Какого размера атомы? Спойлер: очень маленького.

Атомы очень странные. Понять, насколько они странные, практически невозможно — как можно описать что-то, настолько далёкое от человеческого опыта? Но из них ведь состоит всё, что только есть, так что давайте всё-таки попробуем.

Здесь вы можете МУЗЫКУ из этого видео:

https://soundcloud.com/epicmountain/atoms-original-music-kurzgesagt-science-videos

https://epicmountainmusic.bandcamp.com/track/atoms

http://epic-mountain.com

Короткие видео, объясняющие разные вещи. Например, эволюцию, время, пространство или наше существование в этой странной Вселенной.
Мы — команда дизайнеров, журналистов и музыкантов, которые хотят помочь вам увидеть красоту науки. Потому что наука очень красивая.

Посетите наш веб-сайт, Twitter, Facebook, Patreon или Behance, чтобы поболтать с нами!

http://kurzgesagt.org
https://www.facebook.com/Kurzgesagt
https://twitter.com/Kurz_Gesagt
http://www.patreon.com/Kurzgesagt
http://www.behance.net/Kurzgesagt

Какого размера атомы? Спойлер: очень маленького

СПАСИБО ЭТИМ ЗАМЕЧАТЕЛЬНЫМ ЛЮДЯМ ЗА ПОДДЕРЖКУ:

Stephen Bassett, Paul Kuhns, Opal Hartbower, Andrzej Rejman, Andrew Jagasothy, Russell Common, jordan gardner, Jan Berdel, Scott Zell, David Walsh, AgentK, Mehmet Sevil, Carly Tawse, [ K A I ] = 石 , Jonathan, Christopher Lang, Chris Kitching, Jeff Le, Devir Islas, Francesca Monteiro, Duncan Cheong, Derek, Juan Manuel Corredor, Patrick Eyrich, J.J., Chris Linardos, Tony Morley, Jónatan Nilsson, Gaëtan Duvaux, Caroline Andrewes, Tom Alexander Kutil, Alex Kaplan, Vincent, Okan, KokLiang Lim, trefmanic, Dean Herbert, Adam Smith, David Garcia Quintas, Alexander Gavin Zodda, Sara Shah, Kimberly Powell, Eduardo Barbosa, Lasse Kurki, Jeroen Koerts, Michal, maarten ligtenberg, Ghitea Andrei Paul, Valantis Mavridis, Ozan, Ryan, Larry Bunyard, Malthe Agger, Josh Maleszewski, Sebastian Laiseca, Chase Gotlieb, Matthew Gill, Alexander Heavens, Kevin Yapaola, Adam Primaeros, Jan Schmid, Tim Carll, Javier de la Garza, Sieglinde Geisel, Rory Bennett, Randy Knapp, Jeff Churchill, Jonathan Velazquez Gore, Daniel, Pol Lutgen, Clayton Fussell, Daniel Gonzalez, Seona Tea, Stephen Joseph DCruz, Morten, Thomas Lee, Finn Edwards, Ernst van Wijk, David Taylor, Corbin Greene, Alan Feyaerts, Fabricio Godoy, Charles Kuang, Jesse MacLean, Maximilian Ritter, Yousif, Jesse Powell, Praveen Muthu, Bahjat, Wei Wong, Jon Davis, Mike Mintz, Jem Arnold, Steffen Weng, Igor Benicio de Mesquita, Greeny Liu, Tibor Schiemann, dante harper, Eli Fisker, Bünyamin Tetik, Joe Pond, Stephen Morse, Gustavo, Jørgen Smalås, Dario Wünsch, Matthew Macomber, Daniel McCouid-Carr, Theo Alves Monteiro, Tony Montuori, David Davenport-Firth, Hamad, Michael Ren, Andrew Connor, Peter Schuller, Brandy Alexander, Alexander Kosenkov, Pascal B., Eric, Scott Laing, Gizem Gürkan, George Chearswat, Brandon Liu, oscar gautama, Tim, Bruno Araújo, Carlos Bohorquez, Christian Lyster Blæsbjerg, Daniel OCL, David Harbinson, Lethargicpanda, Rikard Nyberg, Heemi Kutia, Florian Guitton, Jezariael Demos, Ajay Shekhar, Ryan Nai, Eugene Cham, Renaud Savignard, James, Ryan, Pranab Shenoy, somersault18:24, Ben Shackman, Terry Lipstein

Какого размера атомы? Спойлер: очень маленького.

Атомы — невероятно маленькие штуки.

Человеческий волос имеет толщину в
примерно 500 000 атомов углерода.

Посмотрите на свой кулак; он состоит из
триллионов и триллионов атомов.

Если бы каждый атом был размером в пару
сантиметров,

какого размера был бы ваш кулак?

Размером с Землю.
Всё ещё трудно представить?

Давайте попробуем по-другому.

Посмотрите на свой мизинец и представьте,

что он размером с комнату, в которой
вы сидите.

Заполните комнату рисом; каждое зёрнышко —
это одна клетка кончика вашего мизинца.

Увеличим одно зёрнышко; теперь одна клетка
имеет размер с вашу комнату.

Давайте снова заполним комнату рисом.
Это примерно размер белка́.

Теперь давайте заполним всё пространство
между зёрнышками мелким песком.

Примерно такой размер имеют атомы.

Из чего же сделаны атомы?

Давайте для простоты будем считать, будто
атомы выглядят вот так.

Атомы состоят из трёх элементарных частиц:
нейтронов, протонов и электронов.

Протоны и нейтроны образуют атомное ядро,

которое держится на сильном
взаимодействии —

одной из четырёх фундаментальных сил
во Вселенной.

Они состоят из кварков и скреплены
глюонами.

Никто не знает, какого размера кварки
на самом деле.

Мы думаем, что они могут буквально быть
геометрическими точками.

Представляйте, что они нуль-мерные.

Мы подозреваем, что кварки и электроны —

фундаментальные частицы материи
во Вселенной.

Электроны обращаются вокруг атомного ядра
со скоростью около 2 200 км/с,

что достаточно, чтобы облететь Землю за
чуть больше 18 секунд.

Как и кварки, электроны считаются
фундаментальными частицами.

99,999999999999%

объёма атома — пустое пространство.
Только не совсем пустое.

То, что мы считаем пустотой, на самом деле
заполнено квантовыми колебаниями —

полями с потенциальной энергией, спонтанно
образующимися и исчезающими.

Эти колебания напрямую влияют на
взаимодействие заряженных частиц.

Но об этом — в другом видео.

Сколько пространства занимают
ядро и электроны?

Если удалить всё межъядерное пространство
из Эмпайр-стейт-билдинга,

он будет размером с рисовое зёрнышко. А
все атомы людей уместятся в чайной ложке.

Существуют экстремальные объекты, где
такие состояния на самом деле встречаются.

В нейтронных звёздах атомные ядра
расположены так плотно,

что масса трёх Солнц умещается в объекте
размером в несколько километров.

Кстати, а как атомы выглядят?

Ну… примерно так.

Электроны одновременно похожи на
волновые функции и частицы:

можно посчитать, где электрон может
находиться в каждый момент времени.

Эти облака вероятностей — орбитали —
показывают, где электрон может быть

с вероятностью 95%.

Вероятность найти электрон стремится к
нулю по мере отдаления от ядра,

но она никогда не равна нулю, а значит,

теоретически, электрон может быть на
другой стороне Вселенной от атома.

Хорошо, постойте. Из этих странных
штуковин состоит вся материя Вселенной.

Для десятков известных элементов не нужны
десятки элементарных частиц, лишь три.

Возьмите один протон и один
электрон, и у вас получится водород.

Добавьте протон и нейтрон — у вас
получился гелий.

Добавьте ещё немного — углерод, ещё
немного — фтор, ещё больше — золото.

И так далее.

Все атомы элемента одинаковы:

например, все атомы водорода одинаковы,

водород в вашем теле — такой же, как
и внутри Солнца.

Вы запутались? А мы запутались.

При таких размерах не понятно ничего,

а мы даже не начинали говорить о квантовой
механике или зоопарке частиц,

что ещё страннее.

Наша модель атома менялась несколько
раз с её создания,

и современная модель, разумеется,
не станет последней.

Так что давайте поддержим учёных и
исследователей

и будем ждать следующей волны
ошеломляющей информации

об этом странном мире, представляющем
собой основу нашего существования.