تحدثنا في مقال سابق عن أرقام ضخمة . يمكننا أن نقول أننا قمنا برحلة إلى ما لا نهاية ، وعندما اقتربنا من رقم جراهام ، شعرت شخصياً بأنني أكثر قليلاً - وسوف نلمسها بيدنا. اليوم أقدم لكم رحلة أخرى. هذه المرة في العالم الصغير - عالم الأشياء الصغيرة. صغيرة جدًا لدرجة أنه من بين كل ما نعتبره ، ستكون حبة الرمل هي الأكبر. يجب أن أقول على الفور أن هذه المقالة ليست عن الفيزياء. لن نتحدث عن التأثيرات الكمية ، ومبدأ عدم اليقين ، ونظرية الأوتار. أنا لست فيزيائيًا (ومع ذلك ، أعتقد أنك فهمت هذا على أساس النص السابق). هذه المقالة هي عن الأرقام والحجم والجمال. أهلا بك.لكننا سنبدأ من منظور مختلف تمامًا. قبل الشروع في رحلة إلى أعماق المادة ، دعونا نرفع نظرنا. يبدو لي أن المقياس الصغير ما زال مألوفًا لنا أفضل قليلاً من الميكروسكوب. يتخيل القارئ المتعلم بشكل أو بآخر مدى شدة المسافات في الكون. على سبيل المثال ، من المعروف أنه بالنسبة للقمر ، في المتوسط ، ما يقرب من 400 ألف كيلومتر ، إلى الشمس - 150 مليون ، إلى بلوتو المألوف الآن (الذي لم يعد مرئيًا بدون تلسكوب) - 6 مليارات ، إلى أقرب نجم بروكسيما سنتوري (غير مرئي أيضًا) - 40 تريليون ، 25 كوينتيليون إلى أقرب مجرة كبيرة من سديم أندروميدا (ولكن يمكن رؤيتها بشكل ملحوظ بدون أي أدوات) وأخيرًا إلى ضواحي الكون المرئي (سواء كانت مرئية أم لا - نقطة خلافية) - 130 سكستليون. مثير للإعجاب بالطبع ، لكننا جميعًا نحب أخبار الفضاء ، وبصراحة ،في مكان ما في أعماق استقال بالفعل إلى حقيقة أن الكون كبير جدًا جدًا. ولا يبدو الفرق بين كل هذه "الرباعية" و "الخماسية" و "الجنسية" كبيرًا للغاية ، على الرغم من اختلافها ألف مرة. العالم الصغير هو أمر آخر. هل من الممكن إخفاء الكثير من الأشياء المثيرة للاهتمام فيه ، لأنه ببساطة ليس لديه مكان يناسبه. هكذا يخبرنا الفطرة السليمة ويخطئ.حاول الإجابة على مثل هذا السؤال. إذا وضعنا جانبًا من المقياس اللوغاريتمي جانباً أصغر مسافة معروفة في الكون ، وفي الطرف الآخر - الأكبر ، فماذا سيكون في المنتصف؟ ما هي هذه المسافة "المتوسطة"؟ إذا فكرت للتو في المجرات والنجوم ، فمن المحتمل أن تفترض أنها يجب أن تكون كبيرة بما يكفي ، لأن الكون ضخم للغاية. ولكن في الواقع ، ستكون هذه المسافة حوالي 0.1 ملم. حق مدهش؟ هناك شيء لا يمكن تفسيره للغاية يحدث في هذا العالم الصغير للغاية ، لأنه يفوق الجزء الأكبر من الكون بأكمله. لذا ، 0.1 مم هو حجم حبة رمل ، فلنبدأ بها.
حبة الرمل هي واحدة من أصغر الأشياء التي ما زلنا نراها بالعين المجردة. 100 حبة رمل ، موضوعة على التوالي ، سوف تلائم مسمار إصبع الإنسان. 10 آلاف حبة رمل - والآن أمامنا متر. وإذا وضعتها "جنبًا إلى جنب" على طول خط الاستواء ، فنحن بحاجة إلى 400 مليار قطعة. مجرد. هل تدرك أنه يمكن جمع كل حبيبات الرمل هذه في كيس واحد كبير ، ولكن ليس على الإطلاق ، في كيس ضخم ، وسوف يزن حوالي طن واحد فقط؟ماذا لدينا أيضا التي لا يمكن النظر فيها؟ شعر بشري. يختلف شعر الناس ، ولكن سمكهم يتراوح في المتوسط بين 50-70 ميكرون ، أي 15-20 منهم لكل مليمتر. من أجل تحديد المسافة إلى القمر ، ستحتاج إلى 8 تريليون شعر (إذا قمت بطيها ليس في الطول ولكن في العرض ، بالطبع). نظرًا لوجود حوالي 100 ألف منهم على رأس شخص واحد ، فعندئذٍ إذا جمعت الشعر من جميع سكان روسيا ، فهذا أكثر من كافٍ للقمر وسيظل كذلك.
نتحرك أكثر - في عالم الأشياء غير المرئية بالفعل بالعين المجردة. بكتيريا. يمكن أن يختلف حجمها 10 مرات - من 0.5 إلى 5 ميكرون (على الرغم من وجود عينات فريدة يصل حجمها إلى 1 ملليمتر). وبالتالي ، في سمك شعرة الإنسان ، ستصل إلى 100 ، وفي السنتيمتر - ما يصل إلى 20 ألف قطعة. إذا قمت بزيادة متوسط البكتيريا إلى الحجم الذي يناسب راحة يدنا (100 ألف مرة) ، سيصبح الشعر سميكًا 5 أمتار. بالمناسبة ، تعيش بكتيريا كوادريليون كاملة داخل جسم الإنسان ، ويبلغ وزنها الإجمالي 2 كجم. توقف لثانية وفكر في كمية البكتيريا. في الواقع هناك أكثر من خلايا الجسم نفسها. لذلك من الممكن القول أن الشخص هو مجرد كائن حي ، يتكون من البكتيريا والفيروسات مع تداخلات صغيرة لشيء آخر.
الفيروسات. يمكنني أن أعترف بسهولة بأنهم يبدون تقريبًا مثل البكتيريا - أنا نفسي أحيانًا أستخدم هذه الكلمات كمرادفات. تختلف أحجام الفيروسات أكثر من البكتيريا - ما يقرب من 100 ألف مرة. إذا كان هذا هو الحال مع الناس ، فسيكونون من 1 سنتيمتر إلى 1 كيلومتر ، وسيصبح تفاعلهم الاجتماعي مشهدًا غريبًا. ولكن بشكل عام ، تكون الفيروسات أصغر من البكتيريا. يبلغ متوسط طول الأصناف الأكثر شيوعًا 100 نانومتر أو 10-7 درجات للمتر. إذا أجرينا مرة أخرى عملية التقريب حتى يصبح الفيروس بحجم راحة اليد ، فسيكون طول البكتيريا 1 متر وسماكة الشعر 50 مترًا.وبالمناسبة ، على هذا النطاق نقترب من الأحجام التي لم يعد بإمكاننا تمييزها في المجهر الضوئي. ولهذا السبب. الطول الموجي للضوء المرئي هو 400-750 نانومتر ، ومن المستحيل ببساطة رؤية أشياء أصغر من هذه القيمة (إلا إذا قمت بتطبيق بعض الحيل ، على سبيل المثال ، عن طريق جعلها تنبعث). في محاولة لإضاءة الكائن ، ستقوم الموجة ببساطة بالالتفاف حوله ولن تنعكس. في بعض الأحيان يسألون كيف تبدو الذرة أو لونها.. - , , , , , , - - (, ). , . . , , , «»… , , , , - .
العودة إلى الفيروسات. إذا أخذنا مرة أخرى سمك شعرة الإنسان للمقارنة ، فستناسبها حوالي 500 قطعة متوسطة الحجم. في المرة القادمة التي تنظر فيها إلى الشعر الموجود في الحساء ، تخيل كيف تدور رقصة دائرية من 1.5 ألف فيروس حوله. وعلى طول محيط الكرة الأرضية ، يمكن وضع 400 تريليون فيروس بشكل كثيف. كثيرا من. هذه المسافة بالكيلومترات من الضوء تمر في 40 عامًا. ولكن إذا جمعتهم معًا ، فإنهم يتناسبون بسهولة مع أطراف أصابعك. مجرد.
بشكل عام ، على مقياس النانومتر ، هناك العديد من الأشياء المثيرة للاهتمام المختلفة ، لكننا سوف نركز فقط على أولئك الذين تعرف أسماؤهم على نطاق واسع. لذلك ، محطتنا التالية هي الجزيئات. على سبيل المثال ، جزيء DNA بعرض 3 × 10 -9متر. أي أنه بزيادة قدرها مليون مرة سيكون عرضه مساويًا لـ 3 مليمترات ، وإذا كان بمليار - 3 أمتار (من ناحية أخرى ، إذا كنت تأخذ مليار جزيء فقط ، فلن تكون مرئية حتى بدون نظارات). وبالتالي ، فإن جزيء الحمض النووي أصغر بعشر مرات من متوسط الفيروس. على الرغم من أن هذا ليس صادقًا تمامًا ، إلا أننا نقارن العرض (DNA) مع الطول (للفيروس). ولكن على الرغم من ذلك ، فإن النسب هنا هي نفسها تقريبًا. لنأخذ جزيء الماء للمقارنة. حجمها التقريبي 3 × 10-10 متر. في كوب من الماء لهذه الجزيئات هناك 10 سيبتيليون - حوالي ملليمترات عديدة منا إلى مجرة أندروميدا. وفي السنتيمتر المكعب من الهواء ، تبلغ الجزيئات 30 كوينتيليون (بشكل رئيسي من النيتروجين والأكسجين).
من المعروف أن الجزيئات تتكون من ذرات ، وأحجامها قابلة للمقارنة تمامًا. على سبيل المثال ، يبلغ قطر ذرة الكربون (أساس الحياة على الأرض) 3.5 × 10-10 أمتار ، أي أكبر بقليل من جزيئات الماء. ذرة الهيدروجين أصغر 10 مرات - 3 × 10-11 متر. هذا ، بالطبع ، لا يكفي. لكن كم هو قليل؟ ومن المثير للدهشة أي خيال (صحي) أن الحقيقة هي أن أصغر حبة ملح يمكن تمييزها بالكاد تتكون من 1 كوينتيليون ذرة. وأنا لا أقصد الملح الخشن مع حبيبات كبيرة ، يمكن تمييزها بوضوح ، ولكن الملح الناعم - الذي في هزازات الملح. في بعض الأحيان ، حاول تحديد أحدهم ، وانظر إلى الضوء وقل لنفسك: "qui nti-lli-on" (بالمناسبة ، هذا هو 10 18) دعنا نعود إلى مقياسنا القياسي ونكبر ذرة الهيدروجين بحيث تناسبها بشكل مريح في اليد. بعد ذلك سيكون حجم الفيروسات 300 متر ، والبكتيريا 3 كيلومترات ، وسيصبح الشعر 150 كيلومترًا ، وحتى عندما يكون مستلقيا ، سيتجاوز الغلاف الجوي (ويمكن أن يصل إلى القمر في الطول).
نحن نتعمق أكثر. مثل هذه "الخطوة" الصغيرة على الفور من 4 مرات من حيث الحجم ، من حجم ملعب كرة القدم إلى حجم نحلة تجلس في وسط ملعبها. حبيبات. يجب أن يقال على الفور أنه في مثل هذه المقاييس ، فإن مفهوم الحجم نفسه تعسفي إلى حد ما. وإذا كنا نتحدث عن الجسيمات الأولية ، فعلينا بالفعل أن نفكر في النموذج الذي نستخدمه ، كمًا أو كلاسيكيًا. يبلغ قطر الإلكترون "الكلاسيكي" 5.5 أمتار أو 5.5 لكل 10-15 . 1.5 . , 1 836 , — - . , , , - ( , , , - ). . , — 7 000 ( , ), 2 .
ألا تعتقد أنه ببساطة ليس هناك المزيد؟ نعم ، سمعنا شيئًا عن الكواركات ، لكن من الصعب قول أي شيء محدد عن حجمها. من المفترض أنهم في مكان ما بين 10 -19 - 10 -18 متر. أصغر - كوارك حقيقي - بقطر (دعنا نكتب هذه الكلمة بين علامتي اقتباس لتذكيرك بما سبق) هو 10-22 متر. هناك شيء مثل النيوترينوات. انظر إلى راحة يدك. يمر تريليون من النيوترينوات المنبعثة من الشمس خلالها كل ثانية. ولا يمكنك إخفاء يدك خلف ظهرك. سوف تمر النيوترينوات بسهولة عبر جسمك ، وعبر الجدار ، وعبر كوكبنا بأكمله ، وحتى من خلال طبقة من الرصاص بسماكة 1 سنة ضوئية "قطر" النيوترينو هو 10 -24متر - هذا الجسيم أصغر 100 مرة من الكوارك الحقيقي ، أو مليار مرة أصغر من البروتون ، أو 10 سبعون مرة أصغر من الديناصور. تقريبًا نفس عدد المرات التي يكون فيها الديناصور نفسه أصغر من الكون المرئي بأكمله (بتعبير أدق ، كان أصغر حتى مات). إذا قمت بزيادة النيوترينو بحيث يكون بحجم برتقالة ، فحتى البروتون سيكون أكبر بعشر مرات من الأرض. مثله.
والآن آمل مخلصًا أن يضربك أحد الأمرين التاليين. اختر أي منها واستمتع. أولاً ، يمكننا الذهاب إلى أبعد من ذلك (وحتى إجراء بعض الافتراضات ذات مغزى حول ما سيحدث هناك). الثاني - ولكن في نفس الوقت ، من المستحيل أن نتحرك بلا نهاية إلى أعماق المادة ، وسرعان ما سنعثر في طريق مسدود. أي من هذه العبارات تبدو أكثر إثارة للدهشة بالنسبة لك؟ شخصيا ، ربما لا يزال لدي الثاني. هذا فقط لتحقيق نفس أحجام "الطريق المسدود" علينا أن ننخفض بمقدار 11 مرة أخرى من حيث الحجم ، إذا عدنا من النيوترينو. أي أن هذه الأحجام أصغر بـ 100 مليار مرة من النيوترينوات. وبالمثل ، فإن حبة الرمل أصغر من كوكبنا بأكمله ، بالمناسبة. إذا لم يؤذيك هذا ، فأنا لا أعرف ما الذي يمكنك التحدث عنه ...لذا ، بالأحجام من 10 إلى 35 , , — ( ). — (, , — ), , 10
-35 . «» . , . 7 , 300 .
أخيرًا ، وصلنا إلى بنية الكون ذاتها - المقياس الذي يصبح فيه الفضاء مثل الوقت والوقت في الفضاء ، وتحدث أشياء غريبة أخرى. لا يوجد شيء آخر (ربما) ...حسنًا ، آمل أن تكون مهتمًا ، وأنك إذا قرأت في هذا المكان ، فلن تندم على الوقت الذي تقضيه. إذا كان الأمر كذلك ، فلا تكن كسولًا للغاية للذهاب إلى الرابط التالي ، ويمكنك رؤية كل نفس الشيء وأكثر من ذلك بكثير ، ولكن فقط في الصور وبمقياس المقاييس الحقيقية للكائنات الدقيقة والكائنات الدقيقة.وإذا لاحظت أي خطأ في النص الخاص بي ، يرجى الكتابة عن هذا في التعليقات. يسعدني تصحيح هذا النص ليعكس بدقة أكثر الواقع المحيط بنا ، المدهش والمتنوع.