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分子的稳定性有赖于温度

时间:2022-09-26 百科知识 版权反馈
【摘要】:原子系统在它的初始阶段一般是最低能级的,于是物理学家们便把这种状态下的原子系统称为绝对零度分子。最简单的能量供给方式就是直接“加热”分子——让它直接处于一个高温的环境下,让周边的原子、分子不断地猛烈冲击它。由于热运动存在强烈的不规则性,因此,不会出现一个明确的、即时产生跃进的明显温度界限。然而,有一点非常奇怪,W:kT的比值有相当小的变化,但是却会严重影响期待时间的长短。

下面我们考察一个生物学中最有兴趣的问题——不同温度下的分子稳定性。原子系统在它的初始阶段一般是最低能级的,于是物理学家们便把这种状态下的原子系统称为绝对零度分子。如果想要把这种最低能级的状态提高到相邻的较高状态,就需要外界提供一定的动力或能量了。最简单的能量供给方式就是直接“加热”分子——让它直接处于一个高温的环境下,让周边的原子、分子不断地猛烈冲击它。由于热运动存在强烈的不规则性,因此,不会出现一个明确的、即时产生跃进的明显温度界限。换句话说,除了绝对零度外,在任何温度下都有可能出现跃进的机会;并且这种机会随着“加热”温度的增加而增加。找出发生“跃进”必须等待的平均时间——“期待时间”,是把握这种机会的最好方式。

根据M.波拉尼和E.维格纳的研究26,有两种能量决定“期待时间”,一种是在温度下的热运动强度特性的量(称为特征能量kT,用T表示绝对温度),另一种是在“跃进”时所需要的能量差额(用W来表示)27。我们可以断定,实现“跃进”的机会越小,期待时间就会越长,而“跃进”量本身同平均热能的比值也就越高,即W:kT的比值也就越大。然而,有一点非常奇怪,W:kT的比值有相当小的变化,但是却会严重影响期待时间的长短。例如(按照德尔勃吕克的例子),W是kT的30倍,期待时间有可能缩短到1/10秒;但当W是kT的50倍时,期待时间反而会延长到16个月;而当W是kT的60倍时,期待时间将会增加到3万年!

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