Chemie in zwei räumlichen Dimensionen?

Ich weiß, dass jemand gefragt hat, wie Chemie in vier Dimensionen wäre, aber ich habe mich gefragt, wie wäre Chemie in zwei Dimensionen? Soweit ich weiß, wären Teilchen in zwei Dimensionen Anyons, anstatt entweder Fermionen oder Bosonen zu sein . Anyone können nur in zwei räumlichen Dimensionen existieren und müssen im Gegensatz zu Fermionen und Bosonen keinen halb- oder ganzzahligen Spin haben. Hätte die Existenz von Anyons in zwei räumlichen Dimensionen einen Einfluss auf die Chemie und ob es Chemikalien in zwei räumlichen Dimensionen geben würde?

Alle sind Quasiteilchen, keine tatsächlichen Teilchen. Und Fermionen und Bosonen können in zwei Dimensionen existieren – was lässt Sie glauben, dass sie es nicht könnten?
Nun, Subpartikel, die so klein wie Elektronen sind, gelten als kugelförmig (3D). Ich schätze, du musst sie irgendwie platt machen?
@Mikey Sie werden in der modernen Quanten- / Teilchenphysik als punktförmige Teilchen behandelt. Die Idee eines klassischen Elektronenradius ist veraltet und ungenau, also gibt es hier kein Problem.
@HDE 226868: Anyons sind Quasiteilchen, weil der wahre Raum dreidimensional ist. Wenn es zweidimensional wäre, könnten echte Anyons existieren. Allerdings können Fermionen und Bosonen auch in zwei Dimensionen existieren.
Was macht....? Logischer Fehler von Contropositiv. Die erwähnten Quasiteilchen existieren in 2 Dimensionen, andere Arten von Teilchen also nicht.
Wenn Sie die Topologie der Raumzeit ändern und sich fragen, was passieren könnte, müssen Sie der Frage möglicherweise eine Liste von Dingen hinzufügen, von denen Sie glauben, dass sie sich nicht ändern werden. Welche Teile der Quantenmechanik möchten Sie zum Beispiel behalten ?

Antworten (4)

Sie können komplexe Organismen bauen

Leptonen (Elektronen, Myonen usw.) sind Punktteilchen und ich denke, dass Quarks auch sicher als Punkte im Raum betrachtet werden können. Ich denke, es ist sicher zu bedenken, dass sie in 2D existieren können. Folglich sind Sie immer noch in der Lage, eine komplizierte Chemie zu erreichen, da Sie flache Atome und mit ihnen flache Moleküle und dann flache Proteine ​​​​bauen und Ihren Proteinen einige komplexe Verhaltensweisen verleihen können, wie z. Das Entfernen einer Dimension macht die Mechanik nicht unmöglich.

Ich denke nicht, dass Sie sich um flache Umlaufbahnen kümmern sollten

Teilchen gehorchen nicht unserem gesunden Sinn für "Ort", der bloße Begriff der Umlaufbahn ist in der Quantenmechanik irrelevant . Im Grunde sind sie irgendwo und dann woanders, sie bewegen sich nicht von einem Ort zum anderen, sie ändern nur irgendwie ihren Ort in der Raumzeit entsprechend der Wahrscheinlichkeit, dort oder dort zu sein. Es gibt uns den sehr berühmten "Tunneleffekt", bei dem Elektronen sich durch undurchdringliche Wände "bewegen" können. Das einzige, was noch gelten sollte, ist das Pauli-Ausschlussprinzip und die Fundamentalkräfte.

Die Flachheit oder 2D-Natur beeinflusst die Arten von Wellen, die möglich sind. Die stehende Welle ist also kein Kreis, aber das Orbital ist , so wie unsere s-Orbitale Kugeln sind.
Das stimmt, ich bin kein Spezialist für Wellenfunktionen. Ich wollte nur die Tatsache klarstellen, dass der Begriff der Umlaufbahnen in der Quantenphysik und in der "realen" Welt sehr unterschiedlich ist. Außerdem denke ich, dass es zu weit gefasst ist, sich mit der Funktionsweise von 2D zu befassen, und eine ganze Reihe von Fragen verdient.
Fwiw, ich habe eine Geschichte in Arbeit, die in einem Flachland spielt. Es ist eigentlich seit 2008 "in Arbeit".
„Leptonen (Elektronen, Myonen usw.) sind Punktteilchen, und ich denke, Quarks können sicher auch als Punkte im Raum betrachtet werden. Ich denke, es ist sicher zu bedenken, dass sie in 2D existieren können.“ -- das ist nicht wirklich relevant, im "echten" 2D-Universum ist das 2-Volumen oder der Bereich entscheidend. (3-)Volumen ist per Definition Null.
Was ist der Sinn deines Kommentars? @RadovanGarabik
@Ephasme Diese "Ebenheit" von Elementarteilchen in 3D hat nichts mit ihrer möglichen Existenz im 2D-Universum zu tun.

