Есть ли реальность за вашей спиной? О квантовой физике простым языком - страница 2
Часть 1
Загадочные кванты
Вы изучите основные понятия в физике; поймёте, чем квантовая физика отличается от классической; узнаете, что такое квант и как можно совершать «квантовые скачки’».
Глава 1
Частицы
Чтобы изучать законы квантовой физики, нужно понимать её основные термины. Из этой главы вы узнаете, что такое частицы, волны и поля. Что‑то вы вспомните из школьной программы, а что‑то будет новым. Не пролистывайте этот материал, ведь на полученных знаниях основывается вся книга!
Что такое атом
Греческий философ Демокрит (460–370 гг. до н. э.) первым предположил, что существуют атомы.
Атом (др. – греч.) означает «неделимый».
Атомы – это кирпичики, из которых строится любое вещество. Во времена Демокрита атомы считались неделимыми, самыми малыми частицами, но сейчас мы знаем, что это не так. У атома есть строение.
Атом состоит из ядра и электронов. Ядро атома тоже является делимым – оно состоит из протонов и нейтронов. У нейтронов нет заряда. У протонов положительный заряд, а у электронов – отрицательный. Обычно количество протонов и электронов в атоме одинаковое. Поэтому общий заряд атома равен нулю.
В школе вам говорили, что эти частицы (протоны, нейтроны и электроны) и есть самые малые частицы. Но это не так. Только электрон неделим, а протоны и нейтроны состоят из кварков, и по-настоящему элементарные частицы – это кварки.
Кварков существует шесть типов, и у них очень забавные названия: странный, очарованный, нижний, верхний, прелестный, истинный. Да, у физиков хорошее чувство юмора.
В книге я не буду подробно останавливаться на классификации элементарных частиц, это не столь важно для понимания законов квантовой физики.
Интересно, что масса ядра атома составляет более 99,9 % массы атома. Поэтому масса атома сосредоточена в его ядре. А электроны очень лёгкие.
Если возьмём 1 грамм электронов и расположим каждый из них на прямой линии рядом друг с другом, то они образуют цепочку длиной в 4 миллиарда километров!
Все существующие электроны абсолютно идентичны. Вы не найдёте различий, если я поменяю два из них местами. Мои электроны точно такие же, как и ваши, а те идентичны электронам, например, Марса.
Как понять, сколько электронов в атоме?
Надо посмотреть в таблице Менделеева. В ней у каждого элемента есть порядковый номер, он написан в правом верхнем углу. Число протонов и число электронов в атоме равны порядковому номеру элемента. Вверху слева – массовое число, т. е. число нуклонов в ядре (протоны + нейтроны); внизу слева – заряд ядра, т. е. число протонов.
Кстати, в других странах таблицу Менделеева называют просто периодической таблицей элементов, и многие даже не слышали о том, что её изобрёл русский учёный Дмитрий Менделеев. Считаю это большой несправедливостью.
Размер атома
Теперь перейдём к размеру атома.
Вы знаете, что атомы маленькие. Но насколько они маленькие?
Если увеличить монетку в пять копеек до размера Земли, то атом в монетке будет равен по размерам настоящим пяти копейкам.
Или можно сказать так: в одном стакане воды содержится больше атомов, чем число стаканов воды, необходимое для наполнения всех морей и океанов мира.
Какие размеры у частиц атома?
Размер ядра атома более чем в 10 тысяч раз меньше самого атома. А размер электрона и того меньше. Если рассматривать электроны, протоны и нейтроны как частицы, то атом практически пуст.
Почти всё вокруг состоит только из электронов, протонов и нейтронов.
Похожие книги
