Если убрать пустоту

Если убрать пустоту внутри атомов, то все человечество, все живущие 7 млрд. можно уместить в один кусочек рафинада. Саша опубликовала у себя в инстаграмме отрывок из одной нашей вечерней беседы, так как у людей появились вопросы, сегодня попробую на них ответить. Начнем с видео:

https://www.instagram.com/p/BQ8JBxKl8KG/?taken-by=soboleva.alexandra

Можно представить атом, как воздушный шарик с горошинкой  в центре. Если выпустить весь воздух, то объем шарика существенно уменьшится, а значит уменьшится и объем тела, которое состоит из таких шариков-атомов. Предлагаю теперь разобраться во всем этом более подробно.

Сразу хочу предупредить, что я говорил о мысленном и весьма условном эксперименте. С точки зрения серьезной физики все не так просто и не так очевидно, и вообще, что там творится на  уровне микромира ученые еще окончательно не договорились, то ли струны трепещутся, то ли гномики с кирками купаются в квантовой пене. Но для нашего мысленного эксперимента это не помеха.

Итак, нас в школе на уроках физики учили, что все химические вещества состоят из молекул, а те, в свою очередь, из атомов.  К примеру молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, всем нам хорошо известное Н2О. Из молекул и атомов состоит  и человек, представляющий из себя достаточно сложную химическую систему.

Атом состоит из ядра и электронов, которые вращаются вокруг ядра. Обычно такое представление называют планетарной моделью, по аналогии с нашей солнечной системой. Есть ядро - типа Солнца, и есть электроны - это "планеты", которые крутятся вокруг Солнца по своим орбитам.  Модель очень упрощенная, но  удобная для понимания и дальнейших мыслительных экспериментов. На самом деле сейчас считается, что электроны не крутятся по орбитам, а размазаны по орбиталям, причем последние могут иметь совершенно отличные от круга или сферы формы.

Условная модель атома. Настоящий масштаб совершенно другой. В центре ядро, вокруг которого крутятся электроны со значком "-".

Если у нас есть ядро-Солнце и электроны-планеты, то можно рассчитать диаметр ядра и радиус орбиты, на которой летает электрон. Все расчеты весьма приблизительные, так из справочника  радиус ядра атома водорода 5*10(-16)м., а радиус атома водорода 5,3*10(−11)м.  Не смотрите на цифры, это не так важно, обратите внимание на разницу в порядках (-16 и -11), она составляет 5 нулей, т.е. внешний радиус  атома в 100 000 раз (!!!) больше, чем радиус его внутреннего ядра.

Представим, что радиус ядра 60 метров. Тогда радиус атома будет равен .... радиусу Земли. Все остальное между ядром и  электронами - пустота. Или еще сравнение - если радиус ядра атома взять как футбольный мяч (11 см), то электрон найдется на расстоянии 11*100 000=1 100 000 см= 11 000 метров = 11 км. от ядра!

Получается, что атом внутри практически "пустой".  Давайте сделаем мысленное усилие и уберем всю эту пустоту, насколько тогда сократится объем атома? Как известно из уроков геометрии, длина окружности пропорциональна радиусу, площадь - квадрату радиуса, объем - кубу от радиуса.

Если радиус отличается в 100 000 раз, тогда объем всего атома будет больше объема его маленького ядра в 1 000 000 000 000 000 раз. (сто тысяч на три раза) или 1Е15 (единица и 15 нулей)

Количество людей на планете 7 300 000 000 человек. Для простоты возьмем, что человек состоит из воды, и, в среднем, весит 70 кг, т.е. его объем 70 литров, или 0, 07 м3. тогда объем всех людей на планете - 511 000 000 м3

Разделим объем людей на 1Е15 (во столько раз уменьшится объем  атома) получим:

0,000 0005 м3 - объем всех людей без пустоты в атомах
0,000 0010 м3 - объем кубика рафинада 1 см3

Действительно все человечество можно затолкать в кубик рафинада, если убрать из атомов "пустоту".

Еще раз повторюсь, что данный эксперимент очень условный, но при этом, как пишут в анонсах к кинофильмам, основан на реальных событиях. "Пустота" внутри атома позволяет, например, 100 000 000 000 000 нейтрино  каждую секунду  совершенно незаметно пролетать сквозь наши тела.

Конечно, в реальности "прижать" электрон  к ядру не получится (например потому что он волна, или потому что  квантовая механика запрещает), поэтому атом так и останется практически  "пустым", как и мы с вами, как и все, что нас окружает.

Беда лишь в том, что никто не знает по настоящему, что такое "пустота". 

Друзья, кто дружит с математикой, перепроверьте, нигде не ошибся в расчетах?

Смотри также разделы: Полезное Тэги: #.
УжасноПлохоНормальноХорошоОтлично (8 оценок, среднее: 5,00 из 5)

Отправить ответ

13 Комментарий на "Если убрать пустоту"

avatar
Мирхат
Гость
Мирхат

Поскольку мы не знаем, что есть пустота, проблематично говорить про то, что ее «убрать»..вполне возможно, что оная как раз является основой ткани бытия, а т.н.элементарные частицы (и атомы с молекулами, построенные из них) — суть «рисунок на этом полотне «пустоты»..Я намеренно использую метафору, поскольку считаю, что в подобного рода рассуждениях они обычно играют ключевую роль — так уж устроены человеческие мозги, что без шнурков и картофелин нам сложно представить сущее))

Константин
Гость
Константин

Там не пустота, там квантовые флуктуации. И именно они «не дают» сколлапсировать всему сущему в кварк-глюонную плазму. Об этом хорошо Линде рассуждал, да и Грин тот же.

Мирхат
Гость
Мирхат

я, собственно, про закономерности такой самой субъективной штуки на свете, как человеческое восприятие..Ну вот, например — представление о том, что можно (пусть и мысленно) «убрать пустоту», или «сжать орбитали», или собрать атомы в кучу..Восприятие организуется в том числе про принципу «фигура-фон» («сущность-несущественное»), при этом мы привыкаем видеть в «а-томах» неделимую сущность, а когда «а-том» оказывается не таким уж «а-томным», мы ищем сущность в более «элементарных» частицах..При этом «пустота» как бы создает «несущественный» фон для этих кирпичиков Мироздания. Но ведь может быть и по-другому? Ведь странно рассуждать о том, чтобы в картине убрать тени и свет, а в тексте стихов — пробелы?
//для поддержания разговора..))

Константин
Гость
Константин

Владимир, эээ, нет! Польза безусловная. это вопрос жажды познания! Я вот, глупый, верю Богу, а потому мне в принципе несложно представить полное _ничто_, однако физики надо мною скорее всего поржут от души.

Константин
Гость
Константин

Я не спорю про пользу в целом. Оно вообще мало от чего польза есть. Но Владимир, это ж какой кайф понимать, что ты что-то понимаешь! )))

Мирхат
Гость
Мирхат

..как -то по юности определил, что все что «хорошо» — делится на два вида: «хорошо сегодня» (удовольствие) и «хорошо завтра» (польза)..Отложенное удовольствие при этом не всегда бывает очевидным (например — наличие здоровья вроде как само собой разумеющееся, самоочевидное, не требующее — и потому не всегда определяемое как специальное «удовольствие»)…

wpDiscuz