Väikeste objektide mõõtkava

Mesilastest rakkude, viiruste ja aatomiteni -- väga väikestest mõõtudest aru saamine

Ma tahaksin siin videos uurida, mis juhtub,

kui minna eriti väikestesse mőőtkavadesse.

Ja enne, kui me selle pealegi hakkame mőtlema,

tahaksin ma nendest ühikutest ülevaate anda.

Seega, meeter on meile kőigile tuttav.

Keskmine täiskasvanud mees on natuke alla kahe meetri pikk.

Kui jagada meeter 1000 ühikuks, saab ühe millimeetri.

Ja ma arvan, et me teame, missugune on üks millimeeter.

Kui olete kunagi ühemeetrist joonlauda vaadanud,

on see seal väikseim mőőtühik,

seega on seda juba päris raske vaadata.

Nüüd, kui jagada iga millimeeter 1000 osaks,

saab mikromeetri.

Teine viis, kuidas mikromeetrit vőtta, on,

et see on üks miljondik meetrit.

See on seega teatud määral väljaspool meile tajutavat.

Kui vőtta iga mikromeeter ning jagada nad 1000 osaks,

saab nanomeetri.

Nüüd oleme ühel miljardikul meetrist.

Kui jagada see omakorda 1000-ga, saab pikomeetri.

Seega pikomeeter on 1000 miljardikku meetrit

vői saaks ka öelda, et üks triljondik meetrit.

Jagage üks pikomeeter 1000-ga

ja saate femtomeetri.

Seega on need kujuteldamatult väikesed asjad.

Nüüd, kui te olete ühikutega tuttavad,

vaatame, missuguseid asju vőime leida

nendes erinevates suurusjärkudes ja ma alustaksin siit.

Ma olen need siia vasakule ka kirjutanud,

ent pilte vaadates on see muljetavaldavam.

Me alustame siit mesilasega.

Selles suurusjärgus ma valisin suvaliselt millegi.

On veel rohkem, peaaegu lőpmatult asju,

mida ma oleks saanud sellest suurusjärgust valida.

Aga keskmine mesilane on umbes kaks sentimeetrit pikk.

See mesilane siin.

See on ligikaudu üks sajandik

keskmise täiskasvanud inimese pikkusest.

Jällegi, mesilane pole väga pőnev,

kuigi on huvitav näha teda niimoodi suurendatuna.

Ent me suudame mesilasega suhestuda.

Me oleme kőik mesilasi näinud.

Nüüd tahaksin ma sisse suumida

vői vaadata midagi, mis on mesilasest 50 korda väiksem.

Seega kui ma näitaks, kui suur see on mesilasega vőrreldes,

näeks see välja umbes selline.

Ma teen seda väga umbkaudselt.

Ja see on tolmulest.

Need on mőlemad pildid tolmulestadest.

Tolmulestad näevad välja nagu kummalised olendid,

aga hämmastav on see, et neid on igal pool.

Neid on kőikjal me ümber.

Ilmselt on teil naha peal vői kus iganes hetkel palju tolmulestasid,

mis on üsna kummastav mőte,

ent me räägime siin mőőtkavast ja keskmine tolmulest -

me rääkisime enne sentimeetritest,

nüüd räägime millimeetritest -

keskmine tolmulest on vähem kui pool millimeetrit.

Vői kui rääkida mikromeetritest,

on ta umbes 400 mikromeetrit pikk.

See pikkus siin on umbes 400 mikromeetrit,

seega umbes 1/50 - pidage meeles, see hiiglaslik asi,

mida ma siin näitan, on mesilane.

Ta on umbes 1/50 mesilase pikkusest.

Vői kui väljendada seda selliste sőnadega,

millega te olete ilmselt tuttavad -

see on suurendatud pilt inimese juuksekarvadest.

Te vőite öelda, et sel inimesel on jubedad juuksed, aga ei.

Kui te vaataksite oma juuksekarvu elektronmikroskoobiga,

oleksite te őnnelikud, kui need näeksid nii head välja.

Ma olen näinud pilte, kus juuksed on rohkem kahjustatud.

See juuksekarv on ilmselt sile ja siidine.

Aga inimese juuksekarva läbimőőt -

see on üldiselt vőttes, sőltub, kelle juustest rääkida -

inimese juuksekarva läbimőőt on umbes 100 -

te ei näe seda, kui ma selle värviga kirjutan...

Selle läbimőőt on umbes 100 mikromeetrit.

Seega on see 1/4 tolmulesta pikkusest.

Vői kui ma joonistaks juuksekarva selle mesilase suhtes,

näeks see välja umbes selline.

See oleks umbes... Ma joonistan terve selle juuksekarva,

seega selle laius oleks umbes siin joonistatud karva laius.

Pidage meeles, me vaatame siin mesilast.

See näeb välja nagu mingisugune hiiglane,

aga see on mesilane.

Nüüd suumime veel rohkem sisse.

Me alustasime mesilasest,

suurendasime 50 korda, et jőuda tolmulestani,

seejärel veel 4 korda, et saada inimese juuksekarva laius.

Me oleme nüüd mikromeetrivahemikus.

Kui me suurendame veel umbes 10 korda,

jőuame rakkude mőőtkavani.

Ja see siin on punane vererakk

ja ma arvan, et siin on valge vererakk.

Umbes 6 kuni 8 mikromeetrit.

Seega jällegi, kui ma joonistaksin ühe raku

inimese juuksekarva suhtes, näeks see välja umbes selline.

Miski, mis on umbes samas mőőtkavas

ja millega me saame veel üsnagi suhestuda,

on ämblikuniidi paksus.

See on umbes 3 kuni 8 mikromeetrit.

Seega kui ma joonistaks natuke ämblikuniiti samale pildile,

näeks see välja umbes selline.

See on tegelik pilt ämblikuniidist.

Seega see on miski, mida me suudame veel tajuda.

Ämblikuniidi otsa saab kőndida, seda saab puudutada,

seda saab näha, kui valgus peegeldub sellelt teatud viisil

vői kui sellel on natuke niiskust.

Aga see on umbkaudselt kőige peenem asi,

mida inimene suudab tajuda.

Ja see on mikromeetrite vahemikus.

Selles vahemikus on samuti mőned suuremad bakterid.

Bakterid vőivad olla - ja see on väga umbkaudne -

1 kuni 10 mikromeetrit.

Seega üldiselt on nad väiksemad kui rakud.

Enamik baktereid on väiksemad kui enamik rakke.

Ja et välja nuputada, kus me oma mőőtkavaga oleme,

mul on see siin.

Me alustasime - ma sooviks seda

muudkui meelde tuletada - inimestest.

Kui jagada 100-ga, saab mesilase suuruse.

Iga kriips siin on 10-ga jagamine.

Seega see on 10-ga jagamine.

Kui jagada jälle 10-ga, on kokku jagatud 100-ga.

Kui jagada jälle 10-ga, saab millimeetri.

Siis on kokku jagatud 1000-ga.

Kui jagada jälle 10-ga, siis oleme kümnendikes millimeetrites,

mis on umbes inimese juuksekarva paksus.

Kui jagada jälle 10-ga, jőuate kümnete mikromeetriteni.

Jälle 10-ga, jőuate mikromeetrite vahemikku.

Seega nüüd räägime inimese juustest - ei,

nendest rääkisime enne siin.

Me räägime rakkudest.

Me räägime bakteritest.

Nüüd hakkavad asjad minema väga veidraks.

Nüüd hakkavad nad minema väga-väga-väga veidraks.

Need olid mikromeetri vahemikus.

Nüüd jőuame me sadade nanomeetrite vahemikku.

Ja et asjadest aru saada -

pidage meeles, üks nanomeeter on tuhandik mikromeetrit,

teisisőnu 100 nanomeetrit oleks kümnendik mikromeetrit.

Ja see pilt siin, see hiigelsuure planeedi vői

asteroidi moodi välja nägev asi, see on valge vererakk.

See hiiglaslik sinine asi siin pildil.

Ja kui ma suumiks välja, see vőiks välja näha umbes

nagu see siin.

Aga mis on selle pildi puhul mitmel pőhjusel huvitav, on,

et need väikesed rohelised asjad,

mis ilmuvad välja pärast paljunemist,

ilmuvad välja selle valge vereraku pinnalt.

Ja need asjad siin, need on AIDS-i viirused.

Seega kui me suurendame umbes 100 kuni 1000 korda

raku suurusest alates, jőuame viiruse suuruseni.

Ja kőik geneetiline materjal, mis on vajalik

selle viiruse kopeerimiseks, on nende väikeste kapsiidide sees.

See on kőigi nende pisikeste roheliste mahutite sees.

Seega nüüd, minnes tagasi mőőtkava juurde,

me oleme viiruse suurusjärgus.

Seega me oleme sadade nanomeetrite vahemikus.

Kui me jagame selle 10-ga ja siis veel 10-ga,

jőuame nanomeetrite vahemikku.

Ja just nanomeetrite vahemikus on

DNA-molekuli kaksikheeliksi laius.

Ja see siin on, kui sisse suumida,

ja see on ilmselgelt kunstniku ettekujutus sellest.

See pole pilt DNA-molekulist, kui nii öelda.

Aga selle kaksikheeliksi laius on umbes 2 nanomeetrit.

Vői teistmoodi sellest mőeldes,

umbes 1/60 ühe viirusekapsiidi läbimőődust,

mida see peakski olema,

sest see peab mahtuma kokkupakitult ühe viirusekapsiidi sisse.

Ja see on tegelikult kőigest DNA laius.

See on palju-palju-palju-palju pikem.

Ja me vőime sellest tulevastes videotes rääkida.

Seega jällegi oleme me väga-väga väikeses mőőtkavas.

Kui tahta sellest mőelda meetermőődustikus,

on see kaks miljardikku meetrit.

Te saaksite panna neid 500 miljonit tükki üksteise kőrvale,

et saada üks meeter.

Vői te saaksite sellest mőelda niiviisi,

et see on kaks miljondikku millimeetrit.

Seega jällegi, üliväike.

Te saaksite panna neid külg külje kőrvale, üks DNA ja teine DNA,

ja kui nad puutuksid üksteist, saaksite panna 500 000 tükki

üksteise kőrvale ühes millimeetris.

Seega see on üliväike.

Ja nüüd ma tutvustan teile ühikut,

mis ei ole tavapärases meetermőődustikus.

Ja see on ongström.

10 ongströmi vőrdub ühe nanomeetriga.

Seega selle DNA kaksikheeliksi laius oleks

kaks nanomeetrit vői 20 ongströmi.

Nüüd, kui me jagaksime taas 10-ga,

saaksime millegi, mis on 2 ongströmi vői 0,2 nanomeetrit lai,

ja see on veemolekul.

Vőib-olla oleksin pidanud punase asemel

sinist vői midagi muud kasutama.

Aga see siin on hapnik

ning see on seotud kahe vesinikuga siin.

See on väljaspool seda, mida me suudame tajuda

vői isegi ette kujutada.

Mul on raskusi ette kujutamisega,

kui väikeseid asju me praegu käsitleme.

Pidage meeles, me käsitleme praegu 1/5 miljardiku meetriga

vői 1/5 miljondiku millimeetriga.

Miski, mida ma ei suuda isegi hoomata.

Aga nüüd lähme veel väiksemate asjade juurde.

Kui me suurendaksime ühte neist vesinikuaatomitest -

ja nüüd hakkab see minema üsna abstraktseks,

ja me hakkame tegelema kvantfüüsika valdkonnaga.

Ja on raske eristada, kust üks asi lőpeb ja teine algab.

Ja mis on tőeline?

Ja mis ei ole tőeline?

Ja kogu see jaburus.

Aga kui me annaks endast parima, et sisse suumida

ja seada vesinikuaatomile mingisugused piirid,

sest elektronid saavad aatomis vabalt liikuda,

ent kui me seaks piirid sinna, kus on kőige tőenäolisemalt elektrone,

siis vesinikuaatomi läbimőőt on umbes 1 ongström.

Mis klapib ka selle diagrammiga.

See on umbes pool veemolekuli läbimőődust.

Mis on pöörane, on esiteks see,

et see aatom on üliväike.

Miski, mida me ei suuda -

see on kümme miljardikku meetrit

vői kümme miljondikku millimeetrit -

seega see on miski, mida me ei suuda tőesti hoomata.

Aga sellest veel pöörasem on, et see on enamjaolt tühjus.

Me oleme jőudnud nii väikesesse mőőtkavasse,

me üritame jőuda nende pőhiühikuteni

ja see asi siin on enamjaolt tühjus.

Ja seda seetőttu, et kui vaadata elektroni,

ja kui me ütleme siin 'raadius',

on siin väga raske eristada, kus see algab vői lőpeb.

Ja peab veel arvestama laengutega

ning me ei mőtle praegu üldse kvantteooria ega kőige sellise peale.

Elektroni raadius on 3 korda 10 astmel -1/5 ongströmi.

Ja vesiniku tuum, mis on tegelikult kőigest üks prooton,

on raadiusega umbes - pole vaja selle numbri pärast siin muretseda,

peamine mőte on, et see on samas suurusjärgus -

see on umbes 1/10000 ongströmi.

Ja et saada ettekujutus sellest -

kui terve aatomi läbimőőt on umbes üks ongström -

kui kujutada ette aatomi mőőtmeid

ja kui palju tühjust selles on,

kui tahta mőelda, mis tühjus üldse on.

Kujutage ette, et aatomituum on klaaskuul

jalgpallistaadioni keskel,

kuppelkatusega jalgpallistaadioni keskel.

Ja kujutage, et elektron on mesilane

suvaliselt kogu selles ruumis ringi lendamas.

Ja ilmselgelt on see kvantmesilane,

seega saab see suunduda ühest kohast teise

ja pole lihtne ennustada, kuhu see järgmisena läheb,

ja kőik muu selline.

Aga see annab ettekujutuse elektroni ja prootoni suurusest

aatomi kui terviku suhtes.

Veel pöörasem, see annab aimu, kui tühjad aatomid

ja tegelikult kogu mateeria on.