Людина на 90% складається з порожнечі
З чого складається людина? Звичайно, він складається з молекул, атомів, протонів, нейтронів, електронів, кварків. Але ці об’єкти скомпоновані не впритул один до одного і між ними є якийсь простір. Давайте порахуємо, скільки відсотків від обсягу людини займають ці порожнечі.
Для спрощення будемо вважати, що всі атоми в людині є кульками. Тоді, якщо ми будемо викладати їх шар за шаром, ми можемо домогтися досить щільної, так званої гранецентрованих кубічних упаковки куль. В такому випадку кулі заповнюють трохи більше, ніж 74% простору, а інші майже 26% нічим не заповнені. Доведено, що це одна з найбільш щільних упаковок, тому навіть в теорії людина не може повністю складатися з речовини, і в ньому обов’язково є порожнеча.
Але швидше за все, в людині атоми не так щільно упаковані, а може бути, навіть перекриваються. Тому давайте порахуємо по-іншому. Ми досить точно знаємо хімічний склад людини: це кисень, вуглець, водень і т. Д. Знаючи це, ми можемо порахувати кількість атомів в тілі людини. І якщо ця кількість помножити на обсяг цих атомів, то тоді їх сумарний обсяг буде в 10 разів менше, ніж обсяг тіла людини. Виходить, що атоми заповнюють тільки 10% людини. Хіба ж не диво Подивіться, наприклад, на свої руки: 90% того, що ви бачите, нічим не заповнене.
Але тут виникає кілька питань. По-перше, як атоми можуть триматися разом і не розвалюватися, якщо між ними такі великі відстані? Звичайно, між ними немає ніяких паличок, як показують на картинках у підручнику хімії. Атоми дійсно висять в просторі і утримуються завдяки електростатичним силам тяжіння. Це почасти схоже на НеоКуб, в якому кульки утримуються магнітними силами. Тільки між атомами сила електрична.
І по-друге, чому ми не бачимо проміжки, раз ми настільки порожні? Справа в тому, що видиме світло – це електромагнітна хвиля, розміри якої набагато більше, ніж відстань між атомами. У такому випадку вона не проходить наскрізь, а відбивається. Але є електромагнітні хвилі з маленьким розміром – це рентген, гамма-промені, і ось такі хвилі можуть пронизувати людини наскрізь.
Але що відбувається всередині атомів? Може бути, там теж є порожнеча? Дійсно, атом складається з ядра, навколо якого обертаються електрони. І розмір ядра в тисячі разів менше, ніж розміри атомів. Якби воно було розміром з яблуко, то сам атом був би розміром зі стадіон. А електрони – вони легкі і маленькі, і, як порошинки, обертаються навколо ядра. І виходить, що атом здебільшого порожній.
Але і тут не так все просто. Електрон в атомі не можна представляти як кулька. Це квантовий об’єкт, місце розташування якого неможливо визначити. Тому, за сучасними уявленнями, електрон розпливається по атому і являє собою якесь електронне хмара (причому деколи найхимернішої форми), яке заповнює простір навколо ядра. Можна сказати, що ядро оточене хмарою ймовірності знайти там електрон. Так що можна вважати, що в атомі абсолютної порожнечі немає.
Залишилося розглянути лише ядро: що відбувається всередині нього? Ядро складається з протонів і нейтронів, а ось вони, в свою чергу, складаються з кварків. Незважаючи на те, що ці частинки дуже-дуже маленькі, між ними діє колосальна сила в 150 000 Ньютоновий. Це вага 15-тонного вантажу. Ні, ви тільки уявіть: на 1 протон можна повісити 15 тонн! Але найдивніше ось у чому. Якщо ми захочемо розірвати протон, візьмемося за два кварка і почнемо їх розтягувати, то сила тяжіння між ними буде тільки збільшуватися. Між кварками існує якась струна, яка в якийсь момент розривається, і з простору утворюються ще два кварка, які притягуються до тих, які у нас в руках. У підсумку в одній руці у нас залишиться протон, а в іншій руці буде мезон. Але як би ми не старалися, у нас не вийде зробити так, щоб в руці залишився тільки один кварк. Це явище називається конфайнмент. Воно означає, що кварки замкнені в своїх частках і їх взагалі ніяк неможливо розділити.
Стоп, а звідки ж беруться нові кварки? З вакууму, чи що? Так, дійсно, виявляється, вакуум наповнений віртуальними частинками, які то народжуються, то зникають. Це називається нульовими коливаннями вакууму. І ви тільки уявіть: виявляється, істинної порожнечі ніде немає. Все заповнене віртуальними частинками. Тобто виходить, що на 90% людина складається не з порожнечі, а з віртуальних частинок.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)