间的相互联系似乎也是Chad的强项,尤其能够做到将物理和政治、文化等领域彪悍地结合起来,从这些杂交属性中获得无限快乐。
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