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:

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?

Подписаться на новости сайта:

Мой канал в Telegram - самый быстрый способ доступа к новостям!

Ваша оценка? УжасноПлохоНормальноХорошоОтлично (8 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Поделиться ссылкой: