20 заворожує фактів про неймовірно маленьких об’єктах - фактрум

1. Але почнемо ми зовсім з іншого боку. Перш ніж вирушити в подорож до глибин матерії, давайте звернемо свій погляд вгору.

Наприклад, відомо, що до Місяця в середньому майже 400 тисяч кілометрів, до Сонця - 150 мільйонів, до Плутона (який вже не видно без телескопа) - 6 мільярдів, до найближчої зірки Проксіми Центавра - 40 трильйонів, до найближчої великої галактики туманності Андромеди - 25 квінтильйонів, і нарешті до околиць осяжній Всесвіту - 130 секстильйонів.

Вражаюче, звичайно, але різниця між усіма цими «квадрі-», «квінті-» і «сексті-" не здається такою вже великою, хоча вони і різняться між собою в тисячу разів. Зовсім інша справа мікросвіт. Хіба в ньому може бути приховано так вже й багато цікавого, адже йому просто ніде там поміститися. Так говорить нам здоровий глузд і помиляється.

2. Якщо на одному кінці логарифмічною шкали відкласти найменше відоме відстань у Всесвіті, а на іншому - найбільше, то посередині виявиться ... піщинка. Її діаметр - 0.1 мм.

3. Якщо покласти в ряд 400 млрд піщинок, їх ряд обігне всю земну кулю по екватору. А якщо зібрати ці ж 400 млрд в мішок, важити він буде близько тонни.

4. Товщина людської волосини - 50-70 мікрона, тобто їх 15-20 штук на міліметр. Для того щоб викласти ними відстань до Місяця, буде потрібно 8 трильйонів волосся (якщо складати їх не по довжині, а по ширині, звичайно). Оскільки на голові у однієї людини їх близько 100 тисяч, то якщо зібрати волосся у всього населеніяУкаіни, до Місяця вистачить з лишком і навіть ще залишиться.

5. Розмір бактерій - від 0.5 до 5 мікрон. Якщо збільшити середню бактерію до такого розміру, що вона зручно ляже нам в долоню (в 100 тисяч разів), товщина волосини стане рівною 5 метрам.

6. До речі, всередині людського тіла мешкає цілий квадрильйон бактерій, а їх загальна вага становить 2 кілограми. Їх, власне, навіть більше, ніж клітин самого тіла. Так що цілком можна сказати, що людина - це просто такий організм, що складається з бактерій і вірусів з невеликими вкрапленнями чогось ще.

8. Середня довжина найбільш поширених різновидів вірусів - 100 нанометрів або 10 ^ (- 7) ступеня метра. Якщо ми знову виконаємо операцію наближення таким чином, щоб вірус став розміром з долоню, то довжина бактерії буде 1 метр, а товщина волосини - 50 метрів.

9. Довжина хвилі видимого світла - 400-750 нанометрів, і побачити об'єкти менше цієї величини просто неможливо. Спробувавши висвітлити тако об'єкт, хвиля просто обігне його і не відіб'ється.

10. Іноді задають питання, як виглядає атом або якого він кольору. Насправді, атом не виглядає ніяк. Просто взагалі ніяк. І не тому, що у нас недостатньо хороші мікроскопи, а тому що розміри атома менше відстані, для якого існує саме поняття «видимості» ...

11. Уздовж окружності земної кулі можна щільно розмістити 400 трильйонів вірусів. Багато. Таку відстань в кілометрах світло проходить за 40 років. Але якщо зібрати їх усіх разом, то вони легко помістяться на кінчику пальця.

12. Приблизний розмір молекули води - 3 на 10 ^ (- 10) метра. У склянці води таких молекул 10 септілліонов - приблизно стільки міліметрів від нас до Галактики Андромеди. А в кубічному сантиметрі повітря молекул 30 квінтильйонів (в основному, азоту і кисню).

13. Діаметр атома вуглецю (основи всього життя на Землі) - 3.5 на 10 ^ (- 10) метра, тобто навіть трохи більше, ніж молекули води. Атом водню в 10 разів менше - 3 на 10 ^ (- 11) метра. Це, звичайно, мало. Але наскільки мало? Вражаючий всяке уяву факт полягає в тому, що найдрібніша, ледь помітна крупинка солі складається з 1 квінтильйони атомів.

Давайте звернемося до нашого стандартного масштабу і наблизимо атом водню так, щоб він зручно ліг в руку. Віруси тоді будуть 300-метрового розміру, бактерії 3-кілометрового, а товщина волосини стане дорівнює 150 кілометрам, і навіть в лежачому стані він вийде за межі атмосфери (а в довжину може дістати і до Місяця).

14. Так званий «класичний» діаметр електрона - 5.5 фемтометрів або 5.5 на 10 ^ (- 15) метра. Розміри протона і нейтрона ще менше і складають близько 1.5 фемтометрів. Протонів в метрі приблизно стільки ж, скільки мурашок на планеті Земля. Використовуємо вже звичне нам збільшення. Протон зручно лежить у нас в долоні, - і тоді розмір середнього вірусу виявиться рівним 7 000 кілометрів (майже як вся Україна з заходу на схід, між іншим), а товщина волосини в 2 рази перевищить розміри Сонця.

15. Про розміри складно сказати щось певне. Передбачається, що вони знаходяться десь в межах 10 ^ (- 19) - 10 ^ (- 18) метра. Найменший - істинний кварк - «діаметром» (давайте для нагадування про вищесказаному писатимемо це слово в лапках) 10 ^ (- 22) метра.

16. Є ще така штука як нейтрино. Подивіться на свою долоню. Через неї щомиті пролітає трильйон нейтрино, випущених Сонцем. І можете не ховати руку за спину. Нейтрино з легкістю пройдуть і крізь ваше тіло, і крізь стіну, і крізь всю нашу планету, і навіть крізь шар свинцю товщиною в 1 світловий рік. «Діаметр» нейтрино дорівнює 10 ^ (- 24) метра - ця частка в 100 разів менше істинного кварка, або в мільярд разів менше протона, або в 10 септілліонов разів менше тиранозавра. Майже в стільки ж разів сам тираннозавр менше всій доступній для огляду Всесвіті. Якщо збільшити нейтрино так, щоб він був розміром з апельсин, то навіть протон буде в 10 разів більша за Землю.

17. А зараз я щиро сподіваюся, що вас повинна вразити одна з двох нижченаведених речей. Перша - ми можемо просунутися ще далі (і навіть зробити якісь осмислені припущення про те, що там буде). Друга - але при цьому рухатися вглиб матерії нескінченно все-таки не можна, і незабаром ми уткнемся в глухий кут. Ось тільки для досягнення цих самих «тупикових» розмірів нам доведеться опуститися ще на 11 порядків, якщо рахувати від нейтрино. Тобто ці розміри менше нейтрино в 100 мільярдів разів. У стільки ж разів піщинка менше всієї нашої планети, до речі.

18. Отже, на розмірах 10 ^ (- 35) метра нас чекає таке чудове поняття, як Планка довжина, - мінімальна відстань з можливих в реальному світі (наскільки це прийнято вважати в сучасній науці).

19. Ще тут мешкають квантові струни - об'єкти дуже примітні з будь-якої точки зору (наприклад, вони одномірні, - у них немає товщини), але для нашої теми важливо, що їх довжина теж знаходиться в межах 10 ^ (- 35) метра. Давайте виконаємо наш стандартний «збільшувальний» експеримент в останній раз. Квантова струна стає зручного розміру, і ми тримаємо її в руці як олівець. При цьому нейтрино буде в 7 разів більша за Сонце, а атом водню в 300 разів перевищить розміри Чумацького Шляху.

20. Нарешті ми підійшли до самої структурі світобудови - масштабу, на якому простір стає схожим на час, час на простір, і відбуваються різні інші химерні штуки. Далі вже нічого немає (напевно) ...

Сподобався пост? Підтримай Фактрум, натисни: