ГлавнаяЭволюция жизни на ЗемлеЭволюция человека → Самая маленькая в мире вещь

Самая маленькая в мире вещь

9 Авг 2011

Самая маленькая в мире вещьНа самом деле ядро атома не похоже на футбольный мяч. Это было грубое сравнение. Ядро не такое круглое, как футбольный мяч. Вряд ли вообще корректно говорить о какой-либо "форме". ВОЗМОЖНО, САМО СЛОВО

Точка в конце этого предложения содержит более миллиона миллионов атомов типографской краски.

В каждом ядре содержатся более мелкие частицы – протоны и нейтроны. Если хочешь, представь их тоже шарообразными, но, как и в случае ядра, это не так. Они действительно очень-очень малы, но тем не менее в тысячу раз больше электронов – "комаров" на орбиталях около ядра. Основная разница между протоном и нейтроном состоит в том, что у протона есть электрический заряд. У электронов он тоже есть, но противоположного значения. Не будем разбираться, какой именно заряд тут имеется в виду. У нейтронов заряда нет.

Из-за того, что электроны очень-очень-очень маленькие (тогда как протоны и нейтроны – очень-очень маленькие!), массу атома по умолчанию приравнивают к массе его протонов и нейтронов. Что значит "масса"? Ты, наверное, считаешь, что масса – это как вес и ее измеряют в тех же единицах, что и вес, – в граммах или фунтах. Тем не менее вес и масса – разные измерения, и я обязательно объясню разницу в следующей главе. А пока допустим, что масса – то же, что и вес.

Масса объекта целиком и полностью зависит от того, сколько в общей сложности протонов и нейтронов у всех его атомов. Количество протонов в ядре любого атома определенного элемента всегда одно и то же, и оно равно количеству электронов на орбиталях вокруг ядра, хотя сами электроны никак на массу не влияют – они слишком малы. У атома водорода только один протон (и один электрон). У атома урана 92 протона. У свинца – 82. У углерода – 6. Для любого возможного числа от 1 до 100 (на самом деле чуть больше) существует один, и только один, элемент, у которого именно такое количество протонов (и электронов). Не буду называть их все, но вообще это не так сложно (моя жена Лалла знает их наизусть и с бешеной скоростью может перечислить – это помогает ей тренировать память и быстрее засыпать).

Количество протонов (или электронов), которыми располагает элемент, называется его порядковым номером. Таким образом у каждого элемента есть не только свое название, но и свой порядковый номер. Например, порядковый номер свинца – 82. Элементы по этим номерам собраны в периодической таблице – не буду объяснять, почему она так называется, хоть это и интересно. Но сейчас настал момент вернуться, как я и обещал, к вопросу о том, почему, разрезая, скажем, свинец на все меньшие и меньшие кусочки, мы в определенный момент столкнемся с тем, что кусочек поменьше уже не будет свинцом. У атома свинца 82 протона. Если поделить атом так, что у него будет меньше протонов, он перестанет быть свинцом.

Количество нейтронов в ядре атома не настолько постоянно, как количество протонов: у многих элементов есть несколько версий с разным количеством нейтронов. Например, есть три изотопа углерода: углерод-12, уг-лерод-13 и углерод-14. Цифра означает массу атома, то есть сумму протонов и нейтронов. У каждого 6 протонов. У углерода-12 – 6 нейтронов, у углерода-13 – 7, а у углерода-14 – 8. Некоторые изотопы, например углерод-14, радиоактивны, то есть превращаются в другой элемент с известной скоростью, хоть и в неопределенный момент. Ученые используют это свойство для того, чтобы рассчитывать возраст окаменелостей. Углерод-14 используется для определения возраста вещей менее древних, чем большинство окаменелостей, например старинных деревянных кораблей.

Ну что, неужели наше деление вещества на все меньшие и меньшие кусочки закончится тремя частицами – электронами, протонами и нейтронами? Нет, даже у протонов и нейтронов есть начинка. Они состоят из еще более мелких частиц – кварков. Но в этой книге я не буду их обсуждать. Не потому, что мне кажется, будто ты не поймешь, а потому, что я сам не понимаю этого! Мы подошли к границе неведомого и таинственного. Очень важно понимать пределы того, что мы понимаем. Я не к тому, что мы никогда не постигнем этих явлений. Может, и постигнем, и ученые изо всех сил стараются к этому приблизиться. Мы должны знать, что именно мы не понимаем, и признавать это сразу, пока не начали с чем-либо работать. В мире существуют ученые, которые хоть что-то понимают в чудесной стране самых маленьких частиц, но я к ним не отношусь. Я знаю предел своих возможностей.





Рекомендуем к прочтению



Здесь вы можете написать отзыв

* Текст комментария
* Обязательные для заполнения поля