Защо изглеждаме твърди, след като 99.9999999% от тялото ни е празно пространство

"Вероятно понякога се чувствате доста солиден човек. Може би имате много приятели или важна работа, или наистина голям автомобил. Но трябва да се примирите с факта, че всички тези неща - вашите приятели, офисът, вашият наистина голям автомобил, вие самите и всичко в тази невероятна, огромна Вселена са почти изцяло, 99.9999999% празно пространство", разказва Али Съндърмиър (Ali Sundermier) на страницата на Business Insider.

Размерът на атома се регулира от средното местоположение на неговите електрони - колкото място има между ядрото и неопределената заради квантовата физика, външна обвивка на атома. Ядрата са около 100 000 пъти по-малки от атомите.

^{Снимка: Uwe Hermann}

Ако ядрото е с размер на фъстък, атомът ще има размера на бейзболен стадион. Ако махнем цялото празно пространство вътре в нашите атоми, може всеки да се побере в прашинка, а цялата човешка раса ще се вмести в обема на кубче захар.

Тогава откъде идва цялата наша маса? 

Отговорът е: Енергия!

Всички сме състоим от атоми, които са съставени от електрони, протони и неутрони. На още по-ниско ниво, тези протони и неутрони, които притежават по-голямата част от нашата маса, са от тройка елементарни частици, наречени кварки.

Но масата на тези кварки представлява само малък процент от масата на протоните и неутроните. А глуоните, които свързват тези кварки заедно, са съвсем без маса.

Много учени смятат, че почти цялата маса на телата ни идва от кинетичната енергия на кварките и енергията на свързване на глуоните.

Ако всички атоми във Вселената са почти изцяло празно пространство, тогава защо предметите изглеждат плътни?

Идеята на празните атоми, съставящи нашите тела, сгради и дървета, е малко объркваща.

Ако нашите атоми са най-вече пустота, защо не можем да преминаваме през стените като призраци в един призрачен свят? Защо автомобилите не пропадат на пътя към центъра на Земята? 

Сега трябва да преразгледаме какво имаме предвид под празно пространство - защото, както се оказва, пространство никога не е наистина празно. То всъщност е пълно с изобилие от разни неща, включително вълните на невидимите квантови полета.

Може да си представите празното пространство в един атом като електрически вентилатор с въртящи се остриета. Когато вентилаторът не се движи, може да се каже, че много от това, което е около вентилатора е празно пространство. Можете спокойно да си държите ръката в пространството между лопатките.

Но когато вентилаторът е включен, нещата се променят. Ако сте достатъчно глупав, за да си сложите ръката в това "празно пространство", ще усетите с болка колко е "празно" това пространство.

^{Анимация на математически модел на флуктуации на енергийната плътност на глуонен вакуум. Centre for the Subatomic Structure of Matter (CSSM) and Department of Physics, University of Adelaide, 5005 Australia}

Технически електроните са точкови източници, което означава, че нямат обем. Но те имат нещо, наречено вълнова функция, заемаща голяма част от атома. И тъй като квантовата механика е странна и объркваща, електронът се разстила някак си едновременно навсякъде в това късче от пространството.

Лопаткитете на вентилатора са подобни на електроните, които профучават около атома, заемащи късчета от пространството със своите вълнови функции. Това е болезнено напомняне, че това, което може да изглежда като празно пространство, може да се почувства като доста твърдо.

Вие всъщност никога нищо не сте докосвали в живота си

^{Wikimedia Commons}

Вие сте седнал, но само така си мислите. Задникът ви всъщност не докосва стола, върху който седите.

Тъй като вашата плът, маса е сгушена далеч в ядрата на атомите ви, когато "докосвате" някой или нещо, вие всъщност не чувствате техните атоми. Това, което чувствате е електромагнитната сила на вашите електрони, които отблъскват техните електрони.

Технически погледнато, вие всъщност не седите на този стол, а се носите мъничко над него.

И така, може да заключим: Вашето много важно човешко тяло в някакъв смисъл е просто заблуждаваща колекция от празни пространства на една пуста планета в една празна Вселена.

Още по темата

10/01/2016

Физика

"Какво всъщност е реалността?" - отговаря квантовата физика

18/02/2015

Физика

Елементарните частици