Obwohl Antworten gegeben wurden, halte ich es für sehr wichtig, darauf hinzuweisen, dass nicht die gesamte Chemie möglich wäre und die Bildung von Proteinen unmöglich wäre.

Atome binden auf der Grundlage elektrischer Kräfte, und die Struktur und Stabilität bekannter Moleküle hängt stark von 3 Dimensionen ab. Beispielsweise sind Kohlenwasserstoffe Ketten, die 3 Dimensionen erfordern. Die Wasserstoffatome bilden Ringe um die Kohlenstoffatome, die entlang einer anderen Dimension miteinander verkettet sind.

Im zweidimensionalen Raum existiert die Mechanik für diese Struktur nicht. Die Bindungen zwischen den Atomen würden es nicht unterstützen, die Kohlenstoffe weiter auseinander zu "bewegen", um Platz für mehr Wasserstoff zu schaffen (das würde die Bindung brechen) oder die Wasserstoffatome zusammen in eine einzige Ebene zu zwingen, was sie instabil machen würde (sie würden sich abstoßen). da die Valenz von Kohlenstoff die Bindung mit dem Elektron aufrechterhält, stoßen sich die exponierten Protonen ab). Sie können die Struktur nicht einfach "abflachen" und erwarten, dass sie stabil bleibt, insbesondere bei komplexeren Molekülen wie Proteinen.

Obwohl grundlegende Moleküle existieren können, und sogar komplexe, würden sie wahrscheinlich nichts ähneln, was wir im dreidimensionalen Raum erleben. Dies ermöglicht jedoch etwas Kreativität beim Schreiben, da Sie begründen können, wann die Regeln des dreidimensionalen Raums "tun" oder "nicht" gelten, wenn Sie möchten.

Laut dieser Physik-Stackexchange-Antwort funktioniert QCD in 2D ziemlich gleich, also hurra! Sie erhalten stabile Atomkerne!

Die niedrigere Dimensionalität bedeutet jedoch, dass Nukleonen weniger Platz (sowohl tatsächliches physikalisches "Volumen" als auch Zustandsraum) zum Packen in Energiehüllen zur Verfügung steht, sodass Sie weniger stabile Kerne haben - das Periodensystem ist unten abgeschnitten. Darüber hinaus bedeutet die Verringerung des Platzes für Elektronen, dass Sie Orbitale schneller auffüllen und das Periodensystem horizontal gestaucht wird.

Glücklicherweise verwendet das Leben jedoch den größten Teil unseres Periodensystems nicht sehr viel, sodass wahrscheinlich noch viel strukturelle Komplexität für Ihr 2D-Leben übrig bleibt.

Die Einführung von Anyonic-Elektronen macht seltsame Dinge. Sie können sich nicht länger auf die Fermi-Statistik verlassen, um die Struktur der Energiehülle zu definieren. Sie würden wahrscheinlich deutlich mehr Variationen in den chemischen Eigenschaften Ihres begrenzten Satzes stabiler Elemente erhalten ... aber sie wären viel schwieriger vorherzusagen, und das Periodensystem wäre nicht mehr besonders periodisch.

Sie haben auch das Problem, dass elektrische 2D-Felder nur proportional abfallen 1 r , was bedeutet, dass isolierte Ladungen keine Fluchtgeschwindigkeit haben und es unmöglich ist, ein isoliertes Atom vollständig zu ionisieren. Gut, dass sich entgegengesetzte Ladungen neutralisieren! Dies hat einige lustige Konsequenzen, da 2D-Atome beliebig hochenergetische Photonen absorbieren können; Während es Energiebandlücken geben kann, die eine Transparenz für einige niedrigere Energien ermöglichen, sollte alle Materie für hochenergetisches Licht undurchsichtig werden. Das macht die UV-Abschirmung durch eine Planetenatmosphäre bequem einfach, wenn Sie möchten, dass diese Chemie Lebensformen unterstützt.

Ich verstehe nicht viel Chemie, aber wenn man davon ausgeht, dass Atome in zwei Dimensionen existieren können, dh Elektronen kreisen flach, dann kann man sicherlich Moleküle herstellen. Das Problem ist natürlich, dass alle Nicht-2D-Verbindungen in molekularen Strukturen unmöglich sind, was eine Menge Einschränkungen darstellt.

Chemie in zwei räumlichen Dimensionen?
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