Киностудия "Центрнаучфильм" приглашает Вас в необычное, можно даже сказать, небезопасное для рассудка путешествие.
Если Вы хотите по-бывать там, где не ступала и не могла ступить нога человека, попытаться очутить то, что принципиально не видимо, Вы - на правильном пути.
Маршрут лежит в другие миры, но в то же время находится рядом. Багаж школьных, ВУЗовских и университетских знаний рекомендуем взять с собой.
Проводники в этом путешествии - физики: Александр Кушелев
и Дмитрий Кожевников
Возвращение нормальным - не гарантируется...
Рейс - чарторный, продолжительностью 19 минут земного времени.
Есть многое на
свете, друг Горацио,
Что и не снилось нашим мудрецам...
Шекспир.
Нано... От греческого nanos - карлик - приставка для образования десятичной доли единицы, соответствующее множителю 10 с -9 степени.
Итак, путешествие в микромир. Но мы начнем наш путь от внешних границ нашей Вселенной. Ведь мир - един. Его объекты повторяют структуру друг друга, но до известного предела... Когда изменение размеров приводит к новому качеству.
Так в Мегамире эталон длины - галактика, световой год.
В макромире - человек и привычная единица - метр.
В микромире - атом и исчезающе малый нанометр.
Уменьшение масштабов имеет свой предел. Наступает рубеж, когда даже самая современная техника бессильна. Инструменты настолько грубые по сравнению с объектом исследования, что увидеть что-либо не разрушив его - не возможно. Это - нижняя граница видимого мира. А что же дальше?
Первые
впечатления - важней всего,
так как они - самые стойкие.
Дж. Картер.
Эту философскую игрушку описал еще две с половиной тысячи лет назад Герон Александрийский.
Колечки движутся по цепи как отдельные частицы, но ведь это - цепь, и каждое кольцо находится в сцеплении с другим. Как же оно может передвигаться?
Кольца поочередно переваливаются, оставаясь на своих местах. По цепочке бежит волна, создавая иллюзию движения отдельного кольца.
Две встречные волны гасят друг друга.
Игрушка игрушкой, но примерно так устроен фотон, квант света. Он имеет свойство электромагнитной волны, прямой, как цепь и частицы, как отдельного кольца.
Если цепочку Герона замкнуть, то "колечко-волна" пойдет по кругу.
Так можно представить себе электрон. Это - электромагнитный процесс замкнутый в кольцо, в котором волна движется со скоростью света.
Электрон имеет заряд и магнитный момент.
Магнитные свойства проявляются при взаимодействии между электронами.
Они отталкиваются,
притягиваются,
упрямо не соединяются
или соединяются,
как обычные магниты,
создавая довольно прочные связи.
Точно так же они собираются в объемные конструкции,
например, вокруг атома, сохраняя свои магнитные привязанности.
Реальность предоставляет нам факты столь романтичные, что воображение бессильно добавить что-либо к ним.
Жюль Верн.
Теперь, когда у нас есть хоть какое-то представление об электронах, продолжим путешествие вглубь атома. Выберем в таблице Менделеева какой-либо объект, например, элемент номер 102, нобелий.
Этот клубок электронов - модель атома нобелия.
Пролетаем сквозь его электронные оболочки.
Там, впереди - ядро. Оно меньше самого атома примерно во столько, во сколько кольцо на пальце меньше кольцевой дороги вокруг Москвы.
Мы привыкли представлять ядро, как нечто круглое и компактное.
На самом деле это - вращающийся стержень, состоящий из дисков.
Синим цветом выделены нейтроны, красным - протоны.
Число протонов в атоме соответвует его номеру в таблице Менделеева. У нобелия их - 102.
Но ведь и они из чего-то состоят...
В отличие от структуры электрона, структура протонов и нейтронов - спиральная.
А природа - та же, что и у электрона. Электромагнитная волна, движущаяся со скоростью света.
Здесь кубики имитируют и продвижение волны, и ее вращение.
Правое вращение - положительный заряд, левое - отрицательный